FERROUS METAL: ISTRAKTURA, URI, KATANGIAN - CHEMISTRY - 2025

Ang mga ferrous metal ay ang mga naglalaman ng iron (Fe) pati na rin ang maliit na halaga ng iba pang mga metal na idinagdag upang magbigay ng ilang mga kapaki-pakinabang na katangian sa mga haluang metal. Bagaman maaaring magkaroon ang iron sa iba't ibang mga estado ng oksihenasyon, +2 (ferrous) at +3 (ferric) ang pinaka-karaniwan.

Gayunpaman, ang salitang "ferrous" ay tumutukoy sa pagkakaroon ng bakal anuman ang estado ng oksihenasyon nito sa materyal. Ang bakal ay ang pang-apat na pinaka-sagana na elemento sa crust ng lupa, ngunit sa buong mundo ito ang pangunahing elemento ng lupa. Samakatuwid, sa kasaysayan at masipag, ang mga ferrous na metal ay lumahok sa ebolusyon ng tao.

Ito ang nangyari dahil sa maraming kasaganaan at nababago na mga katangian. Ang mga ferrous metal na ito ay nagsisimula mula sa pagkuha ng bakal mula sa mga mapagkukunan ng mineralogical, tulad ng: hematite (Fe ₂ O ₃ ), magnetite (Fe ₃ O ₄ ) at siderite (FeCO ₃ ). Dahil sa pagganap, ang mga oxides na ito ay pinaka-nais sa pagproseso ng bakal.

Ang tuktok na imahe ay nagpapakita ng isang maliwanag na mali sa cast iron na "dila ng apoy". Sa lahat ng mga metal na ferrous, ang pinakamahalagang binubuo ng isang bakal na haluang metal na may maliit na halaga ng idinagdag na carbon: bakal.

Istraktura

Dahil ang bakal ay ang pangunahing sangkap ng mga ferrous na metal, ang kanilang mga istraktura ay binubuo ng mga deformasyon ng mala-kristal ng kanilang purong solid.

Dahil dito, ang mga ferrous alloys tulad ng bakal ay walang iba kundi ang interstitial na pagsasama ng iba pang mga atom sa pag-aayos ng kristal na bakal.

Ano ang pag-aayos na ito? Ang mga iron ay bumubuo ng mga allotropes (iba't ibang solidong istruktura) depende sa temperatura kung saan nakalantad ito, binabago ang mga magnetic properties. Kaya, sa temperatura ng silid ay nagtatanghal ito ng isang pag-aayos ng bcc, na kilala rin bilang alpha-iron (ang kubo sa kaliwa, tuktok na imahe).

Sa kabilang banda, sa isang hanay ng mga mataas na temperatura (912-1394 (ºC)), ipinapakita nito ang pag-aayos ng ccp o fcc: ang iron-gamma (ang kubo sa kanan). Kapag ang temperatura na ito ay lumampas, ang bakal ay bumalik sa form ng bcc upang sa wakas matunaw.

Ang pagbabagong ito sa istraktura ng alpha-gamma ay kilala bilang pagbabagong-anyo ng phase. Ang phase ng gamma ay may kakayahang "trapping" carbon atoms, samantalang ang alpha phase ay hindi.

Kaya, sa kaso ng bakal, ang istraktura nito ay maaaring mailarawan bilang mga hanay ng mga bakal na bakal na nakapalibot sa isang carbon atom.

Sa ganitong paraan, ang istraktura ng mga ferrous na metal ay nakasalalay sa pamamahagi ng mga phase ng bakal at ang mga atomo ng iba pang mga species sa solid.

Mga katangian at katangian

Ang purong bakal ay isang malambot at napaka-ductile metal, lubos na sensitibo sa kaagnasan at oksihenasyon mula sa mga panlabas na kadahilanan. Gayunpaman, kapag nagsasama ito ng iba't ibang mga proporsyon ng isa pang metal o carbon, nakakakuha ito ng mga bagong katangian at katangian.

