Štruktúra, typy, charakteristiky, vlastnosti a príklad železných kovov



železných kovov sú také, ktoré obsahujú železo (Fe), ako aj malé množstvá iných kovov, ktoré sa pridávajú na dosiahnutie určitých výhodných vlastností ich zliatin. Hoci železo môže existovať v niekoľkých oxidačných stavoch, najčastejšie sú +2 (železné) a +3 (železité).

Výraz "železný" sa však vzťahuje na prítomnosť železa bez ohľadu na jeho oxidačný stav v materiáli. Železo je štvrtým najhojnejším prvkom zemskej kôry, ale globálne je hlavným pozemským prvkom. Preto sa na vývoji človeka podieľali historicky aj priemyselne železné kovy.

Toto bol prípad veľkého množstva a modifikovateľných vlastností. Tieto železné kovy začínajú extrakciou železa z mineralogických zdrojov, ako sú: hematit (Fe2O3), magnetit (Faith3O4) a siderita (FeCO)3). V dôsledku výkonu sú tieto oxidy pri spracovaní železa výhodnejšie.

Horný obrázok ukazuje žiarovku "ohnivý jazyk". Zo všetkých železných kovov je najdôležitejšia železná zliatina s malým množstvom pridaného uhlíka: oceľ.

index

  • 1 Štruktúra
  • 2 Charakteristiky a vlastnosti
  • 3 Príklady
    • 3.1 Kované alebo sladké železo
    • 3.2 Surové železo alebo surové železo
    • 3.3 Čisté železo
    • 3.4 Odlievanie alebo liatina (zlievárne)
    • 3.5 Šedá liatina
    • 3.6 Tvárna železo
    • 3.7
  • 4 Ocel a jej aplikácie
    • 4.1 Uhlíková alebo konštrukčná oceľ
    • 4.2 Silikónová oceľ
    • 4.3 Pozinkovaná oceľ
    • 4.4 Nerezová oceľ
    • 4.5 Mangánová oceľ
    • 4.6 Oceľ Invar
  • 5 Referencie

štruktúra

Pretože železo je hlavnou zložkou železných kovov, ich štruktúry pozostávajú z kryštalických deformácií ich čistej pevnej látky.

V dôsledku toho železné zliatiny, ako je oceľ, nie sú ničím iným ako intersticiálnym zahrnutím iných atómov do usporiadania kryštalického železa.

Čo je toto usporiadanie? Železo tvorí alotropy (rôzne tuhé štruktúry) podľa teploty, pri ktorej je vystavený, pričom mení svoje magnetické vlastnosti. Pri teplote miestnosti teda predstavuje pole bcc, známe aj ako alfa-železo (kocka vľavo, horný obrázok)..

Avšak v rozsahu vysokých teplôt (912-1394 ° C), usporiadanie ukazuje ccp alebo fcc: železo-gamma (kocka vpravo). Akonáhle sa táto teplota prekročí, železo sa vráti do formy bcc a nakoniec sa roztaví.

Táto zmena alfa-gama štruktúry je známa ako fázová transformácia. Fáza gama je schopná "uväzniť" atómy uhlíka, zatiaľ čo alfa fáza nie.

Teda v prípade ocele môže byť jej štruktúra vizualizovaná ako súbory atómov železa obklopujúcich atóm uhlíka.

Týmto spôsobom závisí štruktúra železných kovov od distribúcie fáz železa a atómov iných druhov v pevnom skupenstve.

Charakteristiky a vlastnosti

Čisté železo je mäkký a veľmi tvárný kov, veľmi citlivý na koróziu a oxidáciu vonkajších faktorov. Keď však obsahuje rôzne podiely iného kovu alebo uhlíka, získa nové vlastnosti a vlastnosti.

V skutočnosti sú to tieto zmeny, ktoré robia železné kovy užitočnými pre nespočetné aplikácie.

Železné zliatiny sú všeobecne odolné, trvanlivé a húževnaté, sivými farbami a magnetickými vlastnosťami.

Príklady

Kované železo alebo sladké

Má obsah uhlíka menej ako 0,03%. Je striebornej farby, ľahko sa oxiduje a praskne vnútorne. Okrem toho je tvárný a tvarovateľný, dobrý vodič elektriny a ťažko zvariteľný.

Je to typ železného kovu, ktorý človek prvýkrát použil pri výrobe zbraní, náradia a konštrukcií. V súčasnosti sa používa v doskách, nitoch, mriežkach atď. Keďže ide o dobrý elektrický vodič, používa sa v jadre elektromagnetov.

Železo v surovej alebo liatinovej

V počiatočnom produkte vysokých pecí obsahuje 3 až 4% uhlíka a stopy ďalších prvkov, ako je kremík, horčík a fosfor. Jeho hlavným účelom je zasiahnuť do výroby iných železných kovov.

Čisté železo

Je to sivobiely kov s magnetickými vlastnosťami. Napriek svojej tvrdosti je krehká a krehká. Teplota topenia je vysoká (1500 ° C) a rýchlo oxiduje.

Je to dobrý elektrický vodič, preto sa používa v elektrických a elektronických komponentoch. Pre zvyšok je to málo.

