WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-09-30T19:11:32Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[Datoteka:Święto Śląska piec p.jpg|mini|200px|desno|Plitko ognjište je vrsta nekadašnje [[peć]]i u kojoj se topila [[željezo|željezna]] [[Mineralne sirovine|ruda]], korištenjem [[Drveni ugljen|drvenog ugljena]] koji je reducirao [[Željezovi oksidi|željezove okside]] (uglavnom [[hematit]]) u [[željezo]], a proizvod je bio [[spužvasto željezo]], koje je bilo upotrebljivo tek nakon [[kovanje|kovanja]], a konačni proizvod je bio kovano željezo.]]
[[Datoteka:Iron bloom.jpg|mini|200px|desno|[[Spužvasto željezo]] tek izašlo iz donjeg dijela [[Plitko ognjište|plitkog ognjišta]] s velikom količinom [[šljaka|šljake]] koja se kasnije uklanjala [[kovanje]]m.]]
[[Datoteka:Bas fourneau.png|mini|desno|200px|Proizvodnja [[spužvasto željezo|spužvastog željeza]] u plitkom ognjištu ([[Srednji vijek]]).]]
[[Datoteka:QtubIronPillar.JPG|mini|desno|200px|Oko godine 400. sagrađen je [[željezni stup u Delhiju]], visok 7 metara i težak više od 6 tona, koji i dan danas odolijeva monsunskim kišama i koroziji.]]
[[Datoteka:Metal production in Ancient Middle East.svg|mini|desno|200px|Područja vađenja metalne rude u prapovijesno vrijeme na Bliskom istoku (željezo je prikazano crveno-smeđom bojom).]]
[[Datoteka:Chinese_Fining_and_Blast_Furnace.jpg|mini|desno|200px|Postupak dobivanja [[sirovo željezo|sirovog željeza]], a zatim kovanog željeza, s prikazom visoke peći (u Kini, 1637.)]]

'''Plitko ognjište''' je vrsta nekadašnje [[peć]]i u kojoj se topila [[željezo|željezna]] [[Mineralne sirovine|ruda]], korištenjem [[Drveni ugljen|drvenog ugljena]] koji je reducirao [[Željezovi oksidi|željezove okside]] (uglavnom [[hematit]]) u [[željezo]], a proizvod je bio [[spužvasto željezo]], koje je bilo upotrebljivo tek nakon [[kovanje|kovanja]], a konačni proizvod je bio [[kovano željezo]].

Plitko ognjište je bilo vrlo jednostavne [[konstrukcije]]. Sastojalo se od gnijezda oslonjenog na jedan zid[[,]] kroz koji je prolazila [[mlaznica]] mijeha za raspirivanje [[vatra|vatre]]. Gnijezdo se je ispunilo izmjenično slojevima željezne rude i drvenog ugljena, koji su se zatim zapalili. Puhanjem zraka kroz mijeh povisila bi se [[temperatura]], tako da bi iz drvenog ugljena nastajao [[ugljikov monoksid]], koji je vezao [[kisik]] iz željezovih oksida (uglavnom hematit), te se dobivalo spužvasto željezo i [[ugljikov dioksid]]. Pri tome je dobar dio željeza i dalje ostao vezan s kisikom (željezovi oksidi), te zajedno s nečistoćama kao tekuća [[troska]] otjecao iz [[Ognjište|ognjišta]]. Spužvasto željezo se skupljalo na dnu ognjišta sve dok ga ne bi potpuno ispunilo, pa bi se izvadilo i kovanjem bi se istiskivali ostaci troske i nečistoća (kovano željezo). Omjer između [[težina|težine]] željezne rude i drvenog ugljena je bio otprilike 1 : 4. Ovim postupkom se dobivalo tek oko 12,5% željeza iz željezne rude, a težina spužvastog željeza je iznosila do 70 [[kilogram]]a. Ovakva plitka ognjišta su se održala u [[Štajerska|Štajerskoj]] i [[Šleska|Šleziji]] sve do 18. stoljeća. <ref> [http://www.simet.unizg.hr/nastava/predavanja/Fizikalna%20metalurgija%20I.pdf/view] "Fizikalna metalurgija I", dr.sc. Tanja Matković, dr.sc. Prosper Matković, www.simet.unizg.hr, 2011.</ref>

