ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ: СОСТАВ, ТИПЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ - ХИМИЯ - 2025

Эти черные металлы являются те , которые содержат железо (Fe), а также небольшие количества других металлов, которые добавляются , чтобы дать некоторые полезные свойства его сплавы. Хотя железо может существовать в различных степенях окисления, наиболее распространенными являются +2 (двухвалентное) и +3 (трехвалентное).

Однако термин «двухвалентное железо» относится к присутствию железа независимо от его степени окисления в материале. Железо является четвертым по распространенности элементом в земной коре, но в глобальном масштабе это главный элемент земли. Следовательно, исторически и промышленно черные металлы участвовали в эволюции человека.

Это произошло из-за его большого количества и изменяемых свойств. Эти черные металлы начинаются с добычи железа из минералогических источников, таких как: гематит (Fe ₂ O ₃ ), магнетит (Fe ₃ O ₄ ) и сидерит (FeCO ₃ ). Благодаря своим характеристикам эти оксиды наиболее востребованы при переработке железа.

На верхнем изображении изображен раскаленный чугунный «язык огня». Из всех черных металлов наиболее важным является сплав железа с небольшим количеством добавленного углерода: сталь.

Структура

Поскольку железо является основным компонентом черных металлов, их структура состоит из кристаллических деформаций их чистого твердого тела.

Следовательно, сплавы железа, такие как сталь, представляют собой не что иное, как включение других атомов в кристаллическую структуру железа.

Что это за договоренность? Железо образует аллотропы (различные твердые структуры) в зависимости от температуры, которой оно подвергается, изменяя его магнитные свойства. Таким образом, при комнатной температуре он имеет структуру bcc, также известную как альфа-железо (куб слева, верхнее изображение).

С другой стороны, в диапазоне высоких температур (912–1394 (ºC)) он показывает расположение ccp или fcc: гамма железа (куб справа). После превышения этой температуры железо возвращается в ОЦК-форму и окончательно расплавляется.

Это изменение альфа-гамма-структуры известно как фазовое превращение. Гамма-фаза способна «захватывать» атомы углерода, а альфа-фаза - нет.

Таким образом, в случае стали ее структуру можно представить себе как набор атомов железа, окружающих атом углерода.

Таким образом, структура черных металлов зависит от распределения фаз железа и атомов других частиц в твердом теле.

Характеристики и свойства

Чистое железо - мягкий и очень пластичный металл, очень чувствительный к коррозии и окислению под воздействием внешних факторов. Однако, когда он включает в себя другой металл или углерод в другой пропорции, он приобретает новые характеристики и свойства.

Фактически, именно эти изменения делают черные металлы полезными для множества применений.

Ферросплавы обычно прочные, долговечные и жесткие, с яркими сероватыми цветами и магнитными свойствами.

Примеры

Кованое или сладкое

Он имеет содержание углерода менее 0,03%. Серебристого цвета, легко ржавеет и внутренне растрескивается. Кроме того, он пластичен и пластичен, хорошо проводит электричество и плохо поддается сварке.

Это черный металл, который человек впервые применил для изготовления оружия, утвари и построек. В настоящее время он используется в пластинах, заклепках, решетках и т. Д. Поскольку это хороший электрический проводник, он используется в сердечнике электромагнитов.

Необработанный чугун или чугун

В исходном продукте доменной печи он содержит 3-4% углерода и следы других элементов, таких как кремний, магний и фосфор. Его основное использование - вмешательство в производство других черных металлов.

Чистое железо

Это серовато-белый металл с магнитными свойствами. Несмотря на твердость, он хрупкий и хрупкий. Его температура плавления высокая (1500 ºC), и он быстро окисляется.

Это хороший электрический проводник, поэтому он используется в электрических и электронных компонентах. В остальном от этого мало толку.

Чугун или чугун (литейные производства)

Они имеют высокое содержание углерода (от 1,76% до 6,67%). Они тверже стали, но более хрупкие. Они плавятся при более низкой температуре, чем чистое железо, около 1100ºC.

