ŽELEZNE KOVINE: STRUKTURA, VRSTE, ZNAČILNOSTI - KEMIJA - 2026

V železne kovine so tiste, ki vsebujejo železo (Fe), kot tudi majhne količine drugih kovin, ki so dodane, da smo dobili nekatere koristne lastnosti zlitin. Čeprav lahko železo obstaja v različnih oksidacijskih stanjih, sta najpogostejši +2 (železo) in +3 (železo).

Vendar se izraz "železo" nanaša na prisotnost železa ne glede na njegovo oksidacijsko stanje v materialu. Železo je četrti najpogostejši element v zemeljski skorji, globalno pa je glavni zemeljski element. V zgodovini in industriji so zato železne kovine sodelovale pri razvoju človeka.

Do tega je prišlo zaradi velike številčnosti in spremenljivih lastnosti. Te železne kovine se začnejo pri pridobivanju železa iz mineraloških virov, kot so: hematit (Fe ₂ O ₃ ), magnetit (Fe ₃ O ₄ ) in siderit (FeCO ₃ ). Ti oksidi so zaradi zmogljivosti najbolj zaželeni pri predelavi železa.

Zgornja slika prikazuje žarilni jeziček iz litega železa. Med vsemi železnimi kovinami je najpomembnejša železova zlitina z majhnimi količinami dodanega ogljika: jeklo.

Struktura

Ker je železo glavna sestavina barvnih kovin, so njihove strukture sestavljene iz kristalnih deformacij čiste trdne snovi.

Posledično železove zlitine, kot je jeklo, niso nič drugega kot vmesna vključitev drugih atomov v kristalno razporeditev železa.

Kakšna je ta ureditev? Železo tvori alotrope (različne trdne strukture), odvisno od temperature, ki je izpostavljena, in spreminja svoje magnetne lastnosti. Tako pri sobni temperaturi predstavlja bcc aranžma, znan tudi kot alfa-železo (kocka na levi, zgornja slika).

Po drugi strani pa v območju visokih temperatur (912-1394 (ºC)) prikazuje razporeditev ccp ali fcc: železo-gama (kocka na desni). Ko je ta temperatura presežena, se železo vrne v obliko bcc, da se končno stopi.

Ta sprememba v strukturi alfa-gama je znana kot fazna transformacija. Gama faza lahko "ujame" atome ogljika, medtem ko alfa faza ne.

Tako lahko v primeru jekla njegovo strukturo predstavljamo kot sklope železovih atomov, ki obdajajo atom ogljika.

Na ta način je struktura železnih kovin odvisna od porazdelitve faz železa in atomov drugih vrst v trdnem okolju.

Značilnosti in lastnosti

Čisto železo je mehka in zelo nodularna kovina, zelo občutljiva na korozijo in oksidacijo iz zunanjih dejavnikov. Ko pa vključuje različne deleže druge kovine ali ogljika, pridobi nove značilnosti in lastnosti.

Prav zaradi teh sprememb so železne kovine koristne za nešteto aplikacij.

Črne zlitine so na splošno močne, trpežne in žilave, s svetlo sivkastimi barvami in magnetnimi lastnostmi.

Primeri

Kovano železo ali sladko

Vsebnost ogljika je manj kot 0,03%. Je srebrne barve, zlahka rjavi in ​​se razpoka znotraj. Poleg tega je nodno in oblikovalno, dober prevodnik električne energije in ga je težko variti.

Človek je prvo vrsto uporabil pri izdelavi orožja, pripomočkov in zgradb. Trenutno se uporablja v ploščah, kovice, rešetkah itd. Ker je dober električni prevodnik, se uporablja v jedru elektromagnetov.

Grobo železo ali litega železa

V prvotnem izdelku plavža vsebuje 3-4% ogljika in sledi drugih elementov, kot so silicij, magnezij in fosfor. Njegova glavna uporaba je posredovanje pri proizvodnji drugih železnih kovin.

Čisto železo

Je sivkasto-bela kovina z magnetnimi lastnostmi. Kljub svoji trdoti je krhka in krhka. Njegova tališče je visoko (1500 ° C.) In hitro oksidira.

Je dober električni vodnik, zato se uporablja v električnih in elektronskih komponentah. Sicer je malo koristno.

Lito ali železo (livarne)

Imajo visoko vsebnost ogljika (med 1,76% in 6,67%). Trši so od jekla, vendar bolj krhki. Talijo se pri nižji temperaturi kot čisto železo, okoli 1100ºC.

