Järnmetaller Struktur, Typer, Egenskaper, Egenskaper och Exempel



den järnmetaller är de som innehåller järn (Fe), liksom små mängder andra metaller som tillsätts för att ge vissa fördelaktiga egenskaper till deras legeringar. Även om järn kan existera i flera oxidationstillstånd är +2 (järn) och +3 (järn) de vanligaste.

Uttrycket "järnhaltigt" avser emellertid närvaron av järn oavsett oxidationstillståndet i materialet. Järn är det fjärde rikaste elementet i jordskorpan, men globalt är det det huvudsakliga markelementet. Därför har historiskt och industriellt järnmetaller deltagit i människans utveckling.

Detta har varit fallet på grund av dess stora överflöd och modifierbara egenskaper. Dessa järnmetaller börjar från extraktion av järn från mineralogiska källor, såsom: hematit (Fe2O3), magnetit (tro3O4) och siderita (FeCO3). På grund av prestanda är dessa oxider mer önskade vid järnbearbetning.

Den övre bilden visar ett glödgningsstål av glödlampa. Av alla järnmetaller består det viktigaste av en järnlegering med små mängder av tillsatt kol: stål.

index

  • 1 struktur
  • 2 Egenskaper och egenskaper
  • 3 exempel
    • 3.1 Smidd eller sött järn
    • 3.2 Råjärn eller strykjärn
    • 3.3 Ren järn
    • 3.4 Gjutjärn eller gjutjärn (gjuterier)
    • 3,5 Gråtjärn
    • 3.6 Kraftigt järn
    • 3,7 stål
  • 4 Stål och dess applikationer
    • 4.1 Kol eller byggstål
    • 4.2 Silikonstål
    • 4.3 Galvaniserat stål
    • 4.4 Rostfritt stål
    • 4,5 Mangan stål
    • 4.6 Invar stål
  • 5 referenser

struktur

Eftersom järn är huvudkomponenten av järnmetaller, består deras strukturer av kristallina deformationer av deras rena fasta substanser.

Följaktligen, järnlegeringar, såsom stål är inte mer än inkluderandet av andra interstitiala atomer i den kristallina arrangemanget av järn.

Vad är det här arrangemanget? Järn bildar allotroper (olika fasta strukturer) enligt temperaturen vid vilken den exponeras, ändrar dess magnetiska egenskaper. Således vid rumstemperatur presenteras en bcc array, även känd som alfa-järn (kuben till vänster, toppbild).

I en rad höga temperaturer (912-1394 (ºC)) visar emellertid arrangemanget ccp eller fcc: järn-gamma (kuben till höger). När denna temperatur har överskridits returnerar järnet tillbaka till bcc-formen för att slutligen smälta.

Denna förändring av alfa-gamma-strukturen är känd som fastransformation. Gammafasen kan "fängsla" kolatomer, medan alfafasen inte gör det.

Således kan stålstrukturen visualiseras som uppsättningar av järnatomer som omger en kolatom.

På så sätt beror strukturen av järnmetaller på fördelningen av järnfaser och atomer av andra arter i det fasta materialet.

Egenskaper och egenskaper

Rent järn är en mjuk och mycket smidig metall, mycket känslig för korrosion och oxidation av yttre faktorer. Men när det innehåller olika proportioner av annan metall eller kol, förvärvar den nya egenskaper och egenskaper.

Det är faktiskt dessa förändringar som gör järnmetaller användbara för otaliga applikationer.

De järnhaltiga legeringarna är i allmänhet resistenta, slitstarka och täta, av ljusgråa färger och med magnetiska egenskaper.

exempel

Smidesjärn eller söt

Den har en kolhalt av mindre än 0,03%. Det är silver i färg, oxiderar lätt och sprickor internt. Dessutom är det rörligt och formbart, bra ledare av el och svåra att svetsa.

Det är den typ av järnmetall som man först använde vid tillverkning av vapen, redskap och konstruktioner. För närvarande används i plåtar, nitar, galler, etc. Eftersom det är en bra elektrisk ledare används den i kärnan av elektromagneter.

Järn i grov- eller gjutjärn

I den ursprungliga produkten av masugnar innehåller den 3-4% kol och spår av andra element som kisel, magnesium och fosfor. Dess huvudsakliga användning är att ingripa vid produktion av andra järnmetaller.

Rent järn

Det är en gråvit metall med magnetiska egenskaper. Trots hårdheten är den ömtålig och spröd. Smältpunkten är hög (1500 ºC.) Och oxiderar snabbt.

Det är en bra elektrisk ledare, så den används i elektriska och elektroniska komponenter. För resten är det av liten användning.