Поскольку он формуемый, его можно использовать для изготовления деталей различного размера и сложности. В этом типе чугуна используется серый чугун, что придает ему стабильность и формуемость.

У них более высокая устойчивость к коррозии, чем у стали. К тому же они дешевые и плотные. Они обладают текучестью при относительно низких температурах и могут заполнять формы.

Они также обладают хорошими компрессионными свойствами, но они хрупкие и ломаются перед изгибом, поэтому они не подходят для очень сложных деталей.

Серый чугун

Это самый распространенный чугун, его серый оттенок обусловлен присутствием графита. Он имеет концентрацию углерода от 2,5% до 4%; кроме того, он содержит 1-3% силикона для стабилизации графита.

Он обладает многими характеристиками обычного чугуна, поскольку он очень текуч. Он негибкий и прогибается незадолго до поломки.

Высокопрочный чугун

Углерод добавляется в виде сферического гранита в концентрации от 3,2% до 3,6%. Сферическая форма графита придает ему большую ударопрочность и ковкость, чем у серого чугуна, что позволяет использовать его в детализированных и острых конструкциях.

стали

Содержание углерода от 0,03% до 1,76%. Среди его качеств - твердость, упорство и устойчивость к физическим нагрузкам. В целом они легко ржавеют. Они поддаются сварке и могут обрабатываться ковкой или механическим способом.

Они также обладают большей твердостью и меньшей текучестью, чем чугуны. По этой причине они нуждаются в высоких температурах, чтобы течь в формах.

Сталь и ее применение

Существует несколько типов стали, каждая из которых имеет различное применение:

Углеродистая или конструкционная сталь

Концентрация углерода может варьироваться, устанавливая четыре формы: мягкая сталь (0,25% углерода), полусладкая сталь (0,35% углерода), полутвердая сталь (0,45% углерода) и твердая (0,5% углерода). ).

Он используется при производстве инструментов, стальных листов, железнодорожного транспорта, гвоздей, винтов, автомобилей и лодок.

Кремниевая сталь

Также называется электротехнической или магнитной сталью. Концентрация кремния в нем колеблется от 1% до 5%, Fe - от 95% до 99%, а углерод - 0,5%.

Кроме того, добавляются незначительные количества марганца и алюминия. Он обладает большой твердостью и высоким электрическим сопротивлением. Используется при производстве магнитов и электрических трансформаторов.

Оцинкованная сталь

Он покрыт цинком, который защищает его от ржавчины и коррозии. Поэтому он полезен для изготовления деталей труб и инструмента.

Нержавеющая сталь

Он имеет состав Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) и C (0,2%). Он устойчив к ржавчине и коррозии. Он используется при производстве столовых приборов, а также режущего материала.

Марганцовистая сталь

В его состав входят Mn (10-18%), Fe (82-90%) и C (1,12%). Он твердый и устойчивый к износу. Используется на железнодорожных рельсах, в сейфах и броне.

Инварная сталь

Он содержит 36% Ni, 64% Fe и 0,5% углерода. Имеет низкий коэффициент расширения. Используется при построении индикаторных шкал; например: рулетка.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. 8-е изд., CENGAGE Learning.
2. Администратор. (19 сентября 2017 г.). Что такое железо, откуда оно берется и сколько существует видов железа. Получено 22 апреля 2018 г. с: termiser.com
3. Wikipedia. (2018). Железо. Получено 22 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
4. Металлы. Общие свойства. Добыча и классификация металлов. Получено 22 апреля 2018 г. с сайта edu.xunta.gal.
5. Хосе Феррер. (Январь 2018). Металлургическая характеристика черных и цветных материалов. Получено 22 апреля 2018 г. с: steemit.com
6. Очерки, Великобритания. (Ноябрь 2013 г.). Основные конструкции из черных металлов. Получено 22 апреля 2018 г. с: ukessays.com
7. Cdang. (7 июля 2011 г.). Iron Alpha и Iron Gamma. , Получено 22 апреля 2018 г. с: commons.wikimedia.org.
8. Улоди. (15 июня 2008 г.). Тесьма из нержавеющей стали. , Получено 22 апреля 2018 г. с: commons.wikimedia.org.