Millal leiutati roostevaba teras?

Harry Brearley leiutas roostevaba terase

Harry Brearley

Harry Brearley leiutas roostevaba terase

Tänapäeval kasutame roostevabast terasest tooteid peaaegu iga päev, alates köögitehnikast kuni ehitus- ja transpordiseadmeteni. Kuid kas teadsite, millal leiutati roostevaba teras? Milline oli maailm, kui leiutati roostevaba teras? Kas inimesed said tol ajal aru, et nad loovad revolutsioonilist materjali, millel on homses maailmas oluline roll? Need pealtnäha lihtsad küsimused hõlmavad palju ajaloolist ja tehnoloogilist tausta.

Millal leiutati roostevaba teras?

Roostevaba terase leiutas 1913. aastal Briti teadlane Harry Brearley. Sel ajal otsis ta materjali, mis oleks korrosioonile vastupidav, et lahendada toona Briti tootmises tekkinud probleem. Ta lisas rauale kroomi, et luua uus sulam, mida tänapäeval tuntakse roostevaba terasena. See leiutis muutis kaasaegsed roostevaba terase tehased ja andis inimestele tugeva, korrosioonikindla materjali.

Selles artiklis uurime roostevaba terase leiutamise ajaloolist tausta ja selle mõju tänapäeva ühiskonnale, uurides, kuidas sellest on saanud üks levinumaid materjale tänapäeva maailmas.

ESIMENE OSA

Roostevaba terase leiutamise taust

TEINE OSA

Roostevaba terase leiutamine tolleaegse tööstuse mõju kohta

KOLMAS OSA

Erinevus roostevaba terase ja traditsioonilise terase vahel

NELJAS OSA

Roostevaba terase väljavaated tulevikus

Roostevaba terase leiutamise taust

Roostevaba terase leiutamise tagamaid võib otsida 19. sajandi alguse tööstusrevolutsioonist. Sel ajal on tööstuste, tehaste kiire arengu ja linnastumise kiirenemisega nõudlus terasmaterjalide järele vabrikutes kasvanud. Traditsioonilistel terasmaterjalidel on aga tõsine probleem ja need on vastuvõtlikud keskkonna korrosioonile. See probleem oli eriti ilmne mere-, keemia- ja toiduainetööstuses.

Seetõttu hakkasid teadlased uurima, kuidas luua uut tüüpi terasest materjali, millel on korrosioonivastased omadused. Järgmised teadlased andsid suure panuse roostevaba terase leiutamise protsessi:

  • Esimene teadlane, kes proovis roostevaba terast välja töötada, on Briti keemik, Perkins, leidis ta 19. sajandi alguses värvide jaoks kasutatava sünteetilise meetodi, mille puhul kasutatakse sünteetiliseks aineks roostevabas terases tavaliselt kasutatav kromaat.
  • Pärast seda saksa teadlane August W. von Hofmann 1861 leidis, et kroomil on korrosioonikindlus, mis inspireeris hilisemaid teadlasi uurima kroomi sisaldavate sulamite korrosioonikindlust.
  • Hiljem saksa teadlane Albert von Osten 1912. aastal töötati edukalt välja kroomi sisaldav roostevaba teras, mis on üks olulisi verstaposte roostevaba terase leiutamise ajaloos.

Selles kontekstis heitis roostevaba terase leiutamisse ka Briti teadlane Harry Brearley. Brearley viis laboris läbi arvukalt katseid, püüdes uute materjalide uurimiseks lisada erinevaid legeerelemente. Tema esialgne eesmärk oli uurida, kuidas täiustada tulirelva toru, et muuta see vastupidavamaks ja korrosioonikindlamaks. Uurimistöö edenedes hakkas ta aga pöörama tähelepanu terasmaterjalile endale, püüdes leida uut ja paremat terasmaterjali.

Kroom roostevabast terasest

Pärast pidevat testimist leidis Brearley, et kui kroomisisaldus ületab 10.5%, on teras võimeline korrosioonile vastu pidama. Lõpuks leidis ta viisi, kuidas terasele kroomi lisada ja 1913. aastal ilmus edukalt roostevaba terase leiutis, mis on tänapäevane roostevaba terase tunnetus. See roostevaba terase leiutis tekitas tol ajal sensatsiooni ja mitte ainult ei juhatas sisse roostevaba terase ajastu, vaid lõi ka Brearley maine teadlasena. Tema roostevaba terase leiutis on muutunud tööstuse lahutamatuks osaks, mõjutades põhjalikult inimeste tootmist ja elu.

