Jernholdige Metaller Struktur, Typer, Egenskaber, Egenskaber og Eksempel



den jernholdige metaller er dem, der indeholder jern (Fe), samt små mængder af andre metaller, der tilsættes for at give visse gavnlige egenskaber til deres legeringer. Selv om jern kan eksistere i flere oxidationstilstande, er +2 (ferro) og +3 (ferric) den mest almindelige.

Udtrykket "ferro" henviser imidlertid til tilstedeværelsen af ​​jern uanset dets oxidationstilstand i materialet. Jern er det fjerde mest rigelige element i jordskorpen, men globalt er det det vigtigste jordiske element. Derfor har historisk og industrielt jernholdige metaller deltaget i menneskets udvikling.

Dette har været tilfældet på grund af dets store overflod og modificerbare egenskaber. Disse jernholdige metaller starter fra udvinding af jern fra mineralogiske kilder, såsom: hæmatit (Fe2O3), magnetit (tro3O4) og siderita (FeCO3). På grund af ydeevnen er disse oxider mere ønskede i jernforarbejdning.

Det øverste billede viser et glødelampe med glødelamper. Af alle jernholdige metaller består det vigtigste af en jernlegering med små mængder kulstof: stål.

indeks

  • 1 struktur
  • 2 Egenskaber og egenskaber
  • 3 eksempler
    • 3.1 Smedet eller sødt jern
    • 3.2 Råjern eller råjern
    • 3.3 Ren jern
    • 3.4 Støbt eller støbejern (støberier)
    • 3,5 grå jern
    • 3.6 Duktilt jern
    • 3.7 Stål
  • 4 Stål og dets applikationer
    • 4.1 Kulstof eller byggestål
    • 4.2 Silicon stål
    • 4.3 Galvaniseret stål
    • 4.4 Rustfrit stål
    • 4.5 Mangan stål
    • 4.6 Invar stål
  • 5 referencer

struktur

Fordi jern er hovedkomponenten i jernholdige metaller, består deres strukturer af krystallinske deformationer af deres rene faste stoffer.

Følgelig er jernholdige legeringer som stål ikke mere end den interstitielle inklusion af andre atomer i det krystallinske jernarrangement.

Hvad er dette arrangement? Jern danner allotrope (forskellige faste strukturer) i henhold til den temperatur, ved hvilken den udsættes, og ændrer dens magnetiske egenskaber. Således frembringer det ved stuetemperatur en bcc array, også kendt som alfa-jern (kuben til venstre, topbillede).

I stedet, i en række høje temperaturer (912-1394 (C)), viser arrangementet CCP eller fcc: jern-gamma (terning højre). Når denne temperatur er overskredet, vender jern tilbage til bcc form for endelig at smelte.

Denne ændring af alfa-gamma struktur er kendt som fase transformation. Gamma-fasen er i stand til at "fange" carbonatomer, mens alfafasen ikke gør det.

Således kan stålstrukturen visualiseres som sæt af jernatomer, der omgiver et carbonatom.

På denne måde afhænger strukturen af ​​jernholdige metaller af fordelingen af ​​jernfaser og atomerne af andre arter i det faste stof.

Egenskaber og egenskaber

Rent jern er et blødt og meget duktilt metal, meget følsomt for korrosion og oxidation af eksterne faktorer. Men når den indeholder forskellige proportioner af et andet metal eller kulstof, erhverves det nye egenskaber og egenskaber.

Faktisk er det disse ændringer, der gør jernholdige metaller nyttige til utallige anvendelser.

De jernholdige legeringer er generelt resistente, holdbare og fastholdige, af lyse gråfarver og med magnetiske egenskaber.

eksempler

Smedejern eller sød

Det har et kulstofindhold på mindre end 0,03%. Det er sølv i farve, oxiderer let og revner internt. Derudover er det duktilt og formbart, god ledere af elektricitet og svær at svejses.

Det er den type jernholdigt metal, som man først brugte til fremstilling af våben, redskaber og konstruktioner. I øjeblikket anvendes i plader, nitter, gitter osv. Da det er en god elektrisk leder, bruges den i kernen af ​​elektromagneter.

Jern i ru eller støbejern

I det oprindelige produkt fra højovne indeholder det 3-4% kulstof og spor af andre elementer som silicium, magnesium og fosfor. Hovedanvendelsen er at gribe ind i produktionen af ​​andre jernholdige metaller.

Rent jern

Det er et gråagtigt hvidt metal med magnetiske egenskaber. På trods af dens hårdhed er det skrøbeligt og skørt. Smeltepunktet er højt (1500 ºC.) Og oxiderer hurtigt.

Det er en god elektrisk leder, så den bruges i elektriske og elektroniske komponenter. I øvrigt er det af ringe betydning.

