Metalliprofiili: rautaominaisuudet ja ominaisuudet

Ironin käyttö ihmisiltä on peräisin noin 5000 vuotta. Se on maankuoressa toiseksi kaikkein runsain metallielementti, jota käytetään pääasiassa teräkseen, joka on yksi maailman tärkeimmistä rakennemateriaaleista.

Ominaisuudet

• Atomic Symbol: Fe
• Atomic Number: 26
• Elementtiryhmä: Transition Metal
• Tiheys: 7. 874g / cm ³
• Sulamispiste: 2800 ° F 1538 ° C)
• Kiehumispiste: 5182 ° F (2862 ° C)
• Moh: n kovuus: 4

Ominaisuudet

Puhdas rauta on hopeanvärinen metalli, joka johtaa lämpöä ja sähköä hyvin.

Rauta on liian reagoiva yksinään, joten se esiintyy luonnollisesti maankuoressa, kuten rautamalmia, kuten hematiittia, magneettia ja sideriittia.

Yksi raudan tunnistusominaisuuksista on se, että se on voimakkaasti magneettinen. Vahvaan magneettikenttään alttiina tahansa rauta voidaan magnetoitua. Tutkijat uskovat, että maan ydin muodostuu noin 90% raudasta. Tämän raudan tuottaman magneettisen voiman ansiosta luodaan magneettiset pohjoiset ja eteläiset sauvat.

Historia

Rauta havaittiin ja uutettiin alun perin puun polttamisen seurauksena rautapitoisten malmien päällä. Puun sisältämä hiili olisi reagoinut malmin hapen kanssa jättäen pehmeän, muokattavan rautametallin. Raudan sulatus ja raudan käyttö työkaluihin ja aseisiin alkoivat Mesopotamiassa (nykyinen Irak) 2700-3000 eaa. Seuraavien 2000 vuoden aikana raudan sulatustuntemus levisi itään kohti Eurooppaa ja Afrikkaa rautakauden aikana.

- 13 ->

Vuodesta 1700-luvulta, kunnes tehokas menetelmä teräksen tuottamiseksi löydettiin 1800-luvun puolivälissä, rautaa käytetään yhä enemmän rakennusaineina laivojen, siltojen ja rakennusten valmistukseen. Eiffel-torni, joka on rakennettu vuonna 1889, valmistettiin yli 7 miljoonaa kiloa takorautaista.

Rust

Ironin vaikein ominaisuus on sen taipumus muodostaa ruostetta.

Ruoste (tai rautaoksidi) on ruskea, mureneva yhdiste, joka syntyy, kun rauta altistetaan hapelle. Vedessä oleva happikaasu nopeuttaa korroosioprosessia. Ruosteen määrä - kuinka nopeasti rauta muuttuu rautaoksidiksi - määräytyy veden happipitoisuuden ja raudan pinta-alan mukaan. Suolavesi sisältää enemmän happea kuin makea vesi, joten suolavesi ruostuu rautaa nopeammin kuin makea vesi.

Ruoste voidaan estää päällystämällä rautaa muilla metalleilla, jotka ovat kemiallisesti houkuttelevampia hapelle, kuten sinkkiä (pinnoitusprosessia sinkkiä kutsutaan "galvanoinniksi"). Kuitenkin tehokkain tapa suojata ruosteelta on teräksen käyttö.

Teräs

Teräs on raudan ja erilaisten muiden metallien seos, jota käytetään parantamaan ominaisuuksia (lujuus, korroosionkestävyys, lämmönsieto jne.) rautaa. Raudalla seostettujen elementtien tyypin ja määrän muuttaminen voi tuottaa erilaisia ​​teräslajeja.