Roostevaba terase leiutis on teaduslik ja tehnoloogiline läbimurre, mis kasutab kroomi keemilisi omadusi, et edukalt ära hoida terase erosiooni söövitavate ainete nagu hapniku, vee ja happe poolt. See roostevaba terase leiutis muudab selle omadused, mida tavalisel terasel ei ole, laiendades oluliselt terasmaterjalide kasutusala ja soodustades kaasaegsete roostevaba terase tehaste arengut.

Lühidalt öeldes on roostevaba terase leiutamine inimtööstuse ajaloo suur saavutus, selle kasutusala laieneb jätkuvalt ning kaasaegse ühiskonna ehitamine ja areng on mänginud üliolulist rolli.

Roostevaba terase leiutamine 1913. aastal avaldas tolleaegsetele roostevaba terase tehastele suurt mõju. Sel ajastul tõi roostevaba terase tehaste kiire areng suurema tootlikkuse ja rohkem võimalusi, kuid terasmaterjalide korrosiooniprobleem oli inimesi häirinud. Roostevaba terase leiutamine lahendas selle probleemi ja tõi tööstussektorisse olulisi edusamme.

Esimestel aastatel pärast roostevaba terase leiutamist hakkasid tehased kasutama roostevaba terast vastupidavate, korrosioonikindlate masinate ja tööriistade valmistamiseks, parandades oluliselt tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti. Näiteks keemia-, paberi-, farmaatsia-, toiduaine- ja muudes tööstusharudes on roostevaba terase leiutamist laialdaselt kasutatud selle suurepäraste korrosioonivastaste omaduste tõttu, millest on saanud uus materjal, mis asendab traditsioonilisi raudmaterjale. Lisaks on roostevaba terast oma hea sitkuse ja tugevuse tõttu kasutatud ka lennukite, autode, laevade ja muude transpordiosade valmistamisel. Meditsiiniseadmete, lauanõude, kellade ja muude igapäevaste tarbekaupade tehastes hakkas roostevaba teras järk-järgult asendama ka traditsioonilisi metallmaterjale. Üldiselt, kuigi roostevaba terase kasutusala oli tol ajal suhteliselt piiratud, ajendasid selle suurepärane jõudlus tööstustehastes ja lai valik kasutusvõimalusi inimesi seda edasi uurima ja reklaamima.

roostevabast terasest rongid

Roostevaba terase leiutamine võimaldas tehastel tõhusamalt toota vastupidavamaid ja töökindlamaid materjale ja tooteid, tuues nii tolleaegsele ühiskonnale rohkem mugavust ja majanduslikku kasu. Samal ajal andis roostevaba terase leiutamine uusi ideid ja suundi ka materjaliteaduse ja sellega seotud tehaste uurimistööks, avades uusi valdkondi teaduse ja tehnoloogia arenguks.

Pärast seda, kui Harry Brearley leiutas roostevaba terase, hakkasid inimesed uurima ja välja töötama muid eriomadustega legeermaterjale, nagu kõrgtemperatuurilised sulamid, ülitugevad sulamid jne. Nende uute materjalide leiutamine ja rakendamine on soodustanud kosmose- ja sõjanduse arengut. , tuumatööstus ja muud tehased. Lisaks on roostevaba terase korrosioonivastased omadused inspireerinud inimesi uurima ka materjalide korrosioonikindlust, edendades seeläbi korrosioonivastaste materjalide uurimist ja rakendamist. Seetõttu on roostevaba terase leiutamine andnud materjaliteadusele ja sellega seotud valdkondadele uusi ideid ja suundi, edendades materjaliteaduse ja -tehnoloogia arengut.

Erinevus roostevaba terase ja traditsioonilise terase vahel

Peamine erinevus roostevaba terase ja traditsioonilise terase vahel on legeerelementide lisamine. Traditsiooniline teras sisaldab suures koguses süsinikku, mis on altid roostele ja korrosioonile. Roostevaba terase leiutis seevastu on lisanud sulamielemente nagu kroom, nikkel ja molübdeen, mis on võimelised moodustama tiheda oksiidkile, mis kaitseb terase pinda korrosiooni eest. Roostevabast terasest tehased on kvaliteetsete roostevabast terasest toodete tootmiseks kasutusele võtnud ka kaasaegsed seadmed ja tehnoloogia. Need eelised on võimaldanud roostevabast terasest paljudes valdkondades traditsioonilist terast asendada

Kroom roostevabast terasest

Täpsemalt, kroom on roostevaba terase leiutise üks olulisemaid legeerivaid elemente, mis võib reageerida hapnikuga, moodustades tiheda kroomoksiidkile, mis takistab terase pinna edasist korrosiooni. Lisaks saab roostevaba terast keemiliselt ja füüsikaliselt muuta, lisades muid elemente. Näiteks võivad sellised elemendid nagu koobalt, nikkel, molübdeen ja vask parandada roostevaba terase tugevust ja kulumiskindlust. Sellised elemendid nagu titaan ja nioobium võivad parandada roostevaba terase korrosioonikindlust. Seetõttu on erinevat tüüpi roostevaba terase omadused ja kasutusalad erinevad.

