Structura metalelor feroase, tipuri, caracteristici, proprietăți și exemple



metale feroase sunt acelea care conțin fier (Fe), precum și cantități mici de alte metale care sunt adăugate pentru a da anumite proprietăți benefice aliajelor lor. Deși fierul poate exista în câteva stări de oxidare, cele mai frecvente sunt +2 (feroase) și +3 (ferice).

Cu toate acestea, termenul "feros" se referă la prezența fierului indiferent de starea sa de oxidare în material. Fierul este al patrulea element cel mai abundent al crustei pământului, dar la nivel global este elementul terestru principal. Prin urmare, metalele istoric și industrial feroase au avut o pondere în evoluția omului.

Acesta a fost cazul datorită abundenței sale mari și a proprietăților modificabile. Aceste metale feroase încep de la extracția fierului din surse mineralogice, cum ar fi: hematit (Fe2O3), magnetit (Faith3O4) și siderita (FeCO3). Datorită randamentului, acești oxizi sunt mai de dorit în prelucrarea fierului.

Imaginea superioară prezintă o "limbă de foc" incandescentă din fontă. Dintre toate metalele feroase, cel mai important este un aliaj de fier cu cantități mici de carbon adăugat: oțel.

index

  • 1 Structura
  • 2 Caracteristici și proprietăți
  • 3 Exemple
    • 3.1 Fier forjat sau dulce
    • 3.2 fier sau fontă brută
    • 3.3 Fier pur
    • 3.4 Turnătorie sau fontă (turnătorii)
    • 3.5 Fontă cenușie
    • 3.6 Fierul ductil
    • 3.7 Oțeluri
  • 4 Oțel și aplicațiile sale
    • 4.1. Oțel carbon sau oțel
    • 4.2 Oțel siliconic
    • 4.3 Oțel galvanizat
    • 4.4 Oțel inoxidabil
    • 4.5 Oțel de mangan
    • 4.6 Oțel invar
  • 5 Referințe

structură

Deoarece fierul este componenta principală a metalelor feroase, structurile lor constau în deformări cristaline ale solidului lor pur.

În consecință, aliajele feroase, cum ar fi oțelul, nu sunt mai mult decât includerea interstițială a altor atomi în aranjamentul de cristal al fierului.

Ce este acest aranjament? Fierul formează alotropuri (diferite structuri solide) în funcție de temperatura la care este expus, schimbându-și proprietățile magnetice. Astfel, la temperatura camerei, prezintă o matrice bcc, cunoscută și ca alfa-fier (cubul din stânga, imaginea de sus).

În schimb, într-o serie de temperaturi ridicate (912-1394 (ºC)), aranjamentul arată ccp sau fcc: fierul-fi (cubul din dreapta). Odată ce această temperatură este depășită, fierul revine la forma bcc pentru a se topi în cele din urmă.

Această schimbare a structurii alfa-gamma este cunoscută sub denumirea de transformare de fază. Faza gamma este capabilă să "încarce" atomii de carbon, în timp ce faza alfa nu o face.

Astfel, în cazul oțelului, structura sa poate fi vizualizată ca seturi de atomi de fier care înconjoară un atom de carbon.

În acest fel, structura metalelor feroase depinde de distribuția fazelor de fier și a atomilor altor specii în solid.

Caracteristici și proprietăți

Fierul pur este un metal moale și foarte ductil, foarte sensibil la coroziune și oxidare a factorilor externi. Cu toate acestea, atunci când acesta include diferite proporții de alt metal sau carbon, acesta dobândește noi caracteristici și proprietăți.

De fapt, aceste schimbări fac ca metalele feroase să fie utile pentru nenumărate aplicații.

Aliajele feroase sunt în general rezistente, durabile și tenace, de culori strălucitoare și cu proprietăți magnetice.

Exemple

Fier forjat sau dulce

Are un conținut de carbon mai mic de 0,03%. Este de culoare argintie, se oxideaza usor si crapa intern. În plus, este ductil și turnat, un bun conductor de electricitate și dificil de sudat.

Este tipul de metale feroase pe care omul la folosit mai întâi pentru fabricarea de arme, ustensile și construcții. Se utilizează în prezent în plăci, nituri, laturi etc. Deoarece este un conductor electric bun, acesta este utilizat în miezul electromagneților.

Fier de fier sau fontă

În produsul inițial al furnalelor, acesta conține 3-4% carbon și urme de alte elemente, cum ar fi siliciu, magneziu și fosfor. Principala sa utilizare este de a interveni în producerea altor metale feroase.

Pur fier

Este un metal alb gri, cu proprietăți magnetice. În ciuda durității sale, este fragil și fragil. Punctul de topire este ridicat (1500 ºC) și se oxidează rapid.

Este un conductor electric bun, deci este folosit în componente electrice și electronice. În rest, nu este de folos.

