RAUTAMETALLIT: RAKENNE, TYYPIT, OMINAISUUDET - KEMIA - 2025

Rautametallien ovat ne, jotka sisältävät rautaa (Fe) sekä pieniä määriä muita metalleja, jotka lisätään antamaan tiettyjä hyödyllisiä ominaisuuksia sen seokset. Vaikka rautaa voi olla erilaisissa hapetustiloissa, +2 (rauta) ja +3 (rauta) ovat yleisimmät.

Termi "rauta" viittaa kuitenkin raudan läsnäoloon riippumatta sen hapettumisesta materiaalissa. Rauta on maankuoreen neljänneksi yleisin alkuaine, mutta maailmanlaajuisesti se on tärkein maapallon alkuaine. Siksi rautametallit ovat historiallisesti ja teollisesti osallistuneet ihmisen evoluutioon.

Näin on tapahtunut sen suuren runsauden ja muokattavien ominaisuuksien vuoksi. Nämä rautametallit alkavat uuttamalla rautaa mineralogisista lähteistä, kuten hematiitista (Fe ₂ O ₃), magnetiitista (Fe ₃ O ₄) ja sideriitista (FeCO ₃). Suorituskyvyn vuoksi nämä oksidit ovat halutuimpia raudan prosessoinnissa.

Yläkuvassa näkyy hehkuva valurauta “tulen kieli”. Kaikista rautametalleista tärkein koostuu rauaseoksesta, johon on lisätty pieniä määriä hiiltä: terästä.

Rakenne

Koska rauta on rautametallien pääkomponentti, niiden rakenteet koostuvat puhtaan kiinteän aineen kiteisistä muodonmuutoksista.

Tämän seurauksena rautametalliseokset, kuten teräs, ovat vain muuta kuin muiden atomien interstitiaalinen sisällyttäminen raudan kidejärjestelyyn.

Mikä tämä järjestely on? Rauta muodostaa allotrooppeja (erilaisia ​​kiinteitä rakenteita) lämpötilasta riippuen, jolle se altistetaan, muuttaen sen magneettisia ominaisuuksia. Siten huoneenlämpötilassa se edustaa bcc-järjestelyä, joka tunnetaan myös nimellä alfa-rauta (kuutio vasemmalla, yläkuva).

Toisaalta korkeissa lämpötiloissa (912 - 1394 (ºC)) se näyttää ccp- tai fcc-järjestelyn: rauta-gamma (kuutio oikealla). Kun tämä lämpötila on ylitetty, rauta palaa bcc-muotoon sulaakseen lopulta.

Tätä muutosta alfa-gammarakenteessa kutsutaan vaihemuunnokseksi. Gammafaasi kykenee "vangitsemaan" hiiliatomit, kun taas alfafaasi ei ole.

Siksi teräksen tapauksessa sen rakenne voidaan visualisoida hiiliatomia ympäröivien rauta-atomien joukkoina.

Tällä tavalla rautametallien rakenne riippuu raudan faasien ja muiden lajien atomien jakautumisesta kiinteään aineeseen.

Ominaisuudet ja ominaisuudet

Puhdasta rautaa on pehmeä ja erittäin taipuisa metalli, erittäin herkkä korroosiolle ja hapettumiselle ulkoisista tekijöistä. Kuitenkin, kun se sisältää eri suhteita toista metallia tai hiiltä, ​​se saa uusia ominaisuuksia ja ominaisuuksia.

Itse asiassa juuri nämä muutokset tekevät rautametalleista hyödyllisiä lukemattomiin sovelluksiin.

Rautametalliseokset ovat yleensä vahvoja, kestäviä ja sitkeitä, kirkkaan harmaasävyisillä ja magneettisilla ominaisuuksilla.

esimerkit

Takorauta tai makea

Sen hiilipitoisuus on alle 0,03%. Se on hopeanväristä, ruostuu helposti ja halkeilee sisäisesti. Lisäksi se on muovautuva ja muovattava, hyvä sähkönjohdin ja vaikea hitsata.

Se on rautametallityyppi, jota ihminen käytti ensin aseiden, ruokailuvälineiden ja rakennusten valmistuksessa. Sitä käytetään tällä hetkellä levyissä, niiteissä, trelliseissa jne. Koska se on hyvä sähköjohdin, sitä käytetään sähkömagneettien ytimessä.

Karkea tai valurauta

Alkuperäisessä masuunituotteessa se sisältää 3-4% hiiltä ja jälkiä muista elementeistä, kuten piistä, magnesiumista ja fosforista. Sen pääasiallinen käyttö on puuttua muiden rautametallien tuotantoon.

Puhdasta rautaa

Se on harmahtava valkoinen metalli, jolla on magneettiset ominaisuudet. Kovuudestaan ​​huolimatta se on hauras ja hauras. Sen sulamispiste on korkea (1500 ºC) ja se hapettuu nopeasti.

Se on hyvä sähköjohdin, minkä vuoksi sitä käytetään sähköisissä ja elektronisissa komponenteissa. Muuten siitä ei ole juurikaan hyötyä.

