IJzerhoudende metalen structuur, typen, kenmerken, eigenschappen en voorbeeld

de ferro metalen zijn die welke ijzer (Fe) bevatten, evenals kleine hoeveelheden van andere metalen die worden toegevoegd om bepaalde gunstige eigenschappen aan hun legeringen te geven. Hoewel ijzer in verschillende oxidatietoestanden kan voorkomen, zijn +2 (ferro) en +3 (ijzer) de meest voorkomende.

De term "ferro" verwijst echter naar de aanwezigheid van ijzer, ongeacht de oxidatietoestand ervan in het materiaal. IJzer is het vierde meest voorkomende element in de aardkorst, maar is wereldwijd het belangrijkste terrestrische element. Daarom hebben historisch en industrieel ferro metalen deelgenomen aan de evolutie van de mens.

Dit is het geval geweest vanwege zijn grote overvloed en aanpasbare eigenschappen. Deze ferrometalen beginnen bij de extractie van ijzer uit mineralogische bronnen, zoals: hematiet (Fe₂O₃), magnetiet (Geloof₃O₄) en de siderita (FeCO₃). Vanwege de prestaties zijn deze oxiden meer gewenst bij de ijzerverwerking.

De bovenste afbeelding toont een gloeiend gietijzeren "tong van vuur". Van alle ferrometalen bestaat de belangrijkste uit een ijzerlegering met kleine hoeveelheden toegevoegde koolstof: staal.

index

• 1 structuur
• 2 Kenmerken en eigenschappen
• 3 voorbeelden
  • 3.1 Gesmeed of zoet ijzer
  • 3.2 Raw iron of ruwijzer
  • 3.3 Zuiver ijzer
  • 3.4 Gietijzer of gietijzer (gieterijen)
  • 3.5 Grijs ijzer
  • 3.6 Nodulair gietijzer
  • 3.7 Steels
• 4 Staal en zijn toepassingen
  • 4.1 Carbon of constructiestaal
  • 4.2 Siliciumstaal
  • 4.3 Gegalvaniseerd staal
  • 4.4 Roestvrij staal
  • 4.5 Mangaanstaal
  • 4.6 Invar-staal
• 5 Referenties

structuur

Omdat ijzer de hoofdcomponent van ferrometalen is, bestaan ​​hun structuren uit kristallijne vervormingen van hun zuivere vaste stof.

Dientengevolge zijn ferrolegeringen zoals staal niet meer dan de interstitiële opname van andere atomen in de kristallijne ijzerrangschikking.

Wat is dit arrangement? IJzer vormt allotropen (verschillende vaste structuren) afhankelijk van de temperatuur waarbij het wordt blootgesteld, waardoor de magnetische eigenschappen ervan veranderen. Zo presenteert het bij kamertemperatuur een bcc-array, ook bekend als alpha-iron (de kubus aan de linkerkant, bovenste afbeelding).

In een reeks van hoge temperaturen (912-1394 (ºC)) geeft de rangschikking echter ccp of fcc weer: het ijzer-gamma (de kubus aan de rechterkant). Zodra deze temperatuur is overschreden, keert het strijkijzer terug naar de BCC-vorm om uiteindelijk te smelten.

Deze verandering van alpha-gammaconstructie staat bekend als fasetransformatie. De gammafase is in staat koolstofatomen "op te sluiten", terwijl de alfa-fase dat niet doet.

Dus, in het geval van staal, kan zijn structuur worden gevisualiseerd als sets van ijzeratomen rond een koolstofatoom.

Op deze manier is de structuur van ferrometalen afhankelijk van de verdeling van ijzerdeeltjes en de atomen van andere soorten in de vaste stof.

Kenmerken en eigenschappen

Zuiver ijzer is een zacht en zeer ductiel metaal, zeer gevoelig voor corrosie en oxidatie van externe factoren. Wanneer het echter verschillende verhoudingen van een ander metaal of koolstof bevat, verkrijgt het nieuwe eigenschappen en eigenschappen.

In feite zijn het deze veranderingen die ferro-metalen bruikbaar maken voor talloze toepassingen.

De ferrolegeringen zijn over het algemeen resistent, duurzaam en taai, van helder grijze kleuren en met magnetische eigenschappen.

Voorbeelden

Smeedijzer of zoet

Het heeft een koolstofgehalte van minder dan 0,03%. Het is zilverkleurig, oxideert gemakkelijk en scheurt inwendig. Bovendien is het ductiel en vormbaar, goede geleider van elektriciteit en moeilijk te lassen.

Het is het type ferrometaal dat de mens voor het eerst gebruikte bij de vervaardiging van wapens, gebruiksvoorwerpen en constructies. Momenteel gebruikt in platen, klinknagels, roosters, enz. Omdat het een goede elektrische geleider is, wordt deze gebruikt in de kern van elektromagneten.

IJzer in het ruwe of gietijzer

In het eerste product van hoogovens, bevat het 3-4% koolstof en sporen van andere elementen zoals silicium, magnesium en fosfor. Het belangrijkste gebruik is om tussen te komen in de productie van andere ferrometalen.

Zuiver ijzer

Het is een grijsachtig wit metaal met magnetische eigenschappen. Ondanks zijn hardheid is het fragiel en broos. Het smeltpunt is hoog (1500 ºC.) En oxideert snel.