Roostevaba terase ja traditsioonilise terase erinevus jõudluse poolest

Roostevaba terase ja traditsioonilise terase vaheline erinevus korrosioonivastaste omaduste poolest kajastub peamiselt järgmistes aspektides:

Legeerivad elemendid: Roostevaba teras sisaldab suures koguses kroomi ja muid legeerelemente (nagu nikkel, molübdeen jne), need legeerivad elemendid võivad moodustada tiheda oksiidkile kihi, vältides seega tõhusalt metallipinna edasist erosiooni hapniku, vee ja muude mõjudega. kemikaalid.

Ferriit ja austeniit: Ferriidi ja austeniidi erinevad proportsioonid roostevabas terases annavad tulemuseks teistsuguse kristallstruktuuri kui tavalisel terasel. See kristallstruktuur muudab roostevaba terase parema korrosioonikindluse.

Pinnatöötlus: Roostevabast terasest pind pärast poleerimist ja muid töötlusi võib moodustada siledama pinna, pinda on raskem korrodeeruda.

Rakendusalad: Roostevaba terast kasutatakse laialdaselt valdkondades, mis nõuavad korrosioonikindlust, nagu farmaatsia, toiduainete töötlemine, keemiatööstus jne, samas kui traditsioonilist terast kasutatakse peamiselt ehituses, masinate tootmises ja muudes valdkondades.

Roostevaba terase ja tavapärase terase vahel on ka mõningaid erinevusi tugevuse ja kõvaduse osas. Võrreldes tavalise terasega on roostevaba teras kõrgem tugevus ja kõvadus. Selle põhjuseks on mitmesuguste roostevaba terase legeerivate elementide (nt kroom, nikkel, molübdeen jne) lisamine. Nende legeerivate elementide lisamine võib parandada roostevaba terase tugevust ja kõvadust ning ei vähenda selle korrosioonikindlust. Lisaks on roostevaba teras ka suurem elastsus ja sitkus, mis tähendab, et see talub paremini pingeid ja deformatsioone ilma purunemiseta.

Seevastu tavaline teras võib olla vähem tugev ja kõvem, kuid sellel on ka parem töödeldavus ja vormitavus. Tavalise terase tootmine on samuti suhteliselt odav, kuna see nõuab vähem legeerelemente ja tootmisprotsess on suhteliselt lihtne. Tavalisel terasel on aga halb korrosioonikindlus ning see on vastuvõtlik oksüdeerumisele ja korrosioonile, mistõttu on see mõnes erikeskkonnas kasutuskõlbmatu.

Roostevaba teras ja traditsiooniline teras erinevad ka soojuspaisumisteguri poolest. Soojuspaisumistegur on füüsikaliste suuruste, nagu pikkus, pindala ja maht, muutumise kiirus objekti temperatuuri muutumisel. Kuna roostevaba teras sisaldab selliseid elemente nagu kroom ja nikkel, on selle soojuspaisumistegur suhteliselt madal, mistõttu roostevaba terase kuju ja mõõtmed muutuvad temperatuuri muutumisel vähem. Seevastu tavapärasel terasel on suhteliselt kõrge soojuspaisumistegur ning seetõttu muutub selle kuju ja suurus temperatuuri muutmisel suurel määral.

See omadus muudab roostevaba terase sobivamaks kasutamiseks kõrge või madala temperatuuriga keskkondades, näiteks keemia-, kosmose- ja tuumatööstuses. Nendes rakendusstsenaariumides toimuvad suured temperatuurimuutused ning roostevaba terase madal soojuspaisumise koefitsient võib vähendada temperatuurimuutustest põhjustatud kuju ja mõõtmete muutusi, parandades seeläbi seadmete ja komponentide stabiilsust ja töökindlust.

Roostevaba teras ja tavaline teras erinevad ka keevitusomaduste poolest. Roostevabale terasele lisatud paljude legeerelementide tõttu on selle sulamistemperatuur kõrgem kui tavalisel terasel ja selle soojusjuhtivus madalam, mistõttu on vaja kõrgemat keevitustemperatuuri ja pikemat keevitusaega. Samal ajal on roostevaba teras keevitamise ajal kalduvus oksüdeeruda, mistõttu peab see kasutama mõningaid spetsiaalseid keevitusmeetodeid ja -seadmeid, näiteks inertgaasiga kaitstud keevitust, et vältida selliseid defekte nagu oksüdatsioon ja keevisõmbluse pragunemine. Lisaks on roostevaba terase kuumusest mõjutatud tsoon (Heat-Affected Zone, HAZ) rohkem altid rabedatele purunemistele kui tavalisel terasel, mistõttu on vaja keevitamisel kontrollida keevitustemperatuuri ja keevituskiirust, et vältida rabedate murdude probleemi. .