Sa katunayan, ito ang mga pagbabagong ito na nagbibigay kapaki-pakinabang sa ferrous metal para sa napakaraming mga aplikasyon.

Ang mga Ferrous alloy ay karaniwang malakas, matibay, at matigas, na may maliwanag na kulay-abo na kulay at magnetic na katangian.

Mga halimbawa

Wrought iron o matamis

Mayroon itong nilalaman ng carbon na mas mababa sa 0.03%. Ito ay pilak sa kulay, madali ang kalawang at basag sa loob. Bilang karagdagan, ito ay ductile at may amag, isang mahusay na conductor ng koryente at mahirap na weld.

Ito ang uri ng ferrous metal na unang ginamit ng tao sa paggawa ng mga armas, kagamitan at mga gusali. Kasalukuyan itong ginagamit sa mga plato, rivets, trellises, atbp. Dahil ito ay isang mahusay na conductor ng koryente, ginagamit ito sa core ng mga electromagnets.

Magaspang na bakal o bakal na bakal

Sa paunang produktong sabog ng pugon, naglalaman ito ng 3-4% na carbon at mga bakas ng iba pang mga elemento tulad ng silikon, magnesiyo at posporus. Ang pangunahing gamit nito ay upang mamagitan sa paggawa ng iba pang mga ferrous na metal.

Puro bakal

Ito ay isang kulay-abo-puting metal na may magnetic properties. Sa kabila ng tigas nito, marupok at malutong. Mataas ang natutunaw na punto nito (1500 ºC.) At mabilis itong nag-oxidize.

Ito ay isang mahusay na conductor ng koryente, kung kaya't ginagamit ito sa mga de-koryenteng at elektronikong sangkap. Kung hindi man ito ay walang gaanong gamit.

Cast o cast iron (foundry)

Mayroon silang mataas na nilalaman ng carbon (sa pagitan ng 1.76% at 6.67%). Mas mahirap sila kaysa sa bakal ngunit mas malutong. Natunaw ang mga ito sa isang mas mababang temperatura kaysa sa purong bakal, sa paligid ng 1100ºC.

Dahil ito ay nahuhubog, maaari itong magamit upang gumawa ng mga piraso ng iba't ibang laki at pagiging kumplikado. Sa ganitong uri ng bakal, ginagamit ang kulay-abo na uri ng cast iron, na nagbibigay ito ng katatagan at pagkahulma.

Mayroon silang mas mataas na pagtutol sa kaagnasan kaysa sa bakal. Gayundin, ang mga ito ay mura at siksik. Ipinakikita nila ang likido sa medyo mababang temperatura, nagawang mapuno ang mga hulma.

Mayroon din silang mahusay na mga katangian ng compression, ngunit sila ay malutong at masira bago baluktot, kaya hindi sila angkop para sa napakahusay na mga piraso.

Grey iron

Ito ang pinaka-karaniwang cast iron, ang kulay abong kulay na ito ay dahil sa pagkakaroon ng grapayt. Mayroon itong konsentrasyon ng carbon sa pagitan ng 2.5% at 4%; Bilang karagdagan, naglalaman ito ng 1-3% silicone upang patatagin ang grapayt.

Marami ito sa mga katangian ng pangunahing iron iron, pagiging lubos na likido. Ito ay hindi nababaluktot at yumuko sa ilang sandali bago masira.

Ductil iron

Ang carbon ay idinagdag, sa anyo ng spherical granite, sa isang konsentrasyon sa pagitan ng 3.2% at 3.6%. Ang pabilog na hugis ng grapayt ay nagbibigay dito ng higit na paglaban sa epekto at kadahilanan kaysa sa kulay-abo na bakal, na pinahihintulutan itong magamit sa detalyado at naka-disenyo na disenyo.

