Kov Profil: Vlastnosti a vlastnosti železa

Používání železa od lidí se datuje zhruba 5000 let. Je druhým nejhojnějším kovovým prvkem v zemské kůře a používá se hlavně k výrobě oceli, jednoho z nejdůležitějších konstrukčních materiálů na světě.

Vlastnosti

• Atomový symbol: Fe
• Atomové číslo: 26
• Element Kategorie: Transition Metal
• Hustota: 7. 874g / cm ³
• 1538 ° C)
• Teplota varu: 2882 ° C
• Tvrdost Moh: 4

Charakteristika

Čisté železo je stříbrný kov, který dobře vede teplo a elektřinu.

Železo je příliš reaktivní, aby existovalo samo, takže se vyskytuje pouze přirozeně v zemské kůře jako železné rudy, jako je hematit, magnetit a siderit.

Jednou z charakteristik železa je, že je silně magnetický. Při vystavení silnému magnetickému poli může být jakýkoliv kus železa magnetizován. Vědci věří, že zemské jádro tvoří asi 90% železa. Magnetická síla, kterou toto železo vytváří, vytváří magnetické severní a jižní póly.

Historie

Železo bylo pravděpodobně původně objeveno a extrahováno v důsledku spalování dřeva na rudách obsahujících železo. Uhlík v dřevě by reagoval s kyslíkem v rudě a zanechal měkký kovový železný kov. Těžba železa a používání železa pro výrobu nástrojů a zbraní začaly v Mesopotamii (dnešní Irák) mezi lety 2700 a 3000 př.nl. Během následujících 2000 let se znalosti tavení železa šířily na východ do Evropy a Afriky během období známého jako doba železa.

Od 17. století až do doby, kdy byla v polovině 19. století objevena účinná metoda výroby oceli, železo stále více využívalo jako konstrukční materiál pro výrobu lodí, mostů a budov. Eiffelova věž, postavená v roce 1889, byla vyrobena z více než 7 milionů kilogramů tepaného železa.

Rust

Nejnepříznivější vlastností železa je jeho tendence vytvářet rzi.

Rust (nebo oxid železitý) je hnědá, drobivá směs, která se vytváří, když je železo vystaveno působení kyslíku. Kyslíkový plyn obsažený ve vodě zrychluje proces koroze. Rychlost houževnatosti - jak rychle se železo mění na oxid železitý - je určeno obsahem kyslíku ve vodě a povrchem železa. Slaná voda obsahuje více kyslíku než čerstvou vodu, což je důvod, proč slaná voda ruší železo rychleji než sladká voda.

Rost může být zabráněno potažením železa jinými kovy, které jsou chemicky atraktivnější pro kyslík, jako je zinek (proces potahování železa se zinkem se nazývá galvanizace). Nic nejefektivnějším způsobem ochrany proti korozi je použití oceli.

Ocel

Ocel je slitina železa a různých dalších kovů, které se používají ke zvýšení vlastností (pevnost, odolnost proti korozi, tolerance tepla atd.) železa. Změna typu a množství prvků legovaných železem může způsobit různé typy oceli.

Nejběžnějšími oceli jsou:

uhlíkové oceli, které obsahují 0,5-1. 5% uhlíku. Jedná se o nejobvyklejší oceli a používá se pro autosedačky, lodní trupy, nože, stroje a všechny typy konstrukčních podpěr.

Nízko legované oceli, které obsahují mezi 1-5% jiných kovů (často niklu nebo wolframu). Niklová ocel je schopna odolat vysokému napětí a je proto často používána při konstrukci mostů a při výrobě cyklistických řetězů. Volfrámové oceli si udržují svůj tvar a sílu ve vysokoteplotních prostředích a používají se při nárazových, rotačních aplikacích, jako jsou vrtáky.

1. Vysoce legované oceli, které obsahují 12-18% jiných kovů, se používají pouze ve speciálních aplikacích kvůli jejich vysokým nákladům. Jedním z příkladů vysoce legované oceli je nerezová ocel, která často obsahuje chrom a nikl, ale může být také legována různými kovy. Nerezová ocel je velmi silná a vysoce odolná proti korozi.
2. Výroba
3. Většina železa se vyrábí z rud nacházejících se v blízkosti zemského povrchu. Moderní techniky těžby používají vysoké pece, které jsou charakterizovány vysokými stohmi (komínové konstrukce). Železo se nalévá do stohů spolu s koksem (uhlí bohatým na uhlí) a vápencem (uhličitanem vápenatým). V současné době železná ruda běžně prochází procesem sintrování před vstupem do stohu. Tento proces tvoří kusy rudy, které jsou v rozmezí 10-25 mm, které se pak smísí s koksem a vápencem.

Sintrovaná ruda, koks a vápenec se pak vylijí do stohu, kde se spálí při teplotách 1800 ° C. Koks spaluje jako zdroj tepla a společně s kyslíkem, který je natřený do pece, pomáhá vytvářet redukční plyn na oxid uhelnatý. Vápenec se mísí s nečistotami v železe za vzniku strusky. Troska je lehčí než roztavená železná ruda, takže se zvedá na povrch a lze ji snadno vyjmout. Horké železo se pak nalije do forem pro výrobu surového železa nebo přímo připraveného pro výrobu oceli.

Surové železo stále obsahuje mezi 3. 5-4. 5% uhlíku spolu s dalšími nečistotami a je křehké a obtížné pracovat. Pro snížení obsahu nečistot fosforu a síry v surovém železi za účelem výroby litiny se používají různé způsoby. Kované železo, které obsahuje méně než 0,25% uhlíku, je tvrdá, tvárná a snadno svařovaná, ale je mnohem pracnější a dražší než nízkouhlíková ocel.

Celosvětová výroba železné rudy činila v roce 2010 zhruba 2,4 miliard tun. Čína, největší výrobce, představovala přibližně 37,5% veškeré produkce, zatímco další hlavní producentské země zahrnují Austrálii, Brazílii, Indii a Rusko.

Aplikace

Železo bylo kdysi primárním konstrukčním materiálem, ale ve většině aplikací bylo dlouho nahrazeno ocelí. Nicméně, litina se stále používá v potrubí a vyrábí automobilové díly, jako jsou hlavy válců, bloky válců a skříně převodovek. Tepaného železa se stále používá k výrobě domácích dekorů, jako jsou stojany na víno, svíčky a záclonové tyče.

Reference

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

Kovy v službě člověka

. 11. vydání (1998). Mezinárodní asociace prasat. Zdroj: www. prasečí železo. org. uk
USGS. Přehledy minerálních komodit: Železo a ocel (2011).
Zdroj: // minerály. usgs. gov / nerosty / hospody / komodita / železo _ & _ ocel