Erinevus roostevaba terase ja traditsioonilise terase vahel sanitaartehniliste omaduste osas avaldub peamiselt järgmistes aspektides:

Roostevabast terasest pind on sile, jämevaba, kergesti puhastatav ja desinfitseeritav, ei levita baktereid ega viirusi. Kui traditsioonilisel teraspinnal võib esineda täkkeid, muhke, siis põhjalikku puhastusefekti on raske saavutada.

Roostevabale terasele on lisatud kroomi ja muid elemente, see võib moodustada tiheda oksiidkaitsekile, millel on teatud korrosioonikindlus, võib olla pikka aega erinevates keskkondades, et säilitada sile ja tasane pind. Traditsiooniline terasest puudub see oksiidkaitsekile, kergesti roostetav, korrosioon, mis mõjutab hügieeni.

Roostevaba teras on kõrge korrosioonikindlusega, talub mitmesuguseid tugevaid happeid, tugevaid leeliseid ja muid söövitavaid aineid, ei tekita sekundaarset reostust. Ja traditsiooniline teras, mis puutub kokku tugevate hapete, tugevate leeliste ja muude söövitavate ainetega, on altid korrosioonile ja sekundaarsele reostusele.

Kokkuvõtteks võib öelda, et roostevabal terasel on ilmsed eelised sanitaartehniliste omaduste osas, mida kasutatakse laialdaselt farmaatsia-, toidu-, meditsiiniseadmetes ja muudes valdkondades, et saada üheks oluliseks materjaliks rahvatervise kaitsmisel.

roostevaba terase väljavaated tulevikus

Tänu tehnoloogia pidevale arengule ja rakenduste laienemisele on roostevaba terase leiutamisel väga lai väljavaade. Nõudlus roostevaba terase järele tehastes, ehituses, transpordis, energeetikas ja muudes valdkondades kasvab jätkuvalt, mis sunnib roostevaba terase tehaseid kasutusele võtma täiustatud tootmistehnikaid ja seadmeid, et parandada tootmise tõhusust ja kvaliteeti ning vähendada kulusid. Järgmised on väljavaated roostevaba terase arendamiseks tulevikus:

Kasutusalade pidev laienemine

Maailmamajanduse pideva arenguga laienevad ka roostevaba terase kasutusvaldkonnad. Roostevaba terast on laialdaselt kasutatud ehituses, autotööstuses, elektroonikas, keemias, meditsiinis, toiduainete töötlemises ja paljudes teistes valdkondades ning see hõlmab tulevikus veelgi.

Uue roostevaba terase uurimine ja arendus

Teadlased uurivad ja arendavad pidevalt uut roostevaba terast, et vastata erinevate rakenduste vajadustele. Nendel uutel roostevabadel terastel on parem jõudlus ja laiem kasutusala, tuues uusi võimalusi roostevaba terase tööstuse arendamiseks.

Suurenenud keskkonnateadlikkus

Kuna inimeste teadlikkus keskkonnakaitsest kasvab, pälvib roostevaba teras kui taaskasutatav materjal rohkem tähelepanu ja rakendust. Tulevikus pööravad roostevaba terase tehased rohkem tähelepanu keskkonnakaitsele ning tugevdavad taaskasutust ja taaskasutust.

3D trükitehnoloogia

3D-printimise tehnoloogia pideva arenguga edeneb ka roostevabast terasest 3D-printimise tehnoloogia. Roostevaba terase tehaste 3D-printimise tehnoloogia suudab tulevikus valmistada täpsemaid ja keerukamaid struktuure, tuues tootmise arengusse uusi muudatusi.

Järeldus

Inimarengu ajaloos on roostevaba teras kahtlemata revolutsiooniline materjal. Selle välimus on suuresti muutnud inimeste arusaamu terasest ning aidanud kaasa ka kaasaegse tööstuse kiirele arengule. Roostevaba teras pole mitte ainult suurepärase jõudlusega, vaid seda kasutatakse laialdaselt ka erinevates valdkondades, nagu ehitus, lennundus, energeetika, meditsiin jne. Samal ajal on roostevaba terase leiutamine loonud uue olukorra ka materjaliteaduses ja sellega seotud valdkondades , avades uusi valdkondi teaduse ja tehnoloogia arenguks. Roostevaba terase tehased mängivad tulevikus üha olulisemat rolli, edendades roostevaba terase tööstuse jätkuvat arengut ja innovatsiooni. Võib eeldada, et edaspidises arengus mängib roostevaba teras jätkuvalt olulist rolli ning annab suurema panuse inimkonna edenemisse ja arengusse.