Liatina alebo liatina (zlievárne)

Majú vysoký obsah uhlíka (medzi 1,76% a 6,67%). Sú tvrdšie ako oceľ, ale krehšie. Roztopia sa pri nižšej teplote ako čisté železo, okolo 1100 ° C.

Pretože je tvarovateľný, je možné s ním vyrábať kusy rôznych veľkostí a zložitosti. V tomto type železa sa používa šedá liatina, ktorá mu dodáva stabilitu a tvarovateľnosť.

Majú väčšiu odolnosť voči korózii ako oceľ. Okrem toho sú lacné a husté. Majú tekutosť pri relatívne nízkych teplotách a môžu plniť formy.

Tiež majú dobré kompresné vlastnosti, ale sú krehké a zlomia sa pred ohýbaním, takže nepracujú pre veľmi prepracované kusy..

Šedá liatina

Je to najčastejšia liatina, jej šedý odtieň v dôsledku prítomnosti grafitu. Má koncentráciu uhlíka medzi 2,5% a 4%; navyše obsahuje 1-3% silikónu na stabilizáciu grafitu.

Predstavuje mnoho vlastností základných liatín, ktoré majú vysokú tekutosť. Je nepružná a krátko pred zlomením sa ohýba.

Tvárna liatina

Uhlík sa pridáva vo forme guľovitého granitu v koncentrácii medzi 3,2% a 3,6%. Guľatý tvar grafitu mu dáva väčšiu odolnosť voči nárazom a tvárnosti než šedá liatina, čo umožňuje jeho použitie v detailných prevedeniach s hranami.

ocele

Obsah uhlíka medzi 0,03% a 1,76%. Medzi jeho vlastnosti patrí tvrdosť, húževnatosť a odolnosť voči fyzickému úsiliu. Vo všeobecnosti ľahko oxidujú. Sú zvariteľné a môžu byť spracované v kovárni alebo mechanicky.

Tiež majú väčšiu tvrdosť a menšiu tekutosť ako liatiny. Z tohto dôvodu potrebujú vysoké teploty na prúdenie vo formách.

Oceľ a jej aplikácie

Existuje niekoľko druhov ocele, z ktorých každá má rôzne použitie:

Uhlíková oceľ alebo konštrukcia

Koncentrácia uhlíka sa môže meniť, sa stanovuje štyri formy: mäkké ocele (0,25% oxidu) oceľové semisweet (0,35% uhlíka) z uhlíkovej ocele (0,45% uhlíka) a ťažké (0,5% ).

Používa sa pri vývoji nástrojov, oceľových plechov, železničných vozidiel, klincov, skrutiek, automobilov a lodí.

Silikónová oceľ

Nazýva sa aj elektrická oceľ alebo magnetická oceľ. Jeho koncentrácia kremíka sa pohybuje medzi 1% a 5%, Fe sa pohybuje medzi 95% a 99% a uhlík má 0,5%..

Okrem toho sa pridávajú menšie množstvá mangánu a hliníka. Má veľkú tvrdosť a vysoký elektrický odpor. Používa sa pri výrobe magnetov a elektrických transformátorov.

Pozinkovaná oceľ

Je pokrytý zinkovým povlakom, ktorý ho chráni pred oxidáciou a koróziou. Preto je vhodný na výrobu rúrkových dielov a nástrojov.

Nerezová oceľ

Má zloženie Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) a C (0,2%). Je odolný voči oxidácii a korózii. Používa sa pri výrobe príborov, ako aj rezných materiálov.

Mangánová oceľ

Jeho zloženie je Mn (10-18%), Fe (82-90%) a C (1,12%). Je tvrdý a odolný voči opotrebeniu. Používa sa na železničné koľajnice, trezory a pancierovanie.

Oceľ Invar

Predstavuje 36% Ni, 64% Fe a 0,5% uhlíka. Má nízky koeficient rozťažnosti. Používa sa pri konštrukcii indikátorov; napríklad: pásky.

referencie

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. 8. vydanie, CENGAGE Learning.
  2. Admin. (19. septembra 2017). Čo je to železo, odkiaľ pochádza a koľko druhov železa je tam? Získané dňa 22. apríla 2018, z: termiser.com
  3. Wikipedia. (2018). Železo. Získané dňa 22. apríla 2018, z: en.wikipedia.org
  4. Kovy. Všeobecné vlastnosti. Extrakcia a klasifikácia kovov. Získané dňa 22. apríla 2018, z: edu.xunta.gal
  5. Jose Ferrer. (Január 2018). Metalurgická charakterizácia železných a neželezných materiálov. Získané dňa 22. apríla 2018, z: steemit.com
  6. Eseje, Veľká Británia. (November 2013). Základné štruktúry železných kovov. Získané dňa 22. apríla 2018, z: ukessays.com
  7. Cdang. (7. júla 2011). Železo Alfa & Iron Gamma. [Obrázok]. Získané dňa 22. apríla 2018, z: commons.wikimedia.org
  8. Włodi. (15. júna 2008). Prámiky z nehrdzavejúcej ocele. [Obrázok]. Získané dňa 22. apríla 2018, z: commons.wikimedia.org