ЧОРНІ МЕТАЛИ: СТРУКТУРА, ВИДИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ - ХІМІЯ - 2025

Ці чорні метали є ті , які містять залізо (Fe), а також невеликі кількості інших металів, які додаються , щоб дати деякі корисні властивості його сплави. Хоча залізо може існувати в різних окислювальних станах, +2 (чорні) та +3 (залізо) є найпоширенішими.

Однак термін "залізо" означає наявність заліза незалежно від стану його окислення в матеріалі. Залізо є четвертим за поширенням елементом земної кори, але в глобальному масштабі це головна земна стихія. Тому історично та промислово чорні метали брали участь у еволюції людини.

Це сталося завдяки великій кількості та модифікованим властивостям. Ці чорні метали починаються з видобутку заліза з мінералогічних джерел, таких як: гематит (Fe ₂ O ₃ ), магнетит (Fe ₃ O ₄ ) і сидерит (FeCO ₃ ). Завдяки продуктивності ці оксиди є найбільш бажаними при обробці заліза.

На верхньому зображенні зображений чудовий “язик вогню” з чавуну. З усіх чорних металів найважливіший складається із сплаву заліза з невеликою кількістю доданого вуглецю: сталі.

Будова

Оскільки залізо є основним компонентом чорних металів, їх структури складаються з кристалічних деформацій чистого твердого тіла.

Отже, чорні сплави, як сталь, є не що інше, як інтерстиційне включення інших атомів у кристалічну композицію заліза.

Що це за домовленість? Залізо утворює алотропи (різні тверді структури) залежно від температури, якій воно піддається, змінюючи свої магнітні властивості. Таким чином, при кімнатній температурі він являє собою розташування ОЦК, також відомий як альфа-залізо (куб зліва, верхнє зображення).

З іншого боку, в діапазоні високих температур (912-1394 (ºC)) він показує розташування ccp або fcc: залізо-гамма (куб праворуч). Після перевищення цієї температури залізо повертається у форму ОЦК, щоб остаточно розплавитися.

Ця зміна альфа-гамма-структури відома як фазова трансформація. Гамма-фаза здатна «захоплювати» атоми вуглецю, тоді як альфа-фаза - ні.

Таким чином, у випадку зі сталлю її структуру можна візуалізувати як набори атомів заліза, що оточують атом вуглецю.

Таким чином, структура чорних металів залежить від розподілу фаз заліза та атомів інших видів у твердому тілі.

Характеристика та властивості

Чисте залізо - це м'який і дуже пластичний метал, чутливий до корозії та окислення від зовнішніх факторів. Однак, коли він включає різні пропорції іншого металу або вуглецю, він набуває нових характеристик і властивостей.

Насправді саме ці зміни роблять чорні метали корисними для безлічі застосувань.

Чорні сплави, як правило, міцні, міцні та міцні, із яскравими сіруватими кольорами та магнітними властивостями.

Приклади

Коване чи солодке

Вміст вуглецю менше 0,03%. Він має сріблястий колір, легко іржавіє і розтріскується всередині. Крім того, він пластичний і формується, хороший провідник електрики і важко зварюється.

Це тип чорного металу, який людина вперше застосувала у виробництві зброї, посуду та будівель. В даний час використовується в плитах, заклепках, шпалерах тощо. Оскільки він є хорошим електричним провідником, його використовують в ядрі електромагнітів.

Грубий чавун або чавун

У вихідному доменному продукті він містить 3-4% вуглецю та сліди інших елементів, таких як кремній, магній та фосфор. Основне його використання - втручання у виробництво інших чорних металів.

Чисте залізо

Це сірувато-білий метал з магнітними властивостями. Незважаючи на свою твердість, він крихкий і крихкий. Температура його плавлення висока (1500 ºC.), І вона швидко окислюється.

Це хороший електричний провідник, саме тому його використовують в електричних та електронних компонентах. Інакше це мало користі.

Чавун чи чавун (лиття)

Вони мають високий вміст вуглецю (від 1,76% до 6,67%). Вони твердіші за сталь, але більш крихкі. Вони плавляться при більш низькій температурі, ніж чисте залізо, близько 1100ºC.

