3. Raudan valmistus ja jalostus

Rautaa saadaan sen oksideista eli raudan ja hapen yhdisteistä. Yleisimmät ovat magnetiitti (Fe3O4) ja hematiitti (Fe2O3).





Louhittu malmi rikastetaan eli siitä poistetaan hyödytön sivukivi. Sen jälkeen happi irrotetaan malmista masuunissa eli suuressa uunissa. Malmia kuumennetaan hiilen läsnä ollessa. Kuumuus saa hapen irtoamaan raudasta ja kiinnittymään hiileen. Sula raakarauta eli valurauta valutetaan masuunin alaosasta jatkojalostusta varten. Kuona voidaan käyttää maantäyttöaineena. Siitä voi valmistaa myös tiiliä.





Raakaraudassa hiilen pitoisuus on yli 1,7 %. Liian suuri hiilipitoisuus tekee raakaraudasta haurasta. Hiilen määrää pienennetään kuumentamalla raakarautaa ilman tai puhtaan hapen läsnä ollessa. Seoksessa oleva hiili reagoi hapen kanssa ja muodostuu hiilidioksidia. Prosessissa muodostuneet kaasumaiset aineet joko kerätään talteen muiden teollisten prosessien raaka-aineeksi tai poistetaan puhdistuslaitteilla ilmakehään johdettavista savukaasuista.

Prosessissa syntyy terästä. Teräs on rautaa, jossa on alle 1,7 % hiiltä. Ruostumatonta terästä saadaan, kun seokseen lisätään viidesosa kromia ja kymmenesosa nikkeliä. Ruostumaton teräs ei ruostu veden vaikutuksesta.



Ruostumaton teräs on suosittu rakennusmateriaali. Vertaa kuvien avulla ruostumatonta terästä normaaliin teräkseen.


Teräksen karkaisussa metalli kuumennetaan hehkuvaksi ja jäähdytetään nopeasti kylmäksi esimerkiksi upottamalla hehkuva kappale öljyyn tai veteen. Vettä on usein helpommin saatavilla, mutta öljy viilentää raudan hitaammin ja todennäköisyys raudan murtumiseen jäähdytettäessä pienenee. Toisaalta öljyn käytössä on syttymisvaara. Teräksen mekaanisiin ominaisuuksiin öljyn tai veden valinnalla ei ole vaikutusta.

Kuumennus aiheuttaa rakennevirheitä raudan ja hiilen muodostamassa hilassa. Lämpötilan laskiessa rakenne palautuu entiselleen, jos jäähtyminen tapahtuu hitaasti. Nopeasti jäähdytettäessä rakennevirheet jäävät hilaan. Ne tekevät teräksestä kovan, mutta murtuvan. Hilavirheitä voidaan poistaa kuumentamalla karkaistua terästä uudelleen ja antamalla sen jäähtyä hitaasti. Tätä työvaihetta nimitetään päästämiseksi. Karkaisulla ja päästämisellä saadaan teräkselle eri tarkoituksiin sopivia kovuus.



Animaatio – Karkaisu

Liitteet:

Lisätietoa: raudan valmistus masuunissa