==Povijest==
{{Glavni|Povijest metalurgije željeza}}

U sklopu složenog [[metalurgija|metalurškog]] procesa dobivanja [[Bakar (element)|bakra]], odnosno [[Bronca|bronce]] iz [[malahit]]a, njegovim taljenjem u naročitim [[peć]]ima, čovjek je usput upoznao i željezo. Malahitu bi se, naime, kao taljivo dodavala i željezna ruda. Osim što bi potpomagala redukciju malahita, ona bi na sebe vezivala raznorazne nepoželjne čestice [[Pijesak|pijeska]] koje su bile sastavni dio malahita. Po završetku taljenja obrazovala bi se [[šljaka]], koju je, nakon što bi se talina ohladila, bilo lako odvojiti od bakra. Ta je šljaka sadržavala komade željeza, koje je, međutim, bilo vrlo porozno, nalik na [[Spužve|spužvu]], po čemu je i nazvano spužvasto željezo. Pod udarcima čekića ponovno zagrijanog spužvastog željeza ostatak bi šljake otpao, a željezo postalo kompaktnije. Tako bi se dobilo skoro čisto željezo, koje danas nazivamo kovanim željezom. Željezo u čistom stanju, međutim, mekše je od bronce, a k tome u dodiru s vlažnim zrakom brzo oksidira, tj. [[Korozija|hrđa]]. Stoga drevim metalurzima nije ni moglo biti naročito zanimljivo – sve dok nije izumljen način da se dobije tzv. „dobro željezo“. <ref> [http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zm/pdf/nastava/mehanika_materijala/Povijest.pdf] "Povijesni razvitak materijala", www.riteh.uniri.hr, 2011.</ref>

===Pougljičenje željeza===
"Dobro željezo" proizvodilo se ponavljanjem nekoliko ciklusa koji su se sastojali od zagrijavanja komada spužvastog željeza na temperaturu od oko 1200 [[Celzijev stupanj|°C]], da bi omekšalo, a zatim udaranja [[čekić]]em, da bi se uklonila šljaka, a željezo sabilo. Zagrijavanje se obavljalo u posebnim pećima na drveni ugljen. Tom je prilikom željezo dolazilo u doticaj s ugljikovim monoksidom, kao produktom nepotpunog izgaranja drvenog uglja. To je pak pogodovalo difuziji [[ugljik]]a u površinski sloj željeza. Kao rezultat nastajala bi [[slitina]] željeza i ugljika ([[čelik]]) bitno tvrđa i od bronce, čak i ako bi udio ugljika bio svega 0,5%. Pronađen je, dakle, '''čelik'''. Njegova su se mehanička svojstva također mogla poboljšati plastičnom deformacijom. Povrh toga, ljudi su već u ono doba morali primijetiti da se pougljičenjem ograničenim samo na površinski sloj, npr. oštrice [[mač]]a ili vrška [[alat]]a, postiže vrlo povoljna kombinacija visoke površinske [[tvrdoća|tvrdoće]] s dobrom [[Duktilnost|duktilošću]] (žilavost) unutrašnjosti, jezgre, izratka. Opisana metoda selektivnog pougljičavanja u biti odgovara suvremenom postupku [[Cementiranje čelika|cementiranja]]. Uloga ugljika u promjeni svojstava željeza, odnosno čelika, onodobnim metalurzima naravno nije bila poznata. Znanje i vještina izrade dobrog oružja ili alata stjecali su se [[iskustvo]]m.

===Kaljenje i popuštanje željeza===
Zahvaljujući daljnjim dvjema otkrićima, mehanička svojstva čelika dodatno su se mogla poboljšati. Prvo je [[kaljenje]], tj. brzo ohlađivanje crveno užarenog pougljičenog željeza u hladnoj vodi. Ovim postupkom bitno se povisuje tvrdoća obratka, tako da on ponekad čak postane krhak. Takav bi, primjerice, kaljeni mač lako puknuo ili se čak raspao na više dijelova. Drugo otkriće odnosi se na kratkotrajno ponovno zagrijavanje prethodno zakaljenog čeličnog obratka na temperaturu od oko 600 °C. Tim mu se tzv. [[Toplinska obrada|popuštanjem]] djelomično vraća prvobitna [[duktilnost]] i smanjuje krhkost na račun izvjesnog smanjenja tvrdoće.

===Sirovo željezo===
Opisani postupak proizvodnje željeza kao uzgrednog produkta pri proizvodnji bakra ili bronce potječe s [[Bliski istok|Bliskog Istoka]] ([[Hetiti]] u [[Anatolija|Anatoliji]]), odakle je, po svemu sudeći, prenesen i u [[Kina|Kinu]]. I tamo se dakle isprva redukcijom željezne rude proizvodilo spužvasto željezo, koje bi se zatim pretvaralo u kovano željezo, da bi ga se onda pougljičilo i, moguće, kalilo i popuštalo. Za proizvodnju spužvastog željeza dovoljno je postići temperaturu od oko 1000 °C, što znači da temperatura pri tom postupku nikad nije bila dovoljno visoka da bi se željezo rastalilo.

