Besi dan baja konduktif

Di alam, besi berada dalam berbagai senyawa dengan oksigen (FeO, Fd2O3, dll). Sangat sulit untuk mengisolasi besi murni secara kimiawi dari senyawa ini. Dari segi sifat listrik dan magnet, besi murni secara kimiawi dekat dengan besi yang dimurnikan dari pengotor dengan metode elektrolitik (besi elektrolitik). Jumlah total pengotor dalam besi elektrolitik tidak melebihi 0,03%.

Pengotor utama dalam besi adalah: oksigen (O2), nitrogen (N2), karbon (C), belerang (C), fosfor (P), silikon (Si), mangan (Mn) dan beberapa lainnya. Kebanyakan kotoran masuk besi dari bijih dan bahan bakar.

Silikon dan mangan secara khusus dimasukkan ke dalam besi sebagai deoxidizers. Mereka mudah bergabung dengan oksigen dan membentuk oksida, yang dalam besi cair (baja) mengapung ke permukaan dalam bentuk terak dan dihilangkan. Ini meningkatkan sifat mekanik baja, tetapi, tetap dalam jumlah kecil di dalam baja, mereka mengurangi konduktivitas listriknya.

Belerang dan fosfor adalah kotoran berbahaya. Masuk ke besi dan baja dari bijih dan bahan bakar, mereka menyebabkan penggetasan baja.Gas (nitrogen dan oksigen) juga merupakan kotoran yang berbahaya, karena merusak sifat listrik dan magnet besi dan baja.

Pengotor yang secara tajam mengurangi konduktivitas listrik besi adalah karbon. Paduan besi dengan karbon disebut baja. Selain karbon, baja juga mengandung unsur lain yang diperkenalkan secara khusus untuk mendapatkan sifat tertentu (alloying elements).

Kualitas teknis besi adalah baja karbon rendah, kandungan karbonnya bervariasi dari 0,01 hingga 0,1%. Dalam baja struktural, karbon terkandung dalam jumlah dari 0,07 hingga 0,7%, dan dalam baja perkakas dan baja (paduan) khusus lainnya - dari 0,7 hingga 1,7%.

Besi dan baja — bahan konduktif termurah dan paling terjangkau dengan kekuatan tarik mekanis tinggi, tetapi penggunaannya dibatasi oleh kelemahan berikut.

Besi dan baja memiliki ketahanan korosi yang rendah, yaitu mudah teroksidasi di udara - berkarat. Selain itu, mereka memiliki peningkatan perlawanan (p = 0,13 — 0,14 ohm x mm2 / m) dibandingkan dengan tembaga dan aluminium. Hambatan listrik besi dan baja terhadap arus bolak-balik meningkat pesat karena besi dan baja bahan magnetik… Oleh karena itu, arus sebagian besar bergeser dari bagian tengah konduktor ke permukaannya (efek permukaan).

Untuk mengurangi efek ini dan besarnya hambatan listrik terhadap arus bolak-balik, mereka mencoba menggunakan baja dengan permeabilitas magnetik serendah mungkin.

Untuk produksi kawat baja, baja dengan kandungan karbon 0,10 hingga 0,15% digunakan, yang memiliki sifat berikut: kerapatan 7,8 g / cm3, titik leleh 1392 — 1400ОС, kekuatan tarik maksimum 55 — 70 kg / mm2, perpanjangan relatif 4 — 5%, resistensi 0,135 — 146 ohm hmm2 / m, koefisien suhu resistensi α = +0,0057 1 / ° C.

Untuk melindunginya dari korosi atmosferik, kabel baja dilapisi dengan lapisan tipis tembaga atau seng (0,016 — 0,020 mm).

Kawat dan batang baja juga digunakan sebagai inti kabel bimetalmemberikan penghematan yang signifikan dalam tembaga konduktif. Konduktor bimetal digunakan dalam perangkat listrik (kunci pisau, kontaktor, dll).

Beras. 1. Penampang kawat bimetal

Beras. 2. Penampang melintang kawat baja-aluminium bimetal: 1 — kawat aluminium, 2 — kawat baja

Kawat baja galvanis dengan kekuatan tarik mekanik tinggi (130 — 170 kg / mm2) digunakan sebagai inti pada kabel baja-aluminium untuk meningkatkan kekuatan tarik mekaniknya.