Оскільки він піддається формуванню, його можна використовувати для виготовлення шматків різної величини та складності. У цьому типі заліза використовується чавун сірого типу, що надає йому стійкості та формуваності.

Вони мають більшу стійкість до корозії, ніж сталь. Також вони дешеві і щільні. Вони подають текучість при відносно низьких температурах, здатні заповнювати форми.

Вони також мають хороші властивості стиснення, але вони крихкі і ламаються перед вигином, тому вони не підходять для дуже складних шматочків.

Сіре залізо

Це найпоширеніший чавун, його сірий відтінок обумовлений наявністю графіту. Він має концентрацію вуглецю між 2,5% і 4%; крім того, він містить 1-3% силікону для стабілізації графіту.

Він має багато атрибутів основного чавуну, будучи дуже рідким. Вона негнучка і згинається незадовго до зламу.

Пластикове залізо

Вуглець додається у вигляді сферичного граніту в концентрації між 3,2% і 3,6%. Сферична форма Графіта надає йому більшу стійкість до ударів та ковкості, ніж сіре залізо, що дозволяє використовувати його в детальних та оброблених конструкціях.

Сталі

Вміст вуглецю між 0,03% і 1,76%. Серед його якостей - твердість, завзятість і стійкість до фізичних зусиль. Загалом вони легко іржавіють. Вони зварювані і можуть бути оброблені в куванні або механічно.

Вони також мають більшу твердість і меншу плинність, ніж литі праски. З цієї причини їм потрібні високі температури для течії у формах.

Сталь та її застосування

Існує кілька видів сталі, кожна з яких має різні види застосування:

Вуглецева або будівельна сталь

Концентрація вуглецю може змінюватися, встановлюючи чотири форми: м'яка сталь (0,25% вуглецю), напівсолодка сталь (0,35% вуглецю), напівтверда сталь (0,45% вуглецю) і тверда (0,5%) ).

Застосовується при виготовленні інструментів, сталевих листів, залізничних транспортних засобів, цвяхів, гвинтів, автомобілів і човнів.

Кремнієва сталь

Також називається електрична сталь або магнітна сталь. Його концентрація кремнію коливається в межах від 1% до 5%, Fe - від 95% до 99%, а вуглецю - 0,5%.

Крім того, додаються незначні кількості марганцю та алюмінію. Він відрізняється великою твердістю і високим електричним опором. Застосовується при виготовленні магнітів і електричних трансформаторів.

Оцинкована сталь

Він покритий цинковим покриттям, яке захищає його від іржі та корозії. Тому він корисний для виготовлення деталей труб та інструментів.

Нержавіюча сталь

Має склад Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) і C (0,2%). Він стійкий до іржі та корозії. Його використовують у виробництві столових приборів, а також різального матеріалу.

Марганцева сталь

Склад його становить Mn (10-18%), Fe (82-90%) та C (1,12%). Він твердий і стійкий до зносу. Використовується на рейкових поїздах, сейфах та обладунках.

Інварна сталь

Він має 36% Ni, 64% Fe і 0,5% вуглецю. Він має низький коефіцієнт розширення. Застосовується при побудові індикаторних ваг; наприклад: стрічкові заходи.

Список літератури

1. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. 8-е видання, НАВЧАЛЬНЕ НАВЧАННЯ.
2. Адміністратор. (19 вересня 2017 р.). Що таке залізо, звідки воно походить і скільки видів заліза існує. Отримано 22 квітня 2018 року з: termiser.com
3. Вікіпедія. (2018). Залізо. Отримано 22 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org
4. Метали. Загальні властивості. Видобуток та класифікація металів. Отримано 22 квітня 2018 року з: edu.xunta.gal
5. Хосе Феррер. (Січень 2018). Металургічна характеристика чорних і кольорових матеріалів. Отримано 22 квітня 2018 року з: steemit.com
6. Нариси, Великобританія. (Листопад 2013 р.). Основні структури чорних металів. Отримано 22 квітня 2018 року з: ukessays.com
7. Кданг. (7 липня 2011 р.). Залізна Альфа та Залізна Гамма. . Отримано 22 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (15 червня 2008 р.). Коси з нержавіючої сталі. . Отримано 22 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org