Željezo se počelo dobivati iz [[Mineralne sirovine|ruda]], najvjerojatnije [[hematit]]a (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), oko 1500. pr. Kr., najprije u Anatoliji, današnjoj [[Mala Azija|Maloj Aziji]], kao spužvasto željezo. U to vrijeme, zbog nedovoljne temperature primitivnih peći, nije bilo moguće dobivanje [[lijevano željezo|lijevanog željeza]], već je nastajalo spužvasto željezo, koje se kovanjem pretvaralo u upotrebljiv metal. Nalazišta u Uru ([[Irak]]), te u [[Egipat|Egiptu]], svjedoče o ranom dobivanju željeza iz ruda. Jedan od prvih željeznih predmeta koji je dobiven topljenjem željezne rude potječe iz grobnice drevnog naroda [[Hati]] u Anatoliji i datira negdje oko 2500. pr. Kr. Željezo je u to vrijeme bilo nevjerojatno važan strateški materijal. Smatra se, da je pleme Hetita iz Male Azije postiglo svoju veliku vojnu moć upravo zbog rane proizvodnje željeznog oružja. U to je vrijeme cijena željeza bila veća od cijene [[zlato|zlata]], a način njegovog dobivanja čuvao se kao najstroža tajna.

===Drevna metalurgija željeza u Kini===
Vrlo brzo Kinezi su, međutim, u proizvodnji čelika krenuli svojim putem. Razvili su naime snažne [[mijeh]]ove za upuhivanje [[zrak]]a u [[peć]] za taljenje rude (ubacivanje velikih količina zraka u peć pomoću naročitih [[mlaznica]] izumljeno je na [[Zapadni svijet|Zapadu]] tek u 15. stoljeću; i tako je nastala [[visoka peć]]). Što je još važnije, Kinezi su povećavši dimenzije peći i bitno povećavši količinu drvenog ugljena kao izvora topline, osim temperature, povisili i koncentraciju ugljikovog monoksida unutar peći. To je pospješilo difuziju ugljika u željezo, čime se opet znatno snizilo talište šarže. (Kod [[eutektik|eutektičkog sastava]], koji sadrži 4,3 % ugljika, ono se snizuje na 1148 °C.) Konačan rezultat novih tehnoloških mjera bio je da se rastaljeno željezo, s visokim sadržajem ugljika, moglo lijevati poput bronce. Danas se takvo željezo izliveno izravno iz peći naziva [[sirovo željezo|sirovim željezom]].

Željezo s visokim sadržajem ugljika prilično je tvrdo, ali i krhko, toliko da je gotovo neupotrebljivo za izradu oruđa ili oružja. Stoga je sirovo željezo zahtijevalo (i zahtijeva) dodatnu obradu. I njega su Kinezi izmislili, a sastojao se od uklanjanja viška ugljika. U tu bi svrhu odljevak od sirovog željeza zagrijali u prisustvu zraka na temperaturu između 800 i 900 °C. Kisik iz zraka reagirao bi s dijelom ugljika iz odljevka na njegovoj površini, a nastali ugljični monoksid lako bi se odvodio. Iz unutrašnjosti prema površini odljevka ugljik bi stizao jednako kako je tamo bio i dospio – difuzijom.

Kinezi su razvili još jedan važan [[metalurgija|metalurški]] postupak. On se odnosi na intenzivno miješanje taline željeza s visokim sadržajem ugljika, kako bi se pospješilo reagiranje kisika iz zraka s ugljikom iz taline. Time se već u talini udio ugljika mogao smanjiti do te mjere da bi nastao čelik (dakle ispod 2,03 % C). I taj je postupak na Zapadu, točnije u [[Engleska|Engleskoj]], izmišljen tek krajem 18. stoljeća. Osnovna prednost kineskog načina proizvodnje željeza, odnosno čelika, pred bliskoistočnim (odnosno [[Sredozemno more|sredozemnim]]) sastojala se u tome što je tehnologija lijevanja omogućavala masovnu proizvodnju.

===Drevna metalurgija željeza u Indiji===
Arheološka nalazišta u [[Indija|indijskoj]] saveznoj državi [[Uttar Pradesh]] pokazuju da se je željezo dobivalo iz željezne rude još negdje između 1800. i 1200. pr. Kr. Starogrčki povjesničar [[Herodot]] je prvi opisao korištenje željeza u Indiji. Kada je [[Aleksandar Veliki]] dobivao poklone od kralja Pora (današnji [[Pandžab]]), umjesto zlata i [[srebro|srebra]] odabrao je jedan poklon od [[čelik]]a, težak 15 [[kilogram]]a. Oko godine 400. sagrađen je [[željezni stup u Delhiju]], visok 7 [[metar]]a i težak više od 6 [[tona]], koji i dan danas odolijeva [[monsun]]skim kišama i [[korozija|koroziji]].

