ŽELEZNÉ KOVY: STRUKTURA, DRUHY, VLASTNOSTI - CHEMIE - 2025

Tyto barevné kovy jsou ty, které obsahují železo (Fe), jakož i malá množství jiných kovů, které jsou přidány, aby určité výhodné vlastnosti, aby jeho slitin. Ačkoli železo může existovat v různých oxidačních stavech, +2 (železné) a +3 (železité) jsou nejčastější.

Výraz „železný“ se však týká přítomnosti železa bez ohledu na jeho oxidační stav v materiálu. Železo je čtvrtým nejhojnějším prvkem zemské kůry, ale globálně je hlavním zemským prvkem. Z historického a průmyslového hlediska se tedy na vývoji člověka podílely železné kovy.

To se stalo kvůli jeho velkému množství a modifikovatelným vlastnostem. Tyto barevné kovy začít po extrakci železa z mineralogických zdrojů, jako jsou: hematit (Fe ₂ O ₃), magnetit (Fe ₃ O ₄) a siderit (FeCO ₃). Kvůli výkonu jsou tyto oxidy při zpracování železa nejžádanější.

Na horním obrázku je žhavý litinový „jazyk ohně“. Ze všech železných kovů je nejdůležitější slitina železa s malým množstvím přidaného uhlíku: ocel.

Struktura

Protože železo je hlavní složkou železných kovů, jejich struktury sestávají z krystalických deformací jejich čisté pevné látky.

V důsledku toho železné slitiny jako ocel nejsou ničím jiným než intersticiálním začleněním dalších atomů do krystalového uspořádání železa.

Co je to uspořádání? Železo tvoří allotropy (různé pevné struktury) v závislosti na teplotě, které je vystaveno, mění své magnetické vlastnosti. Proto při pokojové teplotě představuje uspořádání bcc, také známé jako alfa-železo (kostka vlevo, horní obrázek).

Na druhé straně, v rozsahu vysokých teplot (912-1394 (° C)), ukazuje uspořádání ccp nebo fcc: železo-gama (kostka vpravo). Jakmile je tato teplota překročena, železo se vrací do formy bcc, aby se nakonec roztavilo.

Tato změna struktury alfa-gama je známa jako fázová transformace. Gama fáze je schopna "zachytit" atomy uhlíku, zatímco alfa fáze není.

V případě oceli je tedy možné její strukturu vizualizovat jako sady atomů železa obklopujících atom uhlíku.

Tímto způsobem závisí struktura železných kovů na distribuci fází železa a atomů jiných druhů v pevné látce.

Vlastnosti a vlastnosti

Čisté železo je měkký a velmi tažný kov, vysoce citlivý na korozi a oxidaci z vnějších faktorů. Pokud však obsahuje různé podíly jiného kovu nebo uhlíku, získává nové vlastnosti a vlastnosti.

Ve skutečnosti právě tyto změny činí železné kovy užitečnými pro nesčetné aplikace.

Slitiny železa jsou obecně silné, trvanlivé a houževnaté, s jasně šedými barvami a magnetickými vlastnostmi.

Příklady

Kované železo nebo sladké

Obsah uhlíku je menší než 0,03%. Má stříbrnou barvu, snadno se rzí a uvnitř praskne. Kromě toho je tažný a tvarovatelný, dobrý vodič elektřiny a obtížně svařitelný.

Je to druh železného kovu, který člověk poprvé použil při výrobě zbraní, náčiní a budov. V současné době se používá v deskách, nýtech, mřížovinách atd. Protože se jedná o dobrý elektrický vodič, používá se v jádru elektromagnetů.

Hrubé železo nebo litina

Ve výchozím produktu vysoké pece obsahuje 3 až 4% uhlíku a stopy dalších prvků, jako je křemík, hořčík a fosfor. Jeho hlavní použití je zasáhnout do výroby jiných železných kovů.

Čisté železo

Je to šedavě bílý kov s magnetickými vlastnostmi. Navzdory své tvrdosti je křehký a křehký. Jeho teplota tání je vysoká (1500 ºC.) A rychle oxiduje.

Je to dobrý elektrický vodič, proto se používá v elektrických a elektronických součástkách. Jinak je to málo užitečné.

Litina nebo litina (slévárny)

Mají vysoký obsah uhlíku (mezi 1,76% a 6,67%). Jsou tvrdší než ocel, ale křehčí. Tají při nižší teplotě než čisté železo kolem 1100 ° C.