Støbejern eller støbejern (støberier)

De har et højt carbonindhold (mellem 1,76% og 6,67%). De er sværere end stål, men mere skrøbelige. De smelter ved en lavere temperatur end rent jern, omkring 1100 ºC.

Fordi det er formbart, kan stykker af forskellig størrelse og kompleksitet fremstilles med den. Gråtype støbejern anvendes i denne type jern, hvilket giver den stabilitet og formbarhed.

De har en større modstandsdygtighed mod korrosion end stål. Derudover er de billige og tætte. De har fluiditet ved relativt lave temperaturer og kan fylde forme.

De har også gode kompressionsegenskaber, men de er skrøbelige og brydes før bøjning, så de virker ikke for meget udførlige stykker.

Gråt jern

Det er det mest almindelige støbejern, dets grå nuance på grund af tilstedeværelsen af ​​grafit. Den har en carbonkoncentration mellem 2,5% og 4%; Derudover indeholder den 1-3% silicone for at stabilisere grafitten.

Det præsenterer mange af de grundlæggende støbejerns egenskaber, der har høj fluiditet. Den er ufleksibel og bøjer kort før brud.

Duktilt jern

Kulstof tilsættes i form af sfærisk granit i en koncentration på mellem 3,2% og 3,6%. Den grafiske sfæriske form giver den større modstand mod slag og formbarhed end gråjern, hvilket gør det muligt at bruge det i detaljerede mønstre med kanter.

stål

Carbonindhold mellem 0,03% og 1,76%. Blandt dets kvaliteter er hårdhed, fasthed og modstand mod fysiske anstrengelser. Generelt oxiderer de let. De er svejsbare og kan forarbejdes i smed eller mekanisk.

De har også større hårdhed og mindre fluiditet end støbte jern. Af denne grund behøver de høje temperaturer til at strømme i forme.

Stål og dets applikationer

Der er flere typer stål, hver med forskellige anvendelser:

Kulstofstål eller konstruktion

Koncentrationen af ​​carbon kan variere, oprettelse af fire former: blødt stål (0,25% carbon) stål semisød (0,35% carbon), kulstofstål (0,45% kulstof) og hårdt (0,5% ).

Det bruges til udvikling af værktøj, stålplader, jernbanekøretøjer, negle, skruer, biler og både.

Silikone stål

Også kaldet elektrisk stål eller magnetisk stål. Dens siliciumkoncentration varierer mellem 1% og 5%, Fe varierer mellem 95% og 99%, og carbon har 0,5%.

Derudover tilsættes mindre mængder af mangan og aluminium. Det har stor hårdhed og høj elektrisk modstand. Det bruges til fremstilling af magneter og elektriske transformatorer.

Galvaniseret stål

Den er dækket af en zinkcoating, som beskytter den mod oxidation og korrosion. Derfor er det nyttigt til fremstilling af rørdele og værktøj.

Rustfrit stål

Den har en sammensætning af Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) og C (0,2%). Det er modstandsdygtigt mod oxidation og korrosion. Det bruges til fremstilling af bestik samt skæremateriale.

Mangan stål

Dens sammensætning er Mn (10-18%), Fe (82-90%) og C (1,12%). Det er hårdt og slidstærk. Den bruges på togskinner, pengeskabe og rustning.

Invar stål

Det præsenterer 36% Ni, 64% Fe og 0,5% kulstof. Den har en lav ekspansionskoefficient. Det bruges til konstruktion af indikator skalaer; for eksempel: målebånd.

referencer

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. 8. udgave, CENGAGE Learning.
  2. Admin. (19. september 2017). Hvad er jern, hvor kommer det fra, og hvor mange typer jern er der? Hentet den 22. april 2018, fra: termiser.com
  3. Wikipedia. (2018). Jern. Hentet den 22. april 2018, fra: en.wikipedia.org
  4. Metaller. Generelle egenskaber. Udvinding og klassificering af metaller. Hentet den 22. april 2018, fra: edu.xunta.gal
  5. Jose Ferrer. (Januar 2018). Metalurgisk karakterisering af jernholdige og ikke-fermentale materialer. Hentet den 22. april 2018, fra: steemit.com
  6. Essays, UK. (November 2013). Grundlæggende strukturer af jernholdige metaller. Hentet den 22. april 2018, fra: ukessays.com
  7. Cdang. (7. juli 2011). Iron Alfa & Iron Gamma. [Figur]. Hentet den 22. april 2018, fra: commons.wikimedia.org
  8. Włodi. (15. juni 2008). Rustfrit stål fletninger. [Figur]. Hentet den 22. april 2018, fra: commons.wikimedia.org