حديد وصلب موصل

حديد وفولاذفي الطبيعة ، يوجد الحديد في مركبات مختلفة مع الأكسجين (FeO ، Fd2O3 ، إلخ). من الصعب للغاية عزل الحديد النقي كيميائيًا من هذه المركبات. من حيث الخواص الكهربائية والمغناطيسية ، فإن الحديد النقي كيميائيًا قريب من الحديد المنقى من الشوائب بطريقة التحليل الكهربائي (الحديد الإلكتروليتي). إجمالي كمية الشوائب في الحديد الإلكتروليتي لا يتجاوز 0.03٪.

الشوائب الرئيسية في الحديد هي: الأكسجين (O2) والنيتروجين (N2) والكربون (C) والكبريت (C) والفوسفور (P) والسيليكون (Si) والمنغنيز (Mn) وبعض الأنواع الأخرى. تدخل معظم الشوائب الحديد من الخام والوقود.

يتم إدخال السيليكون والمنغنيز على وجه التحديد في الحديد كمزيلات للأكسدة. تتحد بسهولة مع الأكسجين وتشكل أكاسيد ، والتي تطفو في الحديد المصهور (الصلب) على السطح في شكل خبث وتتم إزالتها. يعمل هذا على تحسين الخواص الميكانيكية للفولاذ ، ولكن مع بقاء كمية صغيرة في الفولاذ ، فإنها تقلل من الموصلية الكهربائية.

الكبريت والفوسفور من الشوائب الضارة. الحصول على الحديد والصلب من الركاز والوقود ، فإنها تسبب تقصف الفولاذ.الغازات (النيتروجين والأكسجين) هي أيضًا شوائب ضارة ، لأنها تؤدي إلى تدهور الخواص الكهربائية والمغناطيسية للحديد والصلب.

سلك معدنيالشوائب التي تقلل بشكل حاد من التوصيل الكهربائي للحديد هي الكربون. تسمى سبائك الحديد مع الكربون بالفولاذ. بالإضافة إلى الكربون ، يحتوي الفولاذ أيضًا على عناصر أخرى تم إدخالها خصيصًا للحصول على خصائص معينة (عناصر صناعة السبائك).

الصفات التقنية للحديد هي الفولاذ منخفض الكربون ، ويتراوح محتوى الكربون من 0.01 إلى 0.1٪. في الفولاذ الإنشائي ، يتم احتواء الكربون في كمية من 0.07 إلى 0.7٪ ، وفي الأدوات والفولاذ الخاص (السبائك) - من 0.7 إلى 1.7٪.

الحديد والصلب - المواد الموصلة الأرخص والأكثر سهولة مع قوة شد ميكانيكية عالية ، ولكن استخدامها محدود بسبب العيوب التالية.

حديد وفولاذيتميز الحديد والصلب بمقاومة منخفضة للتآكل ، أي أنهما يتأكسدان بسهولة في الهواء - يصدآن. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم أثارت مقاومة (ع = 0.13 - 0.14 أوم × مم 2 / م) مقارنة بالنحاس والألمنيوم. تزداد المقاومة الكهربائية للحديد والصلب للتيار المتردد بشكل كبير بسبب الحديد والصلب المواد المغناطيسية... لذلك ، ينتقل التيار بشكل كبير من الجزء الأوسط من الموصل إلى سطحه (تأثير السطح).

لتقليل هذا التأثير وحجم المقاومة الكهربائية للتيار المتردد ، يحاولون استخدام الفولاذ بأقل نفاذية مغناطيسية ممكنة.

لإنتاج الأسلاك الفولاذية ، يتم استخدام الفولاذ المحتوي على الكربون من 0.10 إلى 0.15٪ ، والذي له الخصائص التالية: الكثافة 7.8 جم / سم 3 ، نقطة الانصهار 1392 - 1400 درجة مئوية ، أقصى قوة شد 55-70 كجم / مم 2 ، الاستطالة النسبية 4-5٪ ، المقاومة 0.135 - 146 أوم hmm2 / م ، معامل درجة حرارة المقاومة α = +0.0057 1 / درجة مئوية.

لحمايتها من التآكل الجوي ، يتم تغطية الأسلاك الفولاذية بطبقة رقيقة من النحاس أو الزنك (0.016 - 0.020 مم).

تستخدم الأسلاك والقضبان الفولاذية أيضًا كقلب في أسلاك ثنائية المعدنتوفير وفورات كبيرة في النحاس موصل. تستخدم الموصلات ثنائية المعدن في الأجهزة الكهربائية (مفاتيح السكين، المقاولين ، إلخ).

المقطع العرضي لسلك ثنائي المعدن

أرز. 1. مقطع عرضي لسلك معدنين

المقطع العرضي من أسلاك الفولاذ والألومنيوم ثنائية المعدن: 1 - سلك ألمنيوم ، 2 - سلك فولاذي

أرز. 2. المقطع العرضي للسلك المعدني الفولاذي والألمنيوم: 1 - سلك ألمنيوم ، 2 - سلك فولاذي

يتم استخدام الأسلاك الفولاذية المجلفنة ذات قوة الشد الميكانيكية العالية (130-170 كجم / مم 2) كنواة في أسلاك الفولاذ والألمنيوم لزيادة قوة الشد الميكانيكية.

ننصحك بقراءة:

لماذا التيار الكهربائي خطير؟