Yleisimmät teräkset ovat:

1. Hiiliteräkset, joissa on 0,5-5. 5% hiiltä. Nämä ovat yleisimpiä teräksiä, ja niitä käytetään auto-rungoissa, laivojen rungoissa, veitsiissä, koneissa ja kaikenlaisissa rakenteellisissa tuissa.
2. Alhainen seosteräs, joka sisältää 1-5% muita metalleja (usein nikkeliä tai volframia). Nikkeli-teräs kykenee kestämään suuria jännitteitä, ja sitä käytetään usein sillanrakentamisessa ja polkupyöräketjujen valmistuksessa. Volframi-teräkset pitävät muodon ja lujuuden korkeissa lämpötiloissa, ja niitä käytetään iskutekniikoissa, kuten pyörivissä sovelluksissa, kuten poranteräksissä.
3. Korkealaatuisia teräksiä, joissa on 12-18% muita metalleja, käytetään vain erikoiskohteissa korkeiden kustannusten vuoksi. Yksi esimerkki korkean seosmetallin teräksestä on ruostumatonta terästä, joka sisältää usein kromia ja nikkeliä, mutta se voidaan seostaa myös useilla muilla metalleilla. Ruostumaton teräs on erittäin vahva ja korroosiota kestävä.

Tuotanto

Suurin osa raudasta on valmistettu maanpinnan lähellä olevista malmista. Nykyaikaiset uuttotekniikat käyttävät masuuneja, joille on ominaista niiden korkea pino (savupiipun kaltaiset rakenteet). Rauta kaadetaan pinoihin koksin (hiilipitoisen kivihiilen) ja kalkkikiven (kalsiumkarbonaatin) mukana. Nykyään rautamalmi menee normaalisti sintrauksen läpi ennen pinoon saapumista. Tämä prosessi muodostaa malmien osia, jotka ovat 10 - 25 mm, jotka sitten sekoitetaan koksin ja kalkkikiven kanssa.

Sintrattu malmi, koksi ja kalkkikivi kaadetaan sitten pinoon, jossa se palaa 1800 ° C: n lämpötilassa. Koksi polttaa lämmönlähteenä ja yhdessä hapen kanssa, joka ammutetaan uuniin, auttaa muodostamaan pelkistävän kaasun hiilimonoksidia. Kalkkikivi sekoitetaan epäpuhtauksien kanssa raudassa kuonan muodostamiseksi. Kuona on kevyempi kuin sula rautamalmi, joten se nousee pintaan ja helposti poistettavissa. Sitten kuuma rauta kaadetaan muotteihin tuottamaan raakarauta tai suoraan valmistettu teräsvalmistukseen.

Sika rauta sisältää edelleen välillä 3. 5-4. 5% hiiltä ja muita epäpuhtauksia, ja se on hauras ja vaikea työskennellä. Erilaisia ​​prosesseja käytetään raudan fosforin ja rikin epäpuhtauksien alentamiseen valuraudan tuottamiseksi. Takorauta, joka sisältää vähemmän kuin 0,25% hiiltä, ​​on kova, muokattavissa ja helposti hitsattavissa, mutta on paljon työläämpi ja kalliimpi kuin alhaisen hiiliteräksen.

Vuonna 2010 maailmanlaajuinen rautamalmituotanto oli noin 2,4 miljardia tonnia. Kiinan suurin tuottaja oli noin 37,5 prosenttia koko tuotannosta, kun taas muut suuret tuottajamaat ovat Australia, Brasilia, Intia ja Venäjä.

Sovellukset

Rauta oli kerran ensisijainen rakennemateriaali, mutta se on pitkään korvattu teräksellä useimmissa sovelluksissa. Silti valurautaa käytetään edelleen putkistoissa ja tehdä autonosia, kuten sylinterinpäätä, sylinterilohkoja ja vaihdelaatikoita. Takorautaan käytetään edelleen kodin sisustustuotteita, kuten viinitelineitä, kynttilänjalkoja ja verhotankoja.

Referenssit

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metals in the Service of Man . 11. painos (1998).
Kansainvälinen sika-rautayhdistys.
Lähde: www. pigiron. org. uk
USGS. Mineraalituotteiden tiivistelmät: rauta ja teräs (2011).
Lähde: // mineraalit. USGS. gov / mineraalit / pubit / hyödyke / rauta _ & _ teräs