Üdvözöllek Pál Péter kovácsudvarán

Ezen az oldalon egy rövid ismertetõt olvashat a vasról, így nyomon követheti az anyag útját az ércektõl egészen a kovácsoltvas kerítés felületvédelméig. Megismerheti továbbá a fémek megmunkálásának kémiai hátterének alapjait is, ezáltal választ kaphat néhány gyakorlatban is felmerülõ kérdésre.

A fémekrõl általánosságban elmondható, hogy atomjaik fémrácsot alkotnak, melyben a fématomokat fémes kötés tartja össze. A kémiai elemek periódusos rendszerében különbözõ csoportokat alkotnak, az egyes csoportok eltérõ, jellemzõ kémiai sajátságúak. (Ilyen csoportok az alkálifémek, alkáliföldfémek, földfémek és a d-mezõ fémei, az átmeneti fémek.) A vas a d-mezõ elemei közé tartozik például a titánnal, krómmal, mangánnal, nikkellel, cinkkel, rézzel együtt. Az ebbe a csoportba tartozó fémek nagy rácsenergiájúak, magas olvadás -és forrásponttal rendelkeznek, az elektromos áramot jól vezetik (a fémek és nemfémek alapvetõen eltérõ tulajdonsága, hogy míg a fémek elektromos ellenállása a hõmérséklet növelésével nõ, a nemfémeké csökken). A fémek rácsában található fématomtörzsek külsõ elektronjaikat egy közös elektronfelhõbe adják, mely nem helyhezkötött (delokalizált). A fémek megmunkálhatóságát a fémrács egyes rétegeinek elválaszthatósága biztosítja.

A vas nagyon régóta ismert és használt fém. Az elemi vas tiszta állapotban ezüstfehér színû, 1538 Celsius-fokon olvad. Kristályszerkezete, azaz atomjainak kapcsolódási struktúrája 900 Celsius-fokon megváltozik: vörösen izzik és átalakul térközepesbõl lapközepes kristályráccsá. Ekkor sokkal jobban alakítható, hajlítható, megmunkálható. Nem tartozik a nemesfémek csoportjába; levegõn (oxigén jelenlétében) nedvesség hatására korrodálódik, a keletkezõ vöröses barna vegyület a rozsda: vas-oxid-hidroxid. A korrózió jelenségének megértésével sok féle felületvédelmi módszer létezik ma már, melyeket alapvetõen két csoportra oszthatunk---lejjeb:Korrózióvédelem címsor)

A vasgyártás alapja egy redukciós folyamat, melyben a nagy vastartalmú érceket a vaskohóban elemi vassá alakítják:redukálják. A redukciót szénnel, kokszal végzik. A folyamat magas hõmérsékleten megy végbe és igen energiaigényes. A természetben különbözõ ércei fordulnak elõ, melyek vastartalma és ez alapján értéke erõsen eltérõ. Ezek lehetnek oxidok, karbonátok (illetve szulfidok):magnetit, hematit(vörösvasérc), limonit(barnavasérc) és sziderit. A vasérc vasvartalma így kinyerhetõ; a szén és aszén-monoxid elemi vassá redukálják a vasérc vasatomjait. A vaskohóban más anyagokat is alkalmaznak: salakképzõ anyagok kerülnek felhasználásra melyeket a meddõkõzettel eltávolítanak az olvadt vas tetejérõl. A kohóból kikerülõ vas szennyezõdéstartalma magas, százalékosan nagy a széntartalma. Ebbõl a nyersvasból acélt gyárthatnak alapvetõen két féle eljárással. Ha a nyersvas széntartalmát 1,7tömeg% alá csökkentjük, acélt kapunk. A két eljárás az SM(Siemens-Martin) és LD(Linz-Donawitz városok) illetve régebben ún úgynevezett Bessemer-körtékben égették ki a levegõ oxigéntartalmával a vas széntartalmát. Az LD-eljárásnál tiszta oxigént használnak, az SM-eljárásnál pedig rozsdás vasat. A vas széntartalma újabban elektromos ívkemencékben is kiégethetõ. Az acélok tulajdonságait rengeteg -sokszor titkos arányú- ötvözõanyaggal javítják, alakítják.

A korrózió, rozsdásodás jelenségénél redoxi folyamatok játszódnak le. A fém felületére kerülõ vízben a levegõ oxigénje(oxigén-elektród) elektron felvétele közben -amit a fém szolgáltat- hidroxid-ionokat képez. A fém -vas- ionja csapadékot (vízben nem oldódó vegyületet) képez a hidroxid-ionnal. A képzõdõ vegyület levegõn tovább oxidálódik és kialakul a rozsda. A korrózió elleni védelemnek alapvetõen kétféle módja van:passzív és aktív felületvédelem. Aktív felületvédelem esetén a védõréteg megsérülése után is mód van a felület védelmére, míg passzív felületvédelem esetén a védõréteg megsérülése után a védelem a rozsdásodással szemben nem biztosított. A mûhelyben készült munkák során ezért alkalmazunk egy aktív illetve több passzív védõréteget. Az alkalmazott aktív korrózióvédelem a vas cinkkel történõ bevonása (a jobb oldali alsó képeken horganyzott -mégnem festett- kerítés részletei láthatóak). Ekkor ugyanis (azon túl, hogy a cink nem korrodálódik), ha az úgynevezett horganyréteg megsérül, még akkor sem a vas kezdhet esetlegesen korrodálódni, hanem a cinkréteg atomjai képeznek folyamtosan ionokat (a cink STEP-standard eleektród potenciál értéke nagyobb, mint a vasé), így a vas sértetlen marad. E horganyréteg felett pedig több réteg speciális festék véd az esetleges károsodástól.