Gjutjärn eller gjutjärn (gjuterier)

De har ett högt kolinnehåll (mellan 1,76% och 6,67%). De är hårdare än stål men mer ömtåliga. De smälter vid en lägre temperatur än rent järn, runt 1100 ºC.

Eftersom det är gjutbart kan bitar av olika storlekar och komplexitet tillverkas med den. Gråtyp gjutjärn används i denna typ av järn, vilket ger stabilitet och formbarhet.

De har ett större motstånd mot korrosion än stål. Dessutom är de billiga och täta. De har fluiditet vid relativt låga temperaturer och kan fylla formarna.

De har också bra kompressionsegenskaper, men de är bräckliga och bryts före böjning, så de fungerar inte för mycket utarbetade bitar.

Gråtjärn

Det är det vanligaste gjutjärnet, dess grå färg på grund av närvaron av grafit. Den har en kolkoncentration mellan 2,5% och 4%; Dessutom innehåller den 1-3% silikon för att stabilisera grafiten.

Den presenterar många av de grundläggande gjutjärnens egenskaper, som är av hög fluiditet. Det är oflexibelt och böjer strax före brott.

Duktilt järn

Kol tillsätts, i form av sfärisk granit, i en koncentration mellan 3,2% och 3,6%. Grafitens sfäriska form ger större motstånd mot slag och formbarhet än grått järn, vilket gör att den kan användas i detaljerade mönster med kanter.

stål

Kolhalten mellan 0,03% och 1,76%. Bland dess egenskaper är hårdhet, fasthet och motstånd mot fysiska ansträngningar. I allmänhet oxiderar de lätt. De är svetsbara och kan bearbetas i smid eller mekaniskt.

Dessutom har de större hårdhet och mindre fluiditet än gjutjärn. Av denna anledning behöver de höga temperaturer för att strömma i formarna.

Stål och dess applikationer

Det finns flera typer av stål, var och en med olika tillämpningar:

Kolstål eller konstruktion

Koncentrationen av kol kan variera och upprättar fyra former: mjukt stål (0,25% kol), halvt söt stål (0,35% kol), halvhårdt stål (0,45% kol) och hård (0,5%) ).

Det används vid utveckling av verktyg, stålplåt, järnvägsfordon, naglar, skruvar, bilar och båtar.

Silikonstål

Även kallat elektriskt stål eller magnetiskt stål. Kiselkoncentrationen varierar mellan 1% och 5%, Fe varierar mellan 95% och 99% och kolet har 0,5%.

Dessutom tillsätts mindre mängder av mangan och aluminium. Den har stor hårdhet och hög elektrisk resistans. Den används vid tillverkning av magneter och elektriska transformatorer.

Galvaniserat stål

Den är täckt med en zinkbeläggning som skyddar mot oxidation och korrosion. Därför är den användbar för tillverkning av rördelar och verktyg.

Rostfritt stål

Den har en komposition av Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) och C (0,2%). Det är motståndskraftigt mot oxidation och korrosion. Den används vid tillverkning av bestick samt skärmaterial.

Mangan stål

Dess sammansättning är Mn (10-18%), Fe (82-90%) och C (1,12%). Det är svårt och slitstarkt. Den används på tågskenor, kassaskåp och rustning.

Invar stål

Den presenterar 36% Ni, 64% Fe och 0,5% kol. Den har en låg expansionskoefficient. Den används vid konstruktion av indikatorskalor; till exempel: bandåtgärder.

referenser

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. 8: e upplagan, CENGAGE Learning.
  2. Admin. (19 september 2017). Vad är järn, var kommer det ifrån och hur många typer av järn finns det? Hämtad den 22 april 2018, från: termiser.com
  3. Wikipedia. (2018). Järn. Hämtad den 22 april 2018, från: en.wikipedia.org
  4. Metals. Allmänna egenskaper. Utvinning och klassificering av metaller. Hämtad den 22 april 2018, från: edu.xunta.gal
  5. Jose Ferrer. (Januari 2018). Metallurgisk karaktärisering av järn- och icke-jäsalt material. Hämtad den 22 april 2018, från: steemit.com
  6. Uppsatser, Storbritannien. (November 2013). Grundläggande strukturer av järnmetaller. Hämtad den 22 april 2018, från: ukessays.com
  7. Cdang. (7 juli 2011). Iron Alfa & Iron Gamma. [Bild]. Hämtad den 22 april 2018, från: commons.wikimedia.org
  8. Włodi. (15 juni 2008). Rostfritt stål flätor. [Bild]. Hämtad den 22 april 2018, från: commons.wikimedia.org