Gietijzer
.jpg)
Gietijzer is een groep ijzer - koolstof - legeringen met een koolstofgehalte van meer dan 2%. Het is vooral nuttig vanwege de relatief lage smelttemperatuur. Het nadeel van gietijzer is dat het bij een schok (een val bijvoorbeeld) kan breken.
Inleiding
Koolstof (C), variërend van 1,8 tot 4 gew.%, en silicium (Si), 1-3 gew.%, zijn de belangrijkste legeringselementen van gietijzer. IJzerlegeringen met een lager koolstofgehalte staan bekend als staal.
Gietijzer heeft de neiging bros te zijn, met uitzondering van smeedbaar gietijzer. Met zijn relatief lage smeltpunt, goede vloeibaarheid, gietbaarheid, uitstekende bewerkbaarheid, weerstand tegen vervorming en slijtvastheid, is gietijzer een technisch materiaal geworden met vele toepassingen en wordt het gebruikt in pijpen, machines en auto-industrie onderdelen, zoals cilinderkoppen, cilinderblokken en versnellingsbakken. Het is bestand tegen beschadiging door oxidatie (roest), maar is erg moeilijk te lassen.
De vroegste gietijzeren voorwerpen dateren uit de 5e eeuw v. Chr. en werden ontdekt door archeologen in wat nu Jiangsu in China is. Gietijzer werd in het oude China gebruikt voor oorlogvoering, landbouw en architectuur. Tijdens de 15e eeuw werd gietijzer gebruikt voor kanonnen in Bourgondië, Frankrijk en in Engeland tijdens de Reformatie. De hoeveelheden gietijzer die voor kanonnen werden gebruikt, vereisten een grootschalige productie. De eerste gietijzeren brug werd in de jaren 1770 gebouwd door Abraham Darby III en staat bekend als The Iron Bridge in Shropshire, Engeland. Gietijzer werd ook gebruikt in de constructie van gebouwen. Het Crystal Palace in Engeland is daar een voorbeeld van.
Productie
Gietijzer wordt gemaakt van ruwijzer, het product van het smelten van ijzererts in een hoogoven. Gietijzer kan rechtstreeks uit het gesmolten ruwijzer worden gemaakt of door ruwijzer opnieuw te smelten, vaak samen met aanzienlijke hoeveelheden ijzer, staal, kalksteen, koolstof (cokes) en verschillende stappen te ondernemen om ongewenste verontreinigingen te verwijderen. Fosfor en zwavel kunnen uit het gesmolten ijzer worden verbrand, maar dit verbrandt ook de koolstof, die weer moet worden vervangen om gietijzer goed vloeibaar te maken. Er zijn verschillende soorten gietijzer. Afhankelijk van de toepassing van gietijzer worden het koolstof- en siliciumgehalte aangepast aan de gewenste niveaus, die respectievelijk tussen de 2-3,5% en 1-3% kunnen liggen. Indien gewenst worden vervolgens andere elementen aan de smelt toegevoegd voordat de uiteindelijke vorm wordt geproduceerd door gieten.
Gietijzer wordt soms gesmolten in een speciaal type hoogoven die bekend staat als een koepel, maar in moderne toepassingen wordt het vaker gesmolten in elektrische inductieovens of vlamboogovens. Nadat het smelten is voltooid, wordt het gesmolten gietijzer in een warmhoudoven of pollepel gegoten.
Het gebruikmaken van het juiste recept is een wetenschap op zich: metallurgie of metaalkunde.
Soorten gietijzer
Grijs gietijzer
Grijs gietijzer wordt gekenmerkt door zijn grafietachtige structuur (lijkt op potlood onder de microscoop), waardoor breuken van het materiaal een grijs breukvlak krijgen. Het is het meest gebruikte gietijzer. Grijs gietijzer heeft minder treksterkte en schokbestendigheid dan staal, maar de druksterkte is vergelijkbaar met staal.