Ker je oblikovan, ga lahko uporabimo za izdelavo kosov različnih velikosti in zahtevnosti. Pri tej vrsti železa se uporablja siva vrsta litega železa, ki mu daje stabilnost in plesnost.

Imajo večjo odpornost proti koroziji kot jeklo. Prav tako so poceni in gosti. Tekočino predstavljajo pri razmeroma nizkih temperaturah in lahko polnijo plesni.

Imajo tudi dobre kompresijske lastnosti, vendar so pred upogibanjem krhke in se zlomijo, zato niso primerne za zelo dovršene kose.

Sivo železo

Je najpogostejši litega železa, njegov siv odtenek pa je posledica prisotnosti grafita. Ima koncentracijo ogljika med 2,5% in 4%; poleg tega vsebuje 1-3% silikona za stabilizacijo grafita.

Ima veliko lastnosti osnovnega litega železa, saj je zelo tekoč. Je negiben in se upogne tik pred zlomom.

Duktilno železo

Doda se ogljik v obliki sferičnega granita v koncentraciji med 3,2% in 3,6%. Sferična oblika grafita mu daje večjo odpornost na udarce in preoblikovanje kot sivo železo, kar omogoča njegovo uporabo pri podrobnih in robnih izvedbah.

Jekla

Vsebnost ogljika med 0,03% in 1,76%. Med njegove lastnosti spadajo trdota, trdoživost in odpornost na fizične napore. Na splošno zlahka rjavijo. So varljivi in ​​jih lahko obdelamo v kovanju ali mehansko.

Imajo tudi večjo trdoto in manj tekočnosti kot liti likalniki. Zaradi tega potrebujejo visoke temperature, da se pretakajo v kalupe.

Jeklo in njegove uporabe

Obstaja več vrst jekla, vsaka z različnimi nameni:

Oglje ali gradbeno jeklo

Koncentracija ogljika se lahko spreminja, pri čemer se oblikujejo štiri oblike: blago jeklo (0,25% ogljika), polsladko jeklo (0,35% ogljika), poltrdno jeklo (0,45% ogljika) in trdo (0,5% ).

Uporablja se pri izdelavi orodja, jeklenih pločevin, železniških vozil, žebljev, vijakov, avtomobilov in čolnov.

Silicijevo jeklo

Imenujemo ga tudi električno jeklo ali magnetno jeklo. Njegova koncentracija silicija se giblje med 1% in 5%, Fe pa med 95% in 99%, ogljika pa 0,5%.

Poleg tega so dodane manjše količine mangana in aluminija. Ima veliko trdoto in visoko električno odpornost. Uporablja se pri izdelavi magnetov in električnih transformatorjev.

Pocinčano jeklo

Prevlečen je s cinkovim premazom, ki ga ščiti pred rjo in korozijo. Zato je uporaben za izdelavo delov cevi in ​​orodij.

Nerjaveče jeklo

Ima sestavo Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) in C (0,2%). Odporen je na rjo in korozijo. Uporablja se pri proizvodnji jedilnega pribora in tudi za rezanje materiala.

Manganovo jeklo

Njegova sestava je Mn (10-18%), Fe (82-90%) in C (1,12%). Je trda in odporna proti obrabi. Uporablja se na tirnicah vlakov, sefih in oklepih.

Invarno jeklo

Ima 36% Ni, 64% Fe in 0,5% ogljika. Ima nizek koeficient raztezanja. Uporablja se pri izdelavi indikatorskih lestvic; na primer: tračni ukrepi.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. 8. izd., CENGAGE Učenje.
2. Administrator. (19. september 2017). Kaj je železo, od kod prihaja in koliko vrst železa obstaja. Pridobljeno 22. aprila 2018, s: termiser.com
3. Wikipedija. (2018). Železo. Pridobljeno 22. aprila 2018 z: en.wikipedia.org
4. Kovine. Splošne lastnosti. Pridobivanje in razvrščanje kovin. Pridobljeno 22. aprila 2018, iz: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (Januar 2018). Metalurška karakterizacija železnih in neželeznih materialov. Pridobljeno 22. aprila 2018 z: steemit.com
6. Eseji, Združeno kraljestvo. (November 2013). Osnovne strukture železnih kovin. Pridobljeno 22. aprila 2018 z: ukessays.com
7. Cdang. (7. julij 2011). Iron Alpha & Iron Gama. . Pridobljeno 22. aprila 2018 z: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (15. junij 2008). Pletenice iz nerjavečega jekla. . Pridobljeno 22. aprila 2018 z: commons.wikimedia.org