Mga steel

Ang nilalaman ng carbon sa pagitan ng 0.03% at 1.76%. Kabilang sa mga katangian nito ay ang katigasan, tenacity at paglaban sa pisikal na pagsusumikap. Sa pangkalahatan madali silang kalawang. Ang mga ito ay maaaring weldable at maaaring maiproseso sa nakakalimot o mekanikal.

Mayroon din silang mas malaking katigasan at hindi gaanong pagkatubig kaysa sa mga cast ng cast. Para sa kadahilanang ito kailangan nila ng mataas na temperatura upang dumaloy sa mga hulma.

Bakal at ang mga aplikasyon nito

Mayroong ilang mga uri ng bakal, bawat isa ay may iba't ibang mga application:

Carbon o bakal na konstruksyon

Ang konsentrasyon ng carbon ay maaaring magkakaiba, nagtatatag ng apat na anyo: banayad na asero (0.25% carbon), semi-matamis na asero (0.35% carbon), semi-hard steel (0.45% carbon) at mahirap (0.5% ).

Ginagamit ito sa paggawa ng mga kasangkapan, sheet ng bakal, mga sasakyan sa tren, mga kuko, mga tornilyo, mga sasakyan at bangka.

Silidong Asero

Tinatawag din ang de-koryenteng bakal o magnetic steel. Ang konsentrasyon ng silikon nito ay nag-iiba sa pagitan ng 1% at 5%, ang Fe ay nag-iiba sa pagitan ng 95% at 99%, at ang carbon ay may 0.5%.

Bilang karagdagan, ang mga menor de edad na dami ng mangganeso at aluminyo ay idinagdag. Mayroon itong malaking katigasan at mataas na de-koryenteng pagtutol. Ginagamit ito sa paggawa ng mga magnet at mga transformer ng koryente.

Galvanized na bakal

Pinahiran ito ng isang coating coating na pinoprotektahan ito mula sa kalawang at kaagnasan. Samakatuwid, ito ay kapaki-pakinabang para sa paggawa ng mga bahagi ng pipe at tool.

Hindi kinakalawang na Bakal

Mayroon itong komposisyon ng Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) at C (0.2%). Ito ay lumalaban sa kalawang at kaagnasan. Ginagamit ito sa paggawa ng cutlery pati na rin ang paggupit ng materyal.

Manganese na bakal

Ang komposisyon nito ay Mn (10-18%), Fe (82-90%) at C (1.12%). Ito ay mahirap at lumalaban na isusuot. Ginamit sa riles ng tren, safes, at nakasuot.

Invar na bakal

Mayroon itong 36% Ni, 64% Fe at 0.5% carbon. Ito ay may mababang koepisyent ng pagpapalawak. Ginagamit ito sa pagtatayo ng mga kaliskis ng tagapagpahiwatig; halimbawa: mga panukalang tape.

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. Ika-8 ed., Pagkatuto sa CENGAGE.
2. Admin. (Setyembre 19, 2017). Ano ang bakal, kung saan nagmula ito at kung gaano karaming mga uri ng bakal ang naroon. Nakuha noong Abril 22, 2018, mula sa: termiser.com
3. Wikipedia. (2018). Bakal. Nakuha noong Abril 22, 2018, mula sa: en.wikipedia.org
4. Mga metal. Pangkaraniwang katangian. Extraction at pag-uuri ng mga metal. Nakuha noong Abril 22, 2018, mula sa: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (Enero 2018). Ang metalurgical characterization ng ferrous at non-ferréal na materyales. Nakuha noong Abril 22, 2018, mula sa: steemit.com
6. Mga sanaysay, UK. (Nobyembre ng 2013). Mga Pangunahing Mga istruktura Ng Ferrous Metals. Nakuha noong Abril 22, 2018, mula sa: ukessays.com
7. Cdang. (Hulyo 7, 2011). Iron Alpha at Iron Gamma. . Nakuha noong Abril 22, 2018, mula sa: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (Hunyo 15, 2008). Hindi kinakalawang na asero Braids. . Nakuha noong Abril 22, 2018, mula sa: commons.wikimedia.org