Valurauta tai valurauta (valimot)

Niiden hiilipitoisuus on korkea (1,76% - 6,67%). Ne ovat kovempia kuin teräs, mutta hauraammat. Ne sulavat matalammassa lämpötilassa kuin puhdas rauta, noin 1100ºC.

Koska se on muovattava, sitä voidaan käyttää erikokoisten ja monimutkaisten kappaleiden valmistukseen. Tämän tyyppisessä raudassa käytetään harmaata valurautaa, mikä antaa sille stabiilisuuden ja muovattavuuden.

Niillä on korkeampi korroosionkestävyys kuin teräksillä. Lisäksi ne ovat halpoja ja tiheitä. Niillä on juoksevuus suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa, ja ne pystyvät täyttämään muotit.

Niillä on myös hyvät puristusominaisuudet, mutta ne ovat hauraita ja murtuvat ennen taivuttamista, joten ne eivät sovellu kovin vaikeisiin kappaleisiin.

Harmaa rauta

Se on yleisin valurauta, sen harmaa sävy johtuu grafiitin läsnäolosta. Sen hiilipitoisuus on välillä 2,5 - 4%; Lisäksi se sisältää 1 - 3% silikonia grafiitin stabiloimiseksi.

Sillä on monia perusvalun ominaisuuksia, se on erittäin nestemäinen. Se on joustamaton ja taipuu vähän ennen murtumista.

Ductil rauta

Hiiltä lisätään pallomaisen graniitin muodossa pitoisuutena välillä 3,2 - 3,6%. Grafiitin pallomainen muoto antaa sille suuremman iskunkestävyyden ja muovattavuuden kuin harmaa rauta, jolloin sitä voidaan käyttää yksityiskohtaisissa ja reunaisissa malleissa.

teräkset

Hiilipitoisuus välillä 0,03% - 1,76%. Sen ominaisuuksia ovat kovuus, sitkeys ja kestävyys fyysisille ponnisteluille. Yleensä ne ruostuvat helposti. Ne ovat hitsattavia ja voidaan käsitellä takomalla tai mekaanisesti.

Niillä on myös suurempi kovuus ja vähemmän juoksevuus kuin valurauduilla. Tästä syystä he tarvitsevat korkeita lämpötiloja virratakseen muotteihin.

Teräs ja sen sovellukset

Teräksiä on useita tyyppejä, jokaisella on erilaiset sovellukset:

Hiili- tai rakenneteräs

Hiilen pitoisuus voi vaihdella muodostaen neljä muotoa: mieto teräs (0,25% hiiltä), puolimakea teräs (0,35% hiiltä), puolikova teräs (0,45% hiiltä) ja kova (0,5%).).

Sitä käytetään työkalujen, teräslevyjen, rautatieajoneuvojen, naulojen, ruuvien, autojen ja veneiden valmistuksessa.

Piiteräs

Kutsutaan myös sähköteräkseksi tai magneettiseksi teräkseksi. Sen piikonsentraatio vaihtelee välillä 1% - 5%, Fe vaihtelee välillä 95% - 99% ja hiilessä on 0,5%.

Lisäksi lisätään pieniä määriä mangaania ja alumiinia. Sillä on suuri kovuus ja korkea sähköinen vastus. Sitä käytetään magneettien ja sähkömuuntajien valmistuksessa.

Galvanisoitu teräs

Se on päällystetty sinkkipinnoitteella, joka suojaa sitä ruosteelta ja korroosiolta. Siksi se on hyödyllinen putkiosien ja työkalujen valmistuksessa.

Ruostumaton teräs

Sen koostumus on Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) ja C (0,2%). Se kestää ruostetta ja korroosiota. Sitä käytetään sekä ruokailuvälineiden että leikkuumateriaalien tuotannossa.

Mangaaniteräs

Sen koostumus on Mn (10-18%), Fe (82-90%) ja C (1,12%). Se on kova ja kulutusta kestävä. Käytetään junaraiteilla, kassakaappeissa ja panssaroissa.

Invar-teräs

Siinä on 36% Ni, 64% Fe ja 0,5% hiiltä. Sillä on alhainen laajenemiskerroin. Sitä käytetään indikaattoriasteikkojen rakentamisessa; esimerkiksi: mittanauhat.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. 8. painos, CENGAGE Learning.
2. Admin. (19. syyskuuta 2017). Mikä on rauta, mistä se tulee ja kuinka monta rautatyyppiä on. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: termiser.com
3. Wikipedia. (2018). Rauta. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Metalleja. Yleiset ominaisuudet. Metallien uuttaminen ja luokittelu. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (Tammikuu 2018). Rautametallien ja ei-rautametallien metallurginen karakterisointi. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: steemit.com
6. Esseet, UK. (Marraskuu 2013). Rautametallien perusrakenteet. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: ukessays.com
7. Cdang. (7. heinäkuuta 2011). Rauta-alfa ja rauta-gamma.. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (15. kesäkuuta 2008). Ruostumattomasta teräksestä valmistetut punokset.. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org