ŽELEZNÉ KOVY: ŠTRUKTÚRA, DRUHY, VLASTNOSTI - CHÉMIA - 2026

Tieto farebné kovy sú tie, ktoré obsahujú železo (Fe), ako aj malé množstvá iných kovov, ktoré sú pridané, aby sa určité výhodné vlastnosti, aby jeho zliatin. Aj keď železo môže existovať v rôznych oxidačných stavoch, najbežnejšie sú +2 (železné) a +3 (železité).

Výraz „železný“ sa však týka prítomnosti železa bez ohľadu na jeho oxidačný stav v materiáli. Železo je štvrtým najhojnejším prvkom zemskej kôry, ale globálne je hlavným zemským prvkom. Preto sa historicky a priemyselne železné kovy podieľali na vývoji človeka.

To sa stalo kvôli jeho veľkému množstvu a modifikovateľným vlastnostiam. Tieto farebné kovy začať po extrakcii železa z mineralogických zdrojov, ako sú: hematit (Fe ₂ O ₃ ), magnetit (Fe ₃ O ₄ ) a siderit (Fečo ₃ ). Tieto oxidy sú kvôli spracovaniu železa najvýhodnejšie pri spracovaní železa.

Horný obrázok ukazuje žiariaci liatinový „jazyk ohňa“. Najdôležitejšie zo všetkých železných kovov je zliatina železa s malým množstvom pridaného uhlíka: oceľ.

štruktúra

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

Preto zliatiny železa, ako je oceľ, nie sú ničím iným ako intersticiálnym začlenením iných atómov do kryštálového usporiadania železa.

Čo je to dohoda? Železo tvorí alotrópy (rôzne tuhé štruktúry) v závislosti od teploty, ktorej je vystavené, a mení svoje magnetické vlastnosti. Preto pri izbovej teplote predstavuje usporiadanie bcc, známe tiež ako alfa-železo (kocka vľavo, horný obrázok).

Na druhej strane, v rozmedzí vysokých teplôt (912 - 1394 (° C)) ukazuje usporiadanie ccp alebo fcc: železo-gama (kocka vpravo). Po prekročení tejto teploty sa železo vráti do formy bcc, aby sa nakoniec roztavilo.

Táto zmena v alfa-gama štruktúre je známa ako fázová transformácia. Gama fáza je schopná zachytávať atómy uhlíka, zatiaľ čo alfa fáza nie.

V prípade ocele je teda možné jeho štruktúru vizualizovať ako množinu atómov železa obklopujúcich atóm uhlíka.

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

Vlastnosti a vlastnosti

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

V skutočnosti práve vďaka týmto zmenám sú železné kovy užitočné pre nespočetné množstvo aplikácií.

Zliatiny železa sú vo všeobecnosti silné, trvanlivé a húževnaté, s jasnými šedými farbami a magnetickými vlastnosťami.

Príklady

Tvárnené železo alebo sladké

Obsah uhlíka je nižší ako 0,03%. Má striebornú farbu, ľahko hrdzaví a vnútorne praskne. Okrem toho je tažný a tvarovateľný, dobrý vodič elektriny a ťažko sa zvára.

Je to druh železného kovu, ktorý človek prvýkrát použil na výrobu zbraní, riadu a budov. V súčasnosti sa používa v doskách, nitoch, mrežích atď. Pretože sa jedná o dobrý elektrický vodič, používa sa v jadre elektromagnetov.

Hrubé železo alebo liatina

V počiatočnom výrobku z vysokej pece obsahuje 3 - 4% uhlíka a stopy ďalších prvkov, ako je kremík, horčík a fosfor. Jeho hlavným využitím je zasahovanie do výroby ostatných železných kovov.

Čisté železo

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

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

Liatina alebo liatina (zlievárne)

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

Pretože je tvarovateľný, dá sa použiť na výrobu kusov rôznych veľkostí a zložitosti. V tomto type železa sa používa šedá liatina, ktorá mu dodáva stabilitu a tvarovateľnosť.

Majú vyššiu odolnosť proti korózii ako oceľ. Sú tiež lacné a husté. Predstavujú tekutosť pri relatívne nízkych teplotách a sú schopné vyplniť formy.

Majú tiež dobré kompresné vlastnosti, ale sú krehké a zlomené pred ohýbaním, takže nie sú vhodné pre veľmi komplikované kusy.

Šedé železo

Je to najbežnejšia liatina, jej sivý odtieň je spôsobený prítomnosťou grafitu. Má koncentráciu uhlíka medzi 2,5% a 4%; navyše obsahuje 1 až 3% silikónu na stabilizáciu grafitu.

Má veľa vlastností základnej liatiny, pretože je veľmi tekutý. Je nepružný a ohýba sa krátko pred zlomením.

Tvárna liatina

Pridáva sa uhlík vo forme sférickej žuly v koncentrácii medzi 3,2% a 3,6%. Guľovitý tvar grafitu mu dodáva väčšiu nárazuvzdornosť a poddajnosť ako sivé železo, čo umožňuje jeho použitie v detailných a okrajových dizajnoch.

ocele

Obsah uhlíka medzi 0,03% a 1,76%. Medzi jeho vlastnosti patrí tvrdosť, húževnatosť a odolnosť voči fyzickému úsiliu. Spravidla ľahko hrdzu. Sú zvárateľné a dajú sa spracovávať kovaním alebo mechanicky.

Majú tiež väčšiu tvrdosť a menšiu tekutosť ako liatiny. Z tohto dôvodu potrebujú vysoké tečenie, aby mohli prúdiť do foriem.

Ocel a jej aplikácie

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

Uhlíková alebo konštrukčná oceľ

Koncentrácia uhlíka sa môže líšiť a vytvára štyri formy: mäkkú oceľ (0,25% uhlíka), polosladkú oceľ (0,35% uhlíka), polotvrdú oceľ (0,45% uhlíka) a tvrdú (0,5%) ).

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

Kremíková oceľ

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

Ďalej sa pridávajú malé množstvá mangánu a hliníka. Má veľkú tvrdosť a vysoký elektrický odpor. Používa sa pri výrobe magnetov a elektrických transformátorov.

Galvanizovaná oceľ

Je potiahnutý zinkovým povlakom, ktorý ho chráni pred hrdzou a koróziou. Preto je užitočná na výrobu potrubných častí a nástrojov.

Nehrdzavejúca oceľ

Má zloženie Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) a C (0,2%). Je odolný voči hrdzi a korózii. Používa sa pri výrobe príborov a rezného materiálu.

Mangánová oceľ

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

Oceľ invar

Má 36% Ni, 64% Fe a 0,5% uhlíka. Má nízky koeficient rozťažnosti. Používa sa pri konštrukcii indikátorových stupníc; napríklad: páskové opatrenia.

Referencie

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