ŽELJEZNI METALI: STRUKTURA, VRSTE, KARAKTERISTIKE - KEMIJA - 2026

Su obojenih metala su one koje sadrže željezo (Fe), kao i male količine drugih metala koji su dodani kako bi se dobio određeni blagotvorna svojstva na njegove legure. Iako željezo može postojati u raznim oksidacijskim stanjima, +2 (željezo) i +3 (željezo) su najčešći.

Međutim, pojam "željezo" odnosi se na prisutnost željeza bez obzira na njegovo stanje oksidacije u materijalu. Željezo je četvrti najbogatiji element u zemljinoj kori, ali globalno je glavni element zemlje. Stoga su povijesni i industrijski obojeni metali sudjelovali u evoluciji čovjeka.

To se dogodilo zbog velikog obilja i svojstava. Ovi obojeni metali polaze od vađenja željeza iz mineraloških izvora, kao što su: hematit (Fe ₂ O ₃), magnetit (Fe ₃ O ₄) i siderit (FeCO ₃). Zbog svojih performansi ovi su oksidi najpoželjniji u preradi željeza.

Gornja slika prikazuje žarni jezik sa žarnom niti. Od svih obojenih metala najvažniji se sastoji od legure željeza s malim količinama ugljika dodanih: čelika.

Struktura

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

Prema tome, željezne legure poput čelika nisu ništa drugo do intersticijska uključenja ostalih atoma u kristalni raspored željeza.

Kakav je to aranžman? Željezo tvori alotrope (različite čvrste strukture) ovisno o temperaturi kojoj je izloženo, mijenjajući svoja magnetska svojstva. Dakle, na sobnoj temperaturi predstavlja bcc aranžman, također poznat kao alfa-željezo (kocka na lijevoj strani, gornja slika).

S druge strane, u rasponu visokih temperatura (912-1394 (ºC)), pokazuje raspored ccp ili fcc: gvožđe-gama (kocka s desne strane). Nakon prekoračenja ove temperature željezo se vraća u bcc oblik da bi se konačno otopilo.

Ova promjena alfa-gama strukture poznata je kao fazna transformacija. Gama faza je sposobna „zarobiti“ atome ugljika, dok alfa faza nije.

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

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

Karakteristike i svojstva

Čisto željezo je mekan i vrlo duktilni metal, vrlo osjetljiv na koroziju i oksidaciju od vanjskih čimbenika. Međutim, kad uključuje različite proporcije drugog metala ili ugljika, on stječe nove karakteristike i svojstva.

U stvari, upravo ove promjene čine obojene metale korisnim za bezbroj primjena.

Trajne legure su općenito jake, izdržljive i žilave, sa svijetlim sivkastim bojama i magnetskim svojstvima.

Primjeri

Kovano željezo ili slatko

Sadržaj ugljika manji je od 0,03%. Srebrne je boje, lako hrđa i pukne iznutra. Pored toga, duktilna je i kalupabilna, dobar provodnik električne energije i teško je zavarivati.

To je vrsta željeznih metala koje je čovjek prvi put koristio u proizvodnji oružja, pribora i zgrada. Trenutačno se koristi u pločama, zakovicama, rešetkama itd. Kako je dobar električni provodnik, koristi se u jezgri elektromagneta.

Grubo željezo ili lijevano željezo

U proizvodu inicijalne peći sadrži 3-4% ugljika i tragove drugih elemenata poput silicija, magnezija i fosfora. Njegova je glavna namjena intervenirati u proizvodnji ostalih obojenih metala.

Čisto željezo

To je sivkasto-bijeli metal s magnetskim svojstvima. Unatoč tvrdoći, krhka je i krhka. Talište mu je veliko (1500 ºC) i brzo se oksidira.

Dobar je električni vodič, zbog čega se koristi u električnim i elektroničkim komponentama. Inače je od male koristi.