Het is een goede elektrische geleider, dus het wordt gebruikt in elektrische en elektronische componenten. Voor de rest heeft het weinig nut.

Gietijzer of gietijzer (gieterijen)

Ze hebben een hoog koolstofgehalte (tussen 1,76% en 6,67%). Ze zijn harder dan staal, maar fragieler. Ze smelten op een lagere temperatuur dan zuiver ijzer, ongeveer 1100 ºC.

Omdat het vervormbaar is, kunnen stukjes van verschillende afmetingen en complexiteit ermee worden vervaardigd. Grijs type gietijzer wordt gebruikt in dit soort ijzer, waardoor het stabiliteit en vervormbaarheid krijgt.

Ze hebben een grotere weerstand tegen corrosie dan staal. Bovendien zijn ze goedkoop en compact. Ze hebben vloeibaarheid bij relatief lage temperaturen en kunnen de mallen vullen.

Ze hebben ook goede compressie-eigenschappen, maar ze zijn fragiel en breken voor buigen, dus ze werken niet voor zeer uitgebreide stukken.

Grijs ijzer

Het is het meest voorkomende gietijzer, de grijze tint door de aanwezigheid van grafiet. Het heeft een koolstofconcentratie tussen 2,5% en 4%; bovendien bevat het 1-3% siliconen om het grafiet te stabiliseren.

Het presenteert veel van de attributen van de basis gietijzers, die van hoge vloeibaarheid zijn. Het is inflexibel en buigt kort voordat het breekt.

Nodulair gietijzer

Koolstof wordt toegevoegd, in de vorm van bolvormig graniet, in een concentratie tussen 3,2% en 3,6%. De bolvorm van het grafiet geeft het een grotere weerstand tegen stoten en maakbaarheid dan grijs ijzer, waardoor het in gedetailleerde ontwerpen met randen kan worden gebruikt.

staalsoorten

Koolstofgehalte tussen 0,03% en 1,76%. Tot de kwaliteiten behoren hardheid, vasthoudendheid en weerstand tegen fysieke inspanningen. Over het algemeen oxideren ze gemakkelijk. Ze zijn lasbaar en kunnen in de smederij of mechanisch worden verwerkt.

Ze hebben ook een grotere hardheid en minder vloeibaarheid dan gietijzeren. Om deze reden hebben ze hoge temperaturen nodig om in de mallen te vloeien.

Staal en zijn toepassingen

Er zijn verschillende soorten staal, elk met verschillende toepassingen:

Koolstofstaal of constructie

De concentratie van koolstof kan variëren, waarbij vier vormen worden vastgesteld: zacht staal (0,25% koolstof), halfzoet staal (0,35% koolstof), halfhard staal (0,45% koolstof) en hard (0,5%) ).

Het wordt gebruikt bij de ontwikkeling van gereedschappen, staalplaten, spoorwegvoertuigen, spijkers, schroeven, auto's en boten.

Silicium staal

Wordt ook elektrisch staal of magnetisch staal genoemd. De siliciumconcentratie varieert tussen 1% en 5%, Fe varieert tussen 95% en 99% en koolstof heeft 0,5%.

Bovendien worden kleine hoeveelheden mangaan en aluminium toegevoegd. Het heeft een grote hardheid en een hoge elektrische weerstand. Het wordt gebruikt bij de fabricage van magneten en elektrische transformatoren.

Gegalvaniseerd staal

Het is bedekt met een zinklaag die het beschermt tegen oxidatie en corrosie. Daarom is het nuttig voor de vervaardiging van pijponderdelen en gereedschappen.

Roestvrij staal

Het heeft een samenstelling van Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) en C (0,2%). Het is bestand tegen oxidatie en corrosie. Het wordt gebruikt bij de productie van bestek en snijmateriaal.

Mangaanstaal

De samenstelling ervan is Mn (10-18%), Fe (82-90%) en C (1,12%). Het is hard en bestand tegen slijtage. Het wordt gebruikt op treinrails, kluizen en harnassen.

Invar staal

Het bevat 36% Ni, 64% Fe en 0,5% koolstof. Het heeft een lage uitzettingscoëfficiënt. Het wordt gebruikt bij de constructie van indicatieschalen; bijvoorbeeld: meetlinten.

referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. 8e druk, CENGAGE Leren.
2. Admin. (19 september 2017). Wat is ijzer, waar komt het vandaan en hoeveel soorten ijzer zijn er? Opgehaald op 22 april 2018, van: termiser.com
3. Wikipedia. (2018). IJzer. Opgehaald op 22 april 2018, van: en.wikipedia.org
4. Metals. Algemene eigenschappen. Extractie en classificatie van metalen. Opgehaald op 22 april 2018, uit: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (Januari 2018). Metaalkundige karakterisering van ferro en non-ferreal materialen. Opgehaald op 22 april 2018, van: steemit.com
6. Essays, VK. (November 2013). Basisstructuren van ferrometalen. Opgehaald op 22 april 2018, vanaf: ukessays.com
7. Cdang. (7 juli 2011). Iron Alfa & Iron Gamma. [Afbeelding]. Opgehaald op 22 april 2018, van: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (15 juni 2008). Roestvrij stalen vlechten. [Afbeelding]. Opgehaald op 22 april 2018, van: commons.wikimedia.org