Fontă sau fontă (turnătorii)

Acestea au un conținut ridicat de carbon (între 1,76% și 6,67%). Ele sunt mai greu decât oțelul, dar mai fragile. Se topesc la o temperatură mai scăzută decât fierul pur, în jurul valorii de 1100 ° C.

Deoarece este turnat, pot fi fabricate bucăți de diferite dimensiuni și complexități. În acest tip de fier se utilizează fonta cenușie de tip gri, care îi conferă stabilitate și formabilitate.

Ele au o rezistență mai mare la coroziune decât oțelul. În plus, ele sunt ieftine și dense. Ele prezintă fluiditatea la temperaturi relativ scăzute, fiind capabile să umple matrițele.

De asemenea, au proprietăți bune de compresie, dar sunt fragile și se rupe înainte de îndoire, astfel încât acestea nu funcționează pentru piese foarte elaborate.

Fonta cenușie

Este cel mai frecvent fontă, nuanța cenușie datorată prezenței grafitului. Are o concentrație de carbon cuprinsă între 2,5% și 4%; în plus, conține silicon 1-3% pentru a stabiliza grafitul.

Prezintă multe dintre atributele fiarelor de turnare de bază, fiind de mare fluiditate. Este inflexibil și se îndoaie cu puțin timp înainte de rupere.

Fonta ductilă

Se adaugă carbon, sub formă de granit sferic, la o concentrație cuprinsă între 3,2% și 3,6%. Forma sferică a grafitului îi conferă o rezistență mai mare la impact și maleabilitate decât fierul cenușiu, care permite utilizarea sa în modele detaliate și cu granițe.

oţeluri

Conținutul de carbon între 0,03% și 1,76%. Printre calitățile sale se numără duritatea, tenacitatea și rezistența la efort fizic. În general, ele se oxidează cu ușurință. Ele sunt sudabile și pot fi prelucrate în forjare sau mecanic.

De asemenea, au o duritate mai mare și o mai mică fluiditate decât fiarele turnate. Din acest motiv au nevoie de temperaturi ridicate pentru a curge în matrițe.

Oțel și aplicațiile sale

Există mai multe tipuri de oțel, fiecare cu aplicații diferite:

Oțel carbon sau construcții

Concentrația de carbon poate varia, stabilind patru forme: oțel moale (0,25% carbon), oțel semi-dulce (0,35% carbon), oțel semi-dur (0,45% carbon) și dur (0.5% ).

Se utilizează în dezvoltarea de unelte, tablă de oțel, vehicule feroviare, unghii, șuruburi, mașini și bărci.

Oțel siliconic

Se numește și oțel electric sau oțel magnetic. Concentrația de siliciu variază între 1% și 5%, Fe variază între 95% și 99%, iar carbonul are 0,5%.

În plus, se adaugă cantități minore de mangan și aluminiu. Are duritate mare și rezistență electrică ridicată. Se folosește în producția de magneți și transformatoare electrice.

Oțel galvanizat

Este acoperit cu un strat de zinc care îl protejează de oxidare și coroziune. Prin urmare, este util pentru fabricarea pieselor de țeavă și a uneltelor.

Oțel inoxidabil

Are o compoziție de Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) și C (0,2%). Este rezistent la oxidare și coroziune. Se folosește în producția de tacâmuri, precum și de material tăiat.

Oțel de mangan

Compoziția sa este Mn (10-18%), Fe (82-90%) și C (1,12%). Este greu și rezistent la uzură. Se folosește în șine de tren, seifuri și armuri.

Oțel invar

Acesta prezintă 36% Ni, 64% Fe și 0,5% carbon. Are un coeficient de extindere redus. Se folosește la construcția scalelor indicator; de exemplu: măsuri de bandă.

referințe

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chimie. Ediția a 8-a, învățarea CENGAGE.
  2. Admin. (19 septembrie 2017). Ce este fierul, de unde vine și câte tipuri de fier există? Adus pe 22 aprilie 2018, de la: termiser.com
  3. Wikipedia. (2018). Fier. Adus la data de 22 aprilie 2018, de la: en.wikipedia.org
  4. Metale. Proprietăți generale. Extracția și clasificarea metalelor. Adus pe 22 aprilie 2018, de la: edu.xunta.gal
  5. Jose Ferrer. (Ianuarie 2018). Caracterizarea metalurgică a materialelor feroase și neferreale. Adus pe 22 aprilie 2018, de la: steemit.com
  6. Eseuri, Marea Britanie. (Noiembrie 2013). Structuri de bază ale metalelor feroase. Adus pe 22 aprilie 2018 de la: ukessays.com
  7. Cdang. (7 iulie 2011). Iron Alfa & Gama de fier. [Figura]. Adus la 22 aprilie 2018 de la: commons.wikimedia.org
  8. Włodi. (15 iunie 2008). Fire din oțel inoxidabil. [Figura]. Adus la 22 aprilie 2018 de la: commons.wikimedia.org