Lijevano ili lijevano željezo (ljevaonice)

Sadrže visok udio ugljika (između 1,76% i 6,67%). Tvrđi su od čelika, ali su i lomljiviji. Oni se tope na nižoj temperaturi od čistog željeza, oko 1100 ° C.

Budući da je kalupljiv, može se koristiti za izradu komada različitih veličina i složenosti. U ovoj vrsti željeza koristi se sivi tip lijevanog željeza, koji mu daje stabilnost i mogućnost obrade.

Imaju veću otpornost na koroziju od čelika. Također, jeftine su i guste. Predstavljaju fluidnost na relativno niskim temperaturama i mogu ispuniti kalupe.

Također imaju dobra svojstva stiskanja, ali su krhki i lome se prije savijanja, tako da nisu prikladni za vrlo obrađene dijelove.

Sivo željezo

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

Ima mnoge osobine osnovnog lijevanog željeza, jer je visoko fluidno. Nefleksibilan je i savija se malo prije pucanja.

Duktilno željezo

Dodaje se ugljik, u obliku sfernog granita, u koncentraciji između 3,2% i 3,6%. Sferni oblik grafita daje mu veću otpornost na udarce i propadljivost od sivog željeza, što mu omogućuje uporabu u detaljnim i rubnim izvedbama.

čelici

Sadržaj ugljika između 0,03% i 1,76%. Među njegovim kvalitetama su tvrdoća, upornost i otpornost na fizičke napore. Općenito, oni lako hrđaju. Oni su zavarivi i mogu se obraditi u kovanju ili mehanički.

Oni također imaju veću tvrdoću i manju fluidnost od lijevanih glačala. Iz tog razloga potrebne su im visoke temperature da bi mogle ući u kalupe.

Čelik i njegove primjene

Postoji nekoliko vrsta čelika, svaki s različitim primjenama:

Ugljični ili građevinski čelik

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

Koristi se u proizvodnji alata, čeličnih limova, željezničkih vozila, čavala, vijaka, automobila i čamaca.

Silicijski čelik

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

Uz to se dodaju manje količine mangana i aluminija. Ima veliku tvrdoću i visoku električnu otpornost. Koristi se u proizvodnji magneta i električnih transformatora.

Pocinčani čelik

Prekriven je cinkovim premazom koji ga štiti od hrđe i korozije. Stoga je korisno za izradu dijelova cijevi i alata.

Ne hrđajući Čelik

Sadrži sastav Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) i C (0,2%). Otporan je na hrđu i koroziju. Koristi se u proizvodnji pribora za jelo kao i za rezanje materijala.

Mangan čelik

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

Invarski čelik

Ima 36% Ni, 64% Fe i 0,5% ugljika. Ima nizak koeficijent ekspanzije. Koristi se u izgradnji indikatorskih vaga; na primjer: trake mjere.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija. 8. izd., CENGAGE Učenje.
2. Admin. (19. rujna 2017.). Što je željezo, odakle dolazi i koliko vrsta željeza ima. Preuzeto 22. travnja 2018. s: termiser.com
3. Wikipedia. (2018.). Željezo. Preuzeto 22. travnja 2018. s: en.wikipedia.org
4. Metali. Opća svojstva. Vađenje i klasifikacija metala. Preuzeto 22. travnja 2018. godine s: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (Siječanj 2018.). Metalurška karakterizacija obojenih i obojenih materijala. Preuzeto 22. travnja 2018. s: steemit.com
6. Eseji, Velika Britanija. (Studeni 2013.). Osnovne strukture obojenih metala. Preuzeto 22. travnja 2018. s: ukessays.com
7. Cdang. (7. srpnja 2011.). Iron Alpha i Iron Gama., Preuzeto 22. travnja 2018. s: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (15. lipnja 2008.). Pletenice od nehrđajućeg čelika., Preuzeto 22. travnja 2018. s: commons.wikimedia.org