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Roheisen ist ein Nebenprodukt des Schmelzprozesses zur Herstellung von reinem Eisen. Eisenerz wird mit kohlenstoffreichem Koksbrennstoff erhitzt, was zu Gusseisen mit einem sehr hohen Kohlenstoffgehalt führt, üblicherweise etwa 4%. Während der industriellen Revolution war Roheisen weit verbreitet. Jetzt normalerweise in Schmiedeeisen gegossen, was ein nützlicheres Material ist. Es hat nützliche Eigenschaften, aber aufgrund moderner Methoden der Metallurgie sind jetzt bessere Materialien verfügbar.
Chemische Zusammensetzung
Alle Formen von Roheisen enthalten zwischen 3,5% und 4,5% Kohlenstoff sowie verschiedene Mengen an Siliziumschwefel, Mangan und Phosphor. Basisches Roheisen enthält weniger als 1,5% Silizium, weniger als 1% Mangan und Restmengen an Schwefel und Phosphor. Hämatit-Roheisen weist ähnliche Mengen dieser Verunreinigungen auf, jedoch einen viel höheren Siliziumgehalt, üblicherweise zwischen 1,5% und 3,5%. Die häufigste Form dieses kugelförmigen Roheisenmaterials ist siliciumfrei und 0,05% Mangan, Schwefel und Phosphor.
Zerbrechlichkeit
Roheisen ist aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts und anderer darin entstehender Verunreinigungen ein sehr sprödes Metall. Andere Elemente in Roheisen schwächen ebenfalls seine Struktur. Obwohl Eisen als sehr fest angesehen wird, spaltet sich Roheisen und bricht, wenn es fallen gelassen wird.
Fusionspunkt
Roheisen hat aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts einen viel niedrigeren Schmelzpunkt als Schmiedeeisen oder Stahl. Dies ist hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften kein Problem, ermöglicht jedoch die Umwandlung in minderwertiges Grauguss, eine Mischung aus Roheisen, Stahlschrott und Eisen.
Graphit
Roheisenverunreinigungen führen zu anderen Materialien, die sich während des Abkühlvorgangs bilden. Eisen und Kohlenstoff bilden zusammen Eisencarbid, und der verbleibende Kohlenstoff bildet Graphit ähnlich dem in Bleistiften. Wenn das Eisen sehr langsam abkühlen gelassen wird, bildet sich eine größere Menge Graphit, wodurch das Material geschwächt wird.
Anwendungen
Der größte Teil des seit 2011 produzierten Roheisens wird nicht mehr wie zuvor verwendet. Es wird normalerweise zu Schmiedeeisen geschmiedet oder sein Kohlenstoffgehalt wird zu Stahl reduziert. Während der industriellen Revolution, bevor fortschrittliche Schmiedetechniken entdeckt wurden, wurde Roheisen für eine beliebige Anzahl von Gusseisenprodukten verwendet.