===Drevna metalurgija željeza u Europi===
[[Stara Grčka|Stari Grci]] su upoznali [[tehnologija|tehnologiju]] dobivanja željeza negdje oko 11. stoljeća pr. Kr. [[Homer]] u IX knjizi ''[[Odiseja|Odiseje]]'' navodi kaljenje čelika - mačeva, a i ostali izvori pokazuju da se o čeliku iskustveno mnogo znalo, ponajprije zbog njegove važnosti za [[oklop]]e i mačeve. U [[Srednja Europa|središnjoj Europi]], željezno doba je podijeljeno u dvije faze u kojima dominiraju [[Kelti]]: rana željezna [[halštatska kultura]] (HaC i D, 800. – 450. pr. Kr.) i kasna željezna [[latenska kultura]] (prema mjestu u Švicarskoj, La Tène) koja traje od 450. pr,. Kr. do rimskih osvajanja. Do 6. st. pr. Kr. halštatska kultura se prostirala na oko 1000 [[metar|km]], od pokrajina [[Champagne-Ardenne|Champagne-Ardenne]] na [[zapad]]u, kroz gornje [[Rajna|Poranje]] do gornje [[dunav]]ske oblasti, sve do bečke doline i donje dunavske oblasti na istoku; te od [[Majna|Majne]], [[Češka|Češke]] i [[Mali Karpati|Malih Karpata]] na [[sjever]]u do švicarskog platoa, [[Salzkammergut]]a i donje Stirije na [[jug]]u. Naziv je dobila prema najvećem nalazištu u mjestu Hallsttatu na obali jezera u pokrajini Salzkammergut u [[Austrija|Austriji]], južno od [[Salzburg]]a. Ova kultura se često smatra proto-keltskom ili keltskom, te proto-ilirskom zapadnih [[Iliri|Ilira]]. [[Antički Rim|Stari Rimljani]] su proizvodili i do 84 750 [[tona]] željeza godišnje. Za Rimskog Carstva posebice se posvećivala pozornost izradbi čeličnog oružja zbog brojnosti rimske [[Vojska|vojske]] (oko 500 000 vojnika).

====Katalonsko ognjište====
U [[Španjolska|Španjolskoj]] je postojala posebna vrsta plitkog ognjišta, koje se zvalo '''katalonsko ognjište'''. Bilo je upušteno u tlu i sagrađeno u [[Bakar (element)|bakarnoj]] posudi [[Elipsa|eliptičnog]] oblika, koja je spriječavala da [[vlaga]] iz [[tlo|tla]] prodre u gnijezdo ognjišta. Na jednoj polovini ognjišta, uz mlaznicu mijeha za puhanje zraka, stavljao se je drveni ugljen, a na drugoj polovini ognjišta smrvljena željezna ruda. Težinski odnos željezne rude i drvenog ugljena je bio 1 : 3,4. Iskorištavalo se oko 31% željeza sadržanog u rudi, a jedan postupak je davao oko 150 kilograma [[čelik]]a. Katalonsko ognjište se upotrebljavalo i u [[Francuska|Francuskoj]], a na [[Pirineji]]ma se održalo sve do 19. stoljeća.

====Korzikansko ognjište====
'''Korzikansko ognjište''' se je sastojalo od okomitog zida s otvorom za mlaznicu mijeha i plitkog gnijezda od opeke. Služilo je i za pripremu rude prije topljenja; na nižoj temperaturi željezna ruda se je najprije ispržila i tako već djelomično reducirala, a zatim se topila s pomoću drvenog ugljena od [[Pitomi kesten|kestenovog drveta]]. U korzikanskom ognjištu trošilo se puno drvenog ugljena, a omjer željezne rude i drvenog ugljena je bio 1 : 8,8. [[Stupanj iskorištenja]] je bio dosta dobar, jer se dobivalo 38% željeza sadržanog u rudi. Ovaj tip ognjišta se koristio na [[Korzika|Korzici]] sve do 19. stoljeća. <ref> "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.</ref>

==Izvori==
{{izvori}}

[[Kategorija:Tehnologija]]
[[Kategorija:Slitine]]
[[Kategorija:Metalurgija]]

Plitko ognjište - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica