Lastnosti
- Atomski simbol: Fe
- Atomska številka: 26
- Element Kategorija: prehodna kovina
- Gostota: 7,874 g / cm3
- Tališče: 2800 ° F (1538 ° C)
- Vrelišče: 5182 ° F (2862 ° C)
- Mohova trdota: 4
Značilnosti
Čisto železo je srebrna kovina, ki dobro izvaja toploto in električno energijo.
Železo je preveč reaktivno, da bi obstajal sam, zato se naravno pojavlja samo v zemeljski skorji kot železove rude, kot so hematit, magnetit in siderit.
Ena izmed prepoznavnih lastnosti železa je, da je močno magnetna . Izpostavljeno močnemu magnetnemu polju se lahko vsak kos železa magnetizira. Znanstveniki verjamejo, da je zemeljsko jedro sestavljeno iz približno 90% železa. Magnetna sila, ki jo proizvaja to železo, je tisto, kar ustvarja magnetne severnega in južnega pola.
Zgodovina
Železo je bilo verjetno prvotno odkrito in pridobljeno kot posledica loženja lesa na rudah, ki vsebujejo železo. Ogljik v lesu bi reagiral s kisikom v rudi, tako da bi ostala mehka, temprana železova kovina. Taljenje železa in uporaba železa za izdelavo orodja in orožja se je začelo v Mezopotamiji (sedanji Irak) med 2700 in 3000 pr. N. Št. V naslednjih 2000 letih se je znanje o taljenju železa razširilo na vzhod v Evropo in Afriko v obdobju, ki je znano kot železna doba.
Od 17. stoletja naprej, dokler je bila sredi 19. stoletja odkrita učinkovita metoda izdelave jekla, se je železo vedno bolj uporabljalo kot konstrukcijski material za izdelavo ladij, mostov in zgradb. Eifflov stolp, zgrajen leta 1889, je bil izdelan s pomočjo več kot 7 milijonov kilogramov kovanega železa.
Rust
Najpogostejša značilnost železa je njegova težnja k oblikovanju rje.
Rust (ali železov oksid) je rjava, drobna spojina, ki se proizvaja, kadar je železo izpostavljeno kisiku. Plin kisika, ki je v vodi, pospeši proces korozije . Stopnja rje - kako hitro se železo pretvori v železov oksid - se določi z vsebnostjo kisika v vodi in površino železa. Slana voda vsebuje več kisika kot sveža voda, zato slana voda rjavi železo hitreje kot sveža voda.
Roža se lahko prepreči s premazovanjem železa z drugimi kovinami, ki so kemično privlačnejše za kisik, kot je cink (proces prevleke železa s cinkom se imenuje " pocinkanje "). Vendar je najučinkovitejša metoda zaščite pred rjo uporaba jekla.
Jeklo
Jeklo je zlitina železa in različnih kovin, ki se uporabljajo za izboljšanje lastnosti (trdnost, odpornost proti koroziji, toleranca toplote itd.) Železa. Spreminjanje vrste in količine elementov, legiranih z železom, lahko povzroči različne vrste jekla.
Najpogostejša jekla so:
- Ogljikova jekla, ki vsebujejo med 0,5-1,5% ogljika. To so najpogostejša jekla in se uporabljajo za avtomobilska telesa, ladijske trupe, nože, stroje in vse vrste konstrukcijskih podpor.
- Nizka legirana jekla, ki vsebujejo 1-5% drugih kovin (pogosto nikelj ali volfram ). Nikelj jekla lahko prenese visoke napetosti in se zato pogosto uporablja pri gradnji mostov in pri izdelavi kolesarskih verig. Volframova jekla ohranjajo svojo obliko in trdnost v visokotemperaturnih okoljih in se uporabljajo pri udarcih, rotacijskih aplikacijah, kot so svedri.
- Visoko legirana jekla, ki vsebujejo 12-18% drugih kovin, se zaradi visokih stroškov uporabljajo samo v specialnih aplikacijah. Primer visokega legiranega jekla je nerjavno jeklo, ki pogosto vsebuje krom in nikelj, lahko pa je legirano tudi z različnimi drugimi kovinami. Nerjavno jeklo je zelo močno in zelo odporno proti koroziji.
Proizvodnja
Večina železa je proizvedena iz rud, najdenih v bližini zemeljske površine. Sodobne tehnike ekstrakcije uporabljajo plavže, za katere so značilni visoki nizi (dimnikaste strukture). Železo vlijemo v sklade skupaj s koksom (ogljikom bogatim premogom) in apnencem (kalcijevim karbonatom). Danes železova ruda običajno prehaja skozi postopek sintranja, preden vstopi v sklad. Ta proces tvori koščke rude, ki so med 10 in 25 mm, ki jih nato mešamo s koksom in apnencem.
Sintrano rudo, koks in apnenec se nato vlije v dimnik, kjer se prižge pri temperaturi 1800 ° C. Koks opeče kot vir toplote in skupaj s kisikom, ki je ustreljen v peči, pomaga oblikovati redukcijski ogljikov monoksid. Apnenec se zmeša z nečistočami v železu, da se oblikuje žlindra. Žlindra je lažja od staljene železove rude, zato se dvigne na površino in jo je mogoče zlahka odstraniti. Vroče železo nato vlijemo v kalupe za proizvodnjo surovega železa ali neposredno pripravimo za proizvodnjo jekla.
Surovo železo še vedno vsebuje med 3,5-4,5% ogljika, skupaj z drugimi nečistočami in je krhko in težko delati. Različni postopki se uporabljajo za zmanjšanje nečistoč fosforja in žvepla v surovem železu, da se proizvedejo litoželeze. Kovanega železa, ki vsebuje manj kot 0,25% ogljika, je težka, voljna in lahko varjena, vendar je veliko bolj zahtevna in draga za proizvodnjo kot nizkoogljično jeklo.
Leta 2010 je proizvodnja svetovne železove rude približno 2,4 milijarde ton. Kitajska, največji proizvajalec, je predstavljala približno 37,5% celotne proizvodnje, medtem ko druge glavne države proizvajalke vključujejo Avstralijo, Brazilijo, Indijo in Rusijo.
Aplikacije
Železa je bila nekoč primarni strukturni material, vendar je v večini primerov že dolgo zamenjala jekla. Kljub temu se litoželeze še vedno uporabljajo v ceveh in izdelujejo avtomobilske dele, kot so glave cilindrov, cilindrični bloki in ohišja menjalnika. Kovanega železa se še vedno uporablja za izdelavo domačega dekorja, kot so stojala za vino, držala sveč in palice za zavese.
Reference
Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Kovine v službi človeka . 11. izdaja (1998).
Mednarodno združenje prašičjega železa.
Vir: www.pigiron.org.uk
USGS. Povzetki mineralnih surovin: železo in jeklo (2011).
Vir: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel