Τι είναι ο ελατός σίδηρος;

Ο σίδηρος είναι το δεύτερο πιο κοινό μέταλλο στη γη. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή όλων, από το κύτος τεράστιων πλοίων μέχρι τα διακοσμητικά κιγκλιδώματα στα μπροστινά σκαλιά ενός σπιτιού. Ο ελατός σίδηρος είναι μια μορφή χυτοσιδήρου που είναι ευκολότερο να δουλέψεις από τον καθαρό σίδηρο. Κατασκευάζεται λιώνοντας σκραπ χάλυβα και χυτοσίδηρο και στη συνέχεια ελέγχοντας προσεκτικά την ψύξη του μείγματος για πολλές ώρες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα σίδερο που είναι πολύ σκληρό αλλά όχι εύθραυστο.

Η μέθοδος για τη δημιουργία ελατού σιδήρου χρονολογείται από τη δεκαετία του 1720, όταν ο Γάλλος επιστήμονας και μεταλλουργός RAF de Re’aumur δημοσίευσε την πρώτη τεχνική εργασία για αυτόν τον τύπο σιδήρου. Για να το φτιάξουν, οι μεταλλουργοί πρέπει πρώτα να φτιάξουν λευκό χυτοσίδηρο. Ο λευκός σίδηρος θήκης είναι ένας τύπος πολύ σκληρού αλλά πολύ εύθραυστου σιδήρου που κατασκευάζεται από την τήξη χάλυβα και χυτοσιδήρου μαζί σε έναν κλίβανο αέρα.

Ο χυτοσίδηρος δεν είναι καθαρός σίδηρος. Στην πραγματικότητα είναι ένας συνδυασμός σιδηρομεταλλεύματος, ξυλάνθρακα και ασβεστόλιθου που έχουν λιώσει μαζί υπό έντονη πίεση. Ψύχεται σε υλικό σιδήρου υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Το υψηλό ποσοστό άνθρακα κάνει τον χυτοσίδηρο εύθραυστο, γι’ αυτό και δεν χρησιμοποιείται χωρίς περαιτέρω επεξεργασία.

Τα λευκά χυτά σιδήρου γίνονται ελατός σίδηρος μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ανόπτηση. Τα προϊόντα χύτευσης τήκονται και στη συνέχεια διατηρούνται σε ελεγχόμενη θερμοκρασία για καθορισμένο χρονικό διάστημα. Στη συνέχεια αφήνονται να κρυώσουν πολύ αργά για περίπου 24 ώρες. Η ελεγχόμενη ψύξη αναδιατάσσει τη χημική δομή του μετάλλου, επιτρέποντάς του να διατηρεί τη σκληρότητά του χωρίς να παραμένει εύθραυστο.

Οι διαφορές στην ταχύτητα και τη θερμοκρασία της ψύξης μπορούν να οδηγήσουν σε δύο διαφορετικούς τύπους ελατό σιδήρου. Το Whiteheart σίδερο είναι πιο ανοιχτό σε χρώμα από το blackheart. Διαφέρει επίσης στη χημική σύνθεση. Το Whiteheart έχει μια επιφάνεια από καθαρό φερρίτη με πυρήνα από περλίτη, tempercarbon και φερρίτη, ενώ το blackheart είναι κυρίως φερρίτης. Ο περλιτικός ελατός σίδηρος είναι ένας τύπος σιδήρου blackheart που περιλαμβάνει περλίτη, ο οποίος είναι ένα μείγμα φερρίτη και κεμετίτης.

Ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης δημοσίευσε ένα σύστημα ταξινόμησης για τον ελατό σίδηρο whiteheart και blackheart γνωστό ως ISO 5922-2005. Ο πρώτος χαρακτήρας είναι ένα γράμμα που λέει αν το χυτοσίδηρο είναι whiteheart, blackheart ή pearlite. Οι παρακάτω δύο αριθμοί αναφέρουν την αντοχή σε εφελκυσμό του σιδήρου. Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι το πόσο μπορεί να τεντωθεί ένα δείγμα πριν παραμορφωθεί σημαντικά. Οι δύο τελευταίοι αριθμοί στον χαρακτηρισμό αναφέρουν την ελάχιστη επιμήκυνση ή ολκιμότητα του δείγματος σιδήρου.