Struktura, vrste, karakteristike, svojstva i primjeri željeznih metala



željezne metale su one koje sadrže željezo (Fe), kao i male količine drugih metala koji se dodaju da bi dali određene korisne osobine njihovim legurama. Iako željezo može postojati u nekoliko oksidacijskih stanja, najčešći su +2 (željezni) i +3 (željezni).

Međutim, izraz "željezo" odnosi se na prisutnost željeza bez obzira na njegovo oksidacijsko stanje u materijalu. Željezo je četvrti najzastupljeniji element u zemljinoj kori, ali globalno je glavni zemaljski element. Stoga su povijesno i industrijski željezni metali sudjelovali u evoluciji čovjeka.

To je bio slučaj zbog svojih velikih obilježja i promjenjivih svojstava. Ti željezni metali polaze od ekstrakcije željeza iz mineraloških izvora, kao što su: hematit (Fe2O3, magnetit (Vjera3O4) i siderita (FeCO3). Zbog učinkovitosti, ti oksidi su poželjniji u obradi željeza.

Gornja slika prikazuje "vatreni jezik" od lijevanog željeza. Od svih željeznih metala, najvažnija je legura željeza s malom količinom ugljika: čelika.

indeks

  • 1 Struktura
  • 2 Karakteristike i svojstva
  • 3 Primjeri
    • 3.1 Kovani ili slatko željezo
    • 3.2 Sirovo željezo ili sirovo željezo
    • 3.3 Čisto željezo
    • 3.4 Lijevano željezo (ljevaonice)
    • 3.5 Sivo željezo
    • 3.6 Lijevano željezo
    • 3.7 Čelici
  • 4 Čelik i njegove primjene
    • 4.1 Čelik od ugljika ili konstrukcije
    • 4.2 Silikonski čelik
    • 4.3 Pocinčani čelik
    • 4.4 Nehrđajući čelik
    • 4.5 Čelik Mangan
    • 4.6 Invar čelika
  • 5 Reference

struktura

Budući da je željezo glavna komponenta željeznih metala, njihove strukture se sastoje od kristalnih deformacija njihove čiste krute tvari.

Prema tome, željezne legure, kao što je čelik, nisu ništa više nego intersticijsko uključivanje drugih atoma u raspored kristalnog željeza..

Kakav je to dogovor? Željezo formira alotrop (različite čvrste strukture) prema temperaturi na kojoj je izložena, mijenjajući svoja magnetska svojstva. Tako, na sobnoj temperaturi, predstavlja niz bcc, također poznat kao alfa-željezo (kocka na lijevoj strani, gornja slika).

Međutim, u rasponu visokih temperatura (912-1394 (ºC)) raspored pokazuje ccp ili fcc: željezo-gama (kocka na desnoj strani). Kada se ta temperatura prekorači, željezo se vraća u bcc oblik da bi se konačno otopilo.

Ova promjena alfa-gama strukture je poznata kao fazna transformacija. Gama faza može "zarobiti" ugljikove atome, dok alfa faza ne.

Tako se u slučaju čelika njegova struktura može vizualizirati kao skupovi atoma željeza koji okružuju atom ugljika.

Na taj način struktura željeznih metala ovisi o raspodjeli faza željeza i atoma drugih vrsta u krutini.

Karakteristike i svojstva

Čisto željezo je mekan i vrlo duktilan metal, vrlo osjetljiv na koroziju i oksidaciju vanjskih čimbenika. Međutim, kada uključuje različite proporcije drugog metala ili ugljika, ono stječe nova svojstva i svojstva.

Zapravo, upravo te promjene čine željezne metale korisnim za bezbroj aplikacija.

Željezne legure su općenito otporne, izdržljive i žilave, svijetle sive boje i imaju magnetska svojstva.

Primjeri

Kovano željezo ili slatko

Sadržaj ugljika je manji od 0,03%. Srebrna je boja, lako se oksidira i unutarnje pukne. Osim toga, duktilan je i kalupljiv, dobar provodnik struje i teško ga je zavariti.

To je tip željeznog metala koji je čovjek najprije koristio u proizvodnji oružja, pribora i konstrukcija. Trenutno se koristi u pločama, zakovicama, rešetkama itd. Budući da je dobar električni vodič, koristi se u jezgri elektromagneta.

Željezo u grubom ili lijevanom željezu

U početnom proizvodu visokih peći sadrži 3-4% ugljika i tragove drugih elemenata kao što su silicij, magnezij i fosfor. Glavna namjena mu je intervenirati u proizvodnji ostalih željeznih metala.

Čisto željezo

To je sivkasto bijeli metal s magnetskim svojstvima. Unatoč svojoj tvrdoći, krhka je i krhka. Točka topljenja je visoka (1500 ºC) i brzo oksidira.

