प्रवाहकीय लोहा और इस्पात

प्रकृति में, लोहा ऑक्सीजन (FeO, Fd2O3, आदि) के साथ विभिन्न यौगिकों में है। इन यौगिकों से रासायनिक रूप से शुद्ध लोहे को अलग करना अत्यंत कठिन है। विद्युत और चुंबकीय गुणों के संदर्भ में, रासायनिक रूप से शुद्ध लोहा इलेक्ट्रोलाइटिक विधि (इलेक्ट्रोलाइटिक आयरन) द्वारा अशुद्धियों से शुद्ध किए गए लोहे के करीब है। इलेक्ट्रोलाइटिक आयरन में अशुद्धियों की कुल मात्रा 0.03% से अधिक नहीं होती है।

लोहे में मुख्य अशुद्धियाँ हैं: ऑक्सीजन (O2), नाइट्रोजन (N2), कार्बन (C), सल्फर (C), फॉस्फोरस (P), सिलिकॉन (Si), मैंगनीज (Mn) और कुछ अन्य। अधिकांश अशुद्धियाँ लोहे में अयस्क और ईंधन से प्रवेश करती हैं।

सिलिकॉन और मैंगनीज को विशेष रूप से लोहे में डीऑक्सीडाइज़र के रूप में पेश किया जाता है। वे आसानी से ऑक्सीजन के साथ मिलकर ऑक्साइड बनाते हैं, जो पिघले हुए लोहे (स्टील) में लावा के रूप में सतह पर तैरते हैं और हटा दिए जाते हैं। यह स्टील्स के यांत्रिक गुणों में सुधार करता है, लेकिन स्टील में थोड़ी मात्रा में रहने से इसकी विद्युत चालकता कम हो जाती है।

सल्फर और फास्फोरस हानिकारक अशुद्धियाँ हैं। अयस्क और ईंधन से लोहा और इस्पात में मिल जाने से, वे इस्पात को भंगुर बना देते हैं।गैसें (नाइट्रोजन और ऑक्सीजन) भी हानिकारक अशुद्धियाँ हैं, क्योंकि वे लोहे और स्टील के विद्युत और चुंबकीय गुणों को बिगाड़ती हैं।

एक अशुद्धता जो लोहे की विद्युत चालकता को तेजी से कम करती है, वह कार्बन है। कार्बन के साथ लोहे की मिश्र धातु को स्टील्स कहा जाता है। कार्बन के अलावा, स्टील्स में अन्य तत्व भी होते हैं जो विशेष रूप से कुछ गुण (मिश्र धातु तत्व) प्राप्त करने के लिए पेश किए जाते हैं।

लोहे के तकनीकी गुण निम्न-कार्बन स्टील हैं, जिनमें कार्बन की मात्रा 0.01 से 0.1% तक भिन्न होती है। संरचनात्मक स्टील्स में, कार्बन 0.07 से 0.7% और उपकरण और अन्य विशेष (मिश्र धातु) स्टील्स में - 0.7 से 1.7% तक की मात्रा में निहित है।

लोहा और इस्पात - उच्च यांत्रिक तन्य शक्ति के साथ सबसे सस्ती और सबसे सुलभ प्रवाहकीय सामग्री, लेकिन उनका उपयोग निम्नलिखित नुकसानों द्वारा सीमित है।

लोहे और स्टील में संक्षारण प्रतिरोध कम होता है, यानी वे हवा में आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं - वे जंग खा जाते हैं। इसके अलावा, उनके पास एक बढ़ा हुआ है प्रतिरोध (p = 0.13 — 0.14 ohms x mm2 / m) तांबे और एल्यूमीनियम की तुलना में। प्रत्यावर्ती धारा के लिए लोहे और स्टील का विद्युत प्रतिरोध बहुत बढ़ जाता है क्योंकि लोहा और स्टील हैं चुंबकीय सामग्री... इसलिए, वर्तमान काफी हद तक कंडक्टर के मध्य भाग से इसकी सतह पर स्थानांतरित हो जाता है (सतह प्रभाव).

इस प्रभाव को कम करने और प्रत्यावर्ती धारा के विद्युत प्रतिरोध के परिमाण को कम करने के लिए, वे सबसे कम संभव चुंबकीय पारगम्यता वाले स्टील्स का उपयोग करने का प्रयास करते हैं।

स्टील के तार के उत्पादन के लिए, 0.10 से 0.15% की कार्बन सामग्री वाले स्टील का उपयोग किया जाता है, जिसमें निम्नलिखित गुण होते हैं: घनत्व 7.8 ग्राम / सेमी 3, गलनांक 1392 - 1400ОС, अधिकतम तन्य शक्ति 55 - 70 किग्रा / मिमी 2, सापेक्ष बढ़ाव 4 — 5%, प्रतिरोध 0.135 — 146 ओम hmm2 / m, प्रतिरोध का तापमान गुणांक α = +0.0057 1 / डिग्री सेल्सियस।

उन्हें वायुमंडलीय जंग से बचाने के लिए, स्टील के तारों को तांबे या जस्ता (0.016 - 0.020 मिमी) की एक पतली परत से ढक दिया जाता है।

स्टील वायर और रॉड्स को कोर के रूप में भी इस्तेमाल किया जाता है द्विधात्वीय तारप्रवाहकीय तांबे में महत्वपूर्ण बचत प्रदान करना। बिमेटेलिक कंडक्टर का उपयोग विद्युत उपकरणों में किया जाता है (चाकू की चाबियां, संपर्ककर्ता, आदि)।

चावल। 1. द्विधातु तार का अनुप्रस्थ काट

चावल। 2. द्विधात्वीय स्टील-एल्यूमीनियम तार का क्रॉस-सेक्शन: 1 - एल्यूमीनियम तार, 2 - स्टील तार

उच्च यांत्रिक तन्य शक्ति (130 - 170 किग्रा / मिमी 2) के साथ जस्ती स्टील के तार का उपयोग स्टील-एल्यूमीनियम तारों में उनकी यांत्रिक तन्य शक्ति को बढ़ाने के लिए कोर के रूप में किया जाता है।