Проводно гвожђе и челик

У природи се гвожђе налази у разним једињењима са кисеоником (ФеО, Фд2О3 итд.). Изузетно је тешко изоловати хемијски чисто гвожђе из ових једињења. По електричним и магнетним својствима, хемијски чисто гвожђе је блиско гвожђу пречишћеном од нечистоћа електролитичком методом (електролитичко гвожђе). Укупна количина нечистоћа у електролитичком гвожђу не прелази 0,03%.

Главне нечистоће у гвожђу су: кисеоник (О2), азот (Н2), угљеник (Ц), сумпор (Ц), фосфор (П), силицијум (Си), манган (Мн) и неке друге. Већина нечистоћа улази у гвожђе из руде и горива.

Силицијум и манган се посебно уводе у гвожђе као деоксиданти. Лако се спајају са кисеоником и формирају оксиде, који у растопљеном гвожђу (челику) испливају на површину у облику шљаке и уклањају се. Ово побољшава механичка својства челика, али, остајући у малој количини у челику, смањују његову електричну проводљивост.

Сумпор и фосфор су штетне нечистоће. Улазећи у гвожђе и челик из руде и горива, изазивају кртост челика.Гасови (азот и кисеоник) су такође штетне нечистоће, јер погоршавају електрична и магнетна својства гвожђа и челика.

Нечистоћа која нагло смањује електричну проводљивост гвожђа је угљеник. Легуре гвожђа са угљеником називају се челици. Поред угљеника, челици садрже и друге елементе који се уводе посебно да би се добила одређена својства (легирајући елементи).

Технички квалитети гвожђа су нискоугљенични челици, чији садржај угљеника варира од 0,01 до 0,1%. У конструкционим челицима угљеник је садржан у количини од 0,07 до 0,7%, а у алатним и другим специјалним (легираним) челицима - од 0,7 до 1,7%.

Гвожђе и челик — најјефтинији и најприступачнији проводни материјали са високом механичком затезном чврстоћом, али је њихова употреба ограничена следећим недостацима.

Гвожђе и челик имају ниску отпорност на корозију, односно лако се оксидирају на ваздуху — рђају. Поред тога, имају повишицу отпор (п = 0,13 — 0,14 ома к мм2 / м) у поређењу са бакром и алуминијумом. Електрични отпор гвожђа и челика наизменичном струјом се у великој мери повећава јер су гвожђе и челик магнетни материјали… Дакле, струја се у великој мери помера од средњег дела проводника ка његовој површини (површински ефекат).

Да би смањили овај ефекат и величину електричног отпора наизменичном струјом, покушавају да користе челике са најмањом могућом магнетном пермеабилности.

За производњу челичне жице користи се челик са садржајем угљеника од 0,10 до 0,15%, који има следећа својства: густина 7,8 г / цм3, тачка топљења 1392 — 1400ОС, максимална затезна чврстоћа 55 — 70 кг / мм2, релативно издужење. 4 — 5%, отпор 0,135 — 146 охм хмм2 / м, температурни коефицијент отпора α = +0,0057 1 / ° Ц.

Да би их заштитили од атмосферске корозије, челичне жице су прекривене танким слојем бакра или цинка (0,016—0,020 мм).

Челична жица и шипке се такође користе као језгра у биметалне жицеобезбеђујући значајне уштеде у проводном бакру. Биметални проводници се користе у електричним уређајима (кључеви од ножева, контактори итд.).

Пиринач. 1. Пресек биметалне жице

Пиринач. 2. Пресек биметалне челично-алуминијумске жице: 1 — алуминијумска жица, 2 — челична жица

Поцинкована челична жица високе механичке затезне чврстоће (130 — 170 кг / мм2) користи се као језгра челично-алуминијумских жица за повећање њихове механичке затезне чврстоће.