İletken demir ve çelik

Doğada demir, oksijen ile çeşitli bileşikler halindedir (FeO, Fd2O3, vb.). Kimyasal olarak saf demiri bu bileşiklerden izole etmek son derece zordur. Elektriksel ve manyetik özellikler açısından, kimyasal olarak saf demir, elektrolitik yöntemle (elektrolitik demir) safsızlıklardan arındırılmış demire yakındır. Elektrolitik demirdeki toplam safsızlık miktarı %0,03'ü geçmez.

Demirdeki ana safsızlıklar şunlardır: oksijen (O2), nitrojen (N2), karbon (C), kükürt (C), fosfor (P), silikon (Si), manganez (Mn) ve diğerleri. Safsızlıkların çoğu cevher ve yakıttan demire girer.

Silisyum ve manganez özellikle deoksidan olarak demire dahil edilir. Oksijenle kolayca birleşirler ve erimiş demirde (çelik) cüruf şeklinde yüzeye çıkan ve çıkan oksitler oluştururlar. Bu, çeliklerin mekanik özelliklerini iyileştirir, ancak çelikte az miktarda kalarak elektrik iletkenliğini azaltır.

Kükürt ve fosfor zararlı safsızlıklardır. Cevher ve yakıttan demir ve çeliğe girerek çeliklerin kırılganlaşmasına neden olurlar.Gazlar (azot ve oksijen) de demir ve çeliğin elektriksel ve manyetik özelliklerini bozdukları için zararlı safsızlıklardır.

Demirin elektriksel iletkenliğini keskin bir şekilde azaltan bir safsızlık karbondur. Demir ile karbonun alaşımlarına çelik denir. Çelikler, karbona ek olarak, belirli özellikleri (alaşım elementleri) elde etmek için özel olarak eklenen başka elementler de içerir.

Demirin teknik nitelikleri, karbon içeriği %0,01 ila %0,1 arasında değişen düşük karbonlu çeliklerdir. Yapısal çeliklerde, karbon miktarı %0,07 ila %0,7 arasında ve alet ve diğer özel (alaşımlı) çeliklerde - %0,7 ila %1,7 arasında bulunur.

Demir ve çelik, yüksek mekanik gerilme mukavemetine sahip en ucuz ve en erişilebilir iletken malzemelerdir, ancak kullanımları aşağıdaki dezavantajlarla sınırlıdır.

Demir ve çeliğin korozyon direnci düşüktür, yani havada kolayca oksitlenirler - paslanırlar. Ayrıca, yükseltilmiş rezistans (p = 0,13 — 0,14 ohm x mm2/m) bakır ve alüminyuma göre. Demir ve çeliğin alternatif akıma karşı elektriksel direnci büyük ölçüde artar çünkü demir ve çelik manyetik malzemeler… Bu nedenle, akım büyük ölçüde iletkenin orta kısmından yüzeyine kayar (yüzey etkisi).

Bu etkiyi ve alternatif akıma karşı elektrik direncinin büyüklüğünü azaltmak için, mümkün olan en düşük manyetik geçirgenliğe sahip çelikler kullanmaya çalışırlar.

Çelik tel üretimi için, aşağıdaki özelliklere sahip% 0,10 ila 0,15 karbon içeriğine sahip çelik kullanılır: yoğunluk 7,8 g / cm3, erime noktası 1392 - 1400ОС, maksimum gerilme mukavemeti 55 - 70 kg / mm2, bağıl uzama %4 — %5, direnç 0,135 — 146 ohm hmm2/m, sıcaklık direnci katsayısı α = +0,0057 1 / °C

Çelik teller atmosferik korozyondan korunmak için ince bir bakır veya çinko (0,016 — 0,020 mm) tabakasıyla kaplanmıştır.

Çelik tel ve çubuklar da çekirdek olarak kullanılır. bimetalik telleriletken bakırda önemli tasarruf sağlar. Bimetalik iletkenler elektrikli cihazlarda kullanılır (bıçak tuşları, kontaktörler vb.).

Pirinç. 1. Bimetalik bir telin enine kesiti

Pirinç. 2. Bimetalik çelik-alüminyum telin kesiti: 1 — alüminyum tel, 2 — çelik tel

Mekanik çekme mukavemeti yüksek (130 — 170 kg/mm2) galvanizli çelik tel, çelik-alüminyum tellerde mekanik çekme mukavemetini arttırmak için damar olarak kullanılmaktadır.