Wit gietijzer
Wit gietijzer vertoont witte breukvlakken. In plaats van grafiet bevat het cementiet, een andere ijzer - koolstof - verbinding. Het maakt het gietijzer harder, maar ook brozer, waardoor het voor constructies als bruggen niet geschikt is. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt voor tanden op een graafbak van een graafmachine. Ook werden er kogels voor kogellagers mee gemaakt.
Smeedbaar ijzer
Smeedbaar ijzer begint als een wit gietijzer dat vervolgens een dag of twee met warmte wordt behandeld bij ongeveer 950 ° C en vervolgens gedurende een dag of twee wordt afgekoeld. Over het algemeen lijken de eigenschappen van smeedbaar gietijzer meer op die van zacht staal. Er worden bijvoorbeeld aslagers, loopwielen en krukassen voor automotoren mee gemaakt.
Geschiedenis
De vroegste gietijzeren voorwerpen dateren uit de 5e eeuw v. Chr. en werden ontdekt door archeologen in wat nu het moderne Luhe County, Jiangsu in China is. De voorwerpen komen uit de periode van de Strijdende Staten (Qin-dynastie). Het gietijzer dat werd uitgevonden in China in de 5e eeuw voor Christus werd gegoten in vormen om ploegscharen en potten te maken, evenals wapens en pagodes (soort poorten).
Engeland en de industriële revolutie
In het westen, waar het gietijzer pas in de 15e eeuw beschikbaar kwam, werden kanonnen en kogels het vroegst gebruikt. Henry VIII begon met het gieten van kanonnen in Engeland. Al snel ontwikkelden Engelse ijzerarbeiders die hoogovens gebruikten de techniek om gietijzeren kanonnen te produceren, die, hoewel zwaarder dan de gangbare bronzen kanonnen, veel goedkoper waren en Engeland in staat stelden haar marine beter te bewapenen.
De toepassing van de stoommachine om blaasbalgen aan te drijven (indirect door water naar een waterrad te pompen) in Groot-Brittannië, beginnend in 1743 en toenemend in de jaren 1750, was een sleutelfactor bij het verhogen van de productie van gietijzer, die in de volgende decennia sterk steeg.
Het gebruik van gietijzer voor structurele doeleinden begon in de late jaren 1770, toen Abraham Darby III de ijzeren brug bouwde. De beste manier om gietijzer voor bruggenbouw te gebruiken, was door bogen te gebruiken , zodat al het materiaal onder druk staat. Gietijzer is, net als metselwerk, erg sterk onder druk. Smeedijzer is, net als de meeste andere soorten ijzer en inderdaad zoals de meeste metalen in het algemeen, sterk in trek en ook taai - bestand tegen breken. Bruggen met gietijzeren balken werden op grote schaal gebruikt door de vroege spoorwegen.
In het begin stortten de bruggen nog wel eens in omdat gietijzer nou eenmaal slecht trekkrachten kan hebben. Ook ogen (gaten) waaraan de smeedijzeren trekstangen werden bevestigd wilden nog wel eens afbreken.
.jpg)
Gietijzer werd ook veel gebruikt in gebouwen, die vanaf dan uit meerdere etages kon bestaan. Ook fabriekshallen van bijvoorbeeld weverijen werden met gietijzeren onderdelen gebouwd.
Tijdens de industriële revolutie werd gietijzer ook veel gebruikt voor het frame en andere vaste onderdelen van machines, waaronder spinmachines en later weefmachines in textielfabrieken. Gietijzer werd op grote schaal gebruikt en veel steden hadden gieterijen die industriële machines en landbouwmachines produceerden.
Verder gebruik
Industrie
De spaakwielen oude treinen zijn met gietijzer gegoten. Dat is ook te zien bij de Arend, een van de eerste stoomlocomotieven in Nederland.
Ook tandwielen zijn vaak van gietijzer gemaakt, evenals allerlei flenswielen of poelies waarover aandrijfriemen liepen in de fabrieken.
Piano en vleugel
In een piano of vleugel zit een raamwerk waar de snaren op gespannen zitten. De trekkracht zit op de snaren en deze veroorzaken samen een enorme duwkracht op het gietijzeren raamwerk.