Protože je tvarovatelný, lze jej použít k výrobě kusů různých velikostí a složitosti. U tohoto typu železa se používá šedá litina, která mu dává stabilitu a tvarovatelnost.

Mají vyšší odolnost proti korozi než ocel. Také jsou levné a husté. Představují tekutost při relativně nízkých teplotách, jsou schopny vyplnit formy.

Mají také dobré kompresní vlastnosti, ale jsou křehké a zlomené před ohýbáním, takže nejsou vhodné pro velmi komplikované kusy.

Šedé železo

Je to nejběžnější litina, její šedý odstín je způsoben přítomností grafitu. Má koncentraci uhlíku mezi 2,5% a 4%; navíc obsahuje 1-3% silikonu ke stabilizaci grafitu.

Má mnoho atributů základní litiny, protože je velmi tekutý. Je nepružný a ohýbá se krátce před zlomením.

Ductil iron

Přidá se uhlík ve formě kulovité žuly v koncentraci mezi 3,2% a 3,6%. Sférický tvar grafitu mu dává větší rázovou houževnatost a poddajnost než šedé železo, což umožňuje jeho použití v detailních a okrajových vzorech.

Oceli

Obsah uhlíku mezi 0,03% a 1,76%. Mezi jeho vlastnosti patří tvrdost, houževnatost a odolnost vůči fyzickému úsilí. Obecně snadno rezaví. Jsou svařitelné a lze je zpracovávat kováním nebo mechanicky.

Mají také větší tvrdost a menší tekutost než litiny. Z tohoto důvodu potřebují vysoké teploty, aby tekly ve formách.

Ocel a její aplikace

Existuje několik druhů oceli, každá s různými aplikacemi:

Uhlíková nebo konstrukční ocel

Koncentrace uhlíku se může lišit, čímž se vytvoří čtyři formy: měkká ocel (0,25% uhlíku), polosladká ocel (0,35% uhlíku), polotvrdá ocel (0,45% uhlíku) a tvrdá (0,5%)).

Používá se při výrobě nástrojů, ocelových plechů, kolejových vozidel, hřebíků, šroubů, automobilů a lodí.

Silikonová ocel

Také se nazývá elektrická ocel nebo magnetická ocel. Jeho koncentrace křemíku se pohybuje mezi 1% a 5%, Fe se pohybuje mezi 95% a 99% a uhlík má 0,5%.

Kromě toho se přidají menší množství manganu a hliníku. Má velkou tvrdost a vysoký elektrický odpor. Používá se při výrobě magnetů a elektrických transformátorů.

Galvanizovaná ocel

Je potažen zinkovým povlakem, který jej chrání před korozí a korozí. Proto je užitečná pro výrobu potrubních dílů a nástrojů.

Nerezová ocel

Má složení Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) a C (0,2%). Je odolný vůči rzi a korozi. Používá se při výrobě příborů i řezného materiálu.

Manganová ocel

Složení je Mn (10-18%), Fe (82-90%) a C (1,12%). Je těžký a odolný proti opotřebení. Používá se na železniční kolejnice, trezory a brnění.

Invarova ocel

Má 36% Ni, 64% Fe a 0,5% uhlíku. Má nízký koeficient roztažnosti. Používá se při konstrukci indikátorových měřítek; například: měřicí pásky.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. 8. vydání, CENGAGE Learning.
2. Správce. (19. září 2017). Co je to železo, odkud pochází a kolik druhů železa tam je. Citováno z 22. dubna 2018, z: termiser.com
3. Wikipedia. (2018). Žehlička. Citováno z 22. dubna 2018, z: en.wikipedia.org
4. Kovy. Obecné vlastnosti. Těžba a klasifikace kovů. Citováno z 22. dubna 2018, z: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (Leden 2018). Metalurgická charakterizace železných a neželezných materiálů. Citováno z 22. dubna 2018, z: steemit.com
6. Eseje, Velká Británie. (Listopad 2013). Základní struktury železných kovů. Citováno z 22. dubna 2018, z: ukessays.com
7. Cdang. (7. července 2011). Iron Alpha & Iron Gamma.. Citováno z 22. dubna 2018, z: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (15. června 2008). Prýmky z nerezové oceli.. Citováno z 22. dubna 2018, z: commons.wikimedia.org