To je dobar električni vodič, pa se koristi u električnim i elektroničkim komponentama. Za ostalo, to je od male koristi.

Lijevano željezo ili lijevano željezo

Oni imaju visok sadržaj ugljika (između 1,76% i 6,67%). Oni su čvršći od čelika, ali su krhkiji. Topi se na nižoj temperaturi od čistog željeza, oko 1100 ºC.

Budući da se može oblikovati, mogu se proizvesti komadi različitih veličina i složenosti. U ovoj vrsti željeza koristi se sivi lijev, koji daje stabilnost i kalupljivost.

Imaju veću otpornost na koroziju od čelika. Osim toga, oni su jeftini i gusti. Imaju fluidnost na relativno niskim temperaturama i mogu popuniti kalupe.

Također, imaju dobra svojstva kompresije, ali su krhka i razbijaju se prije savijanja, tako da ne rade za vrlo složene dijelove.

Sivo željezo

To je najčešći lijevano željezo, njegov sivi ton zbog prisutnosti grafita. Koncentracija ugljika je između 2,5% i 4%; dodatno, sadrži 1-3% silikona za stabilizaciju grafita.

Predstavlja mnoge atribute osnovnih lijevanih željeza, koji su visoke fluidnosti. Nefleksibilan je i savija se neposredno prije razbijanja.

Lijevano željezo

Ugljen se dodaje u obliku sferičnog granita, u koncentraciji između 3,2% i 3,6%. Sferni oblik grafita daje mu veću otpornost na udarce i savitljivost od sivog željeza, što omogućuje njegovu uporabu u detaljnim nacrtima s rubovima.

čelici

Sadržaj ugljika između 0,03% i 1,76%. Među njegovim kvalitetama su tvrdoća, otpornost i otpornost na fizičke napore. Općenito, oni lako oksidiraju. Mogu se zavarivati ​​i mogu se obrađivati ​​u kovačnici ili mehanički.

Također, imaju veću tvrdoću i manju fluidnost od lijevanog željeza. Zbog toga im je potrebna visoka temperatura da se kreće u kalupima.

Čelik i njegove primjene

Postoji nekoliko vrsta čelika, svaka s različitim aplikacijama:

Ugljični čelik ili konstrukcija

Koncentracija ugljika može varirati, uspostavljajući četiri oblika: blagi čelik (0,25% ugljika), poluslatki čelik (0,35% ugljika), polutvrdi čelik (0,45% ugljika) i tvrdi (0,5%) ).

Koristi se u razvoju alata, čeličnih limova, željezničkih vozila, čavala, vijaka, automobila i plovila.

Silikonski čelik

Također se naziva električni čelik ili magnetski čelik. Koncentracija silicija varira između 1% i 5%, Fe varira između 95% i 99%, a ugljik ima 0,5%.

Osim toga, dodaju se manje količine mangana i aluminija. Ima veliku tvrdoću i visok električni otpor. Koristi se u proizvodnji magneta i električnih transformatora.

Pocinčani čelik

Pokriven je cinkom koji ga štiti od oksidacije i korozije. Stoga je koristan za izradu dijelova cijevi i alata.

Nehrđajući čelik

Ima sastav Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) i C (0.2%). Otporan je na oksidaciju i koroziju. Koristi se u proizvodnji pribora za jelo i rezanje.

Čelik od mangana

Sastav mu je Mn (10-18%), Fe (82-90%) i C (1,12%). Tvrda je i otporna na habanje. Koristi se na željezničkim tračnicama, sefovima i oklopima.

Invar čelika

Predstavlja 36% Ni, 64% Fe i 0,5% ugljika. Ima nizak koeficijent ekspanzije. Koristi se u konstrukciji mjernih ljestvica; na primjer: mjere trake.

reference

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. 8. izd., CENGAGE Learning.
  2. Admin. (19. rujna 2017.) Što je željezo, odakle dolazi i koliko je vrsta željeza? Preuzeto 22. travnja 2018. s adrese: termiser.com
  3. Wikipedia. (2018.). Željezo. Preuzeto 22. travnja 2018. s adrese: en.wikipedia.org
  4. Metali. Opća svojstva. Vađenje i razvrstavanje metala. Preuzeto 22. travnja 2018., iz: edu.xunta.gal
  5. Jose Ferrer. (Siječanj 2018). Metalurška karakterizacija željeznih i ne-željeznih materijala. Preuzeto 22. travnja 2018. od: steemit.com
  6. Eseji, UK. (Studeni 2013.) Osnovne strukture željeznih metala. Preuzeto 22. travnja 2018. godine iz: ukessays.com
  7. Cdang. (7. srpnja 2011.) Željezo Alfa & Gama za glačanje. [Slika]. Preuzeto 22. travnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org
  8. Włodi. (15. lipnja 2008.) Pletenice od nehrđajućeg čelika. [Slika]. Preuzeto 22. travnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org