Metal Profil: Demir Özellikleri ve Özellikleri

Demirlerin insanlar tarafından kullanımı, yaklaşık 5000 yıl öncesine dayanıyor. Dünya kabuğunda en zengin ikinci metal elementtir ve öncelikle dünyanın en önemli yapısal malzemelerinden biri olan çelik üretmek için kullanılır.

Özellikler

• Atomik sembol: Fe
• Atom numarası: 26
• Eleman Kategorisi: Geçiş Metali
• Yoğunluk: 7. 874g / cm ' 3 ^{Erime Noktası: (2800 ° F 1538 ° C)}
• Kaynama Noktası: 2882 ° C (2882 ° C)
• Moh's Sertliği: 4

Özellikleri

Saf demir, ısı ve elektriği iyi yöneten gümüş renkli bir metaldir.

Demir sadece hematit, magnetit, ve siderit olarak demir cevheri gibi yer kabuğunda doğal olarak çok tek başına var çok reaktiftir.

Demirlerin karakteristik özelliklerinden bir tanesi, manyetik olarak güçlü olmasıdır. Güçlü bir manyetik alana maruz kalındığında, herhangi bir demir parçası manyetize edilebilir. Bilim adamları, dünyanın çekirdeğinin% 90 demirden oluştuğuna inanıyorlar. Bu demirin ürettiği manyetik güç, manyetik Kuzey ve Güney kutuplarını yaratan şeydir.

Tarihçe

Demir, demir içeren cevherlerin üstünde ahşap yanması sonucu keşfedildi ve ortaya çıkarıldı. Odunun içindeki karbon, cevher içindeki oksijenle reaksiyona girer ve yumuşak, yumuşak bir demir metal bırakırdı. Demir ergitme ve alet ve silah yapmak için demir kullanımı Mezopotamya'da (bugünkü Irak'ta) İ.Ö. 2700 - 3000 yılları arasında başladı. İzleyen 2000 yıl boyunca demir eritme bilgisi, Demir Çağı olarak bilinen bir dönemde doğuya doğru Avrupa'ya ve Afrika'ya yayılmıştı.

3'ten büyük ->

17. yüzyıldan itibaren, çelik üretmek için etkili bir yöntem 19. yüzyılın ortalarında keşfedilen kadar, demir giderek gemiler, köprüler ve binalar yapmak için yapısal malzeme olarak kullanılır. 1889'da inşa edilen Eyfel Kulesi, 7 milyon kilogram demir dövme demir kullanılarak üretildi.

Rust

Demirin en zahmetli özelliği, pas oluşum eğilimidir.

Pas (veya ferrik oksit), demir oksijene maruz kaldığında üretilen kahverengi, parçalanmış bir bileşiktir. Suda bulunan oksijen gazı, korozyon sürecini hızlandırır. Demir ferit oksidine ne kadar hızlı dönüşen pas hızı - suyun oksijen içeriği ve demirin yüzey alanı tarafından belirlenir. Tuzlu su, tatlı suya kıyasla daha fazla oksijen içerir; bu nedenle, tuzlu su demiri tatlı suya göre daha hızlı şekilde paslar.

Demiri oksijen açısından kimyasal olarak daha cazip olan diğer metallerle kaplaması (çinko gibi demirin çinko ile kaplanması işlemi "galvanizleme" olarak adlandırılır) kaplayarak pas önlenebilir. Bununla birlikte, paslanmaya karşı en etkili koruma metodu çelik kullanımıdır.

Çelik

Çelik, özelliklerini (mukavemet, korozyona karşı direnç, ısı toleransı vb. Iyileştirmek için kullanılan demir ve çeşitli metallerin bir alaşımıdır.) demir. Demir ile alaşımlanmış öğelerin türünü ve miktarını değiştirmek, farklı çelik türleri üretebilir.

En yaygın çelikler:

Karbon çelikleri, 0'dan 5-1'e kadar içerir. % 5 karbon. Bunlar en yaygın çeliklerdir ve otomatik gövdeler, gemi gövdeleri, bıçaklar, makineler ve her türlü yapısal destek için kullanılırlar.

1. Düşük alaşımlı çelikler,% 1-5 arasında diğer metalleri (çoğunlukla nikel veya tungsten) içerir. Nikel çeliği, yüksek seviyedeki gerilime dayanabiliyor ve böylece köprü yapımında ve bisiklet zincirleri yapmak için sıklıkla kullanılmaktadır. Tungsten çelikler, yüksek sıcaklık ortamlarında şekil ve dayanımlarını korurlar ve matkap ucu gibi darbeli, döner uygulamalarda kullanılırlar.
2. Diğer metallerin% 12-18'ini içeren yüksek alaşımlı çelikler, yüksek maliyetlerinden dolayı sadece özel uygulamalarda kullanılırlar. Yüksek alaşımlı bir çelik örneği, genellikle krom ve nikel içeren paslanmaz çeliktir, ancak çeşitli diğer metallerle de alaşımlanabilir. Paslanmaz çelik çok güçlüdür ve aşınmaya karşı çok dirençlidir.
3. Üretim

Çoğu demir dünyanın yüzeyinin yakınında bulunan cevherlerden üretilir. Modern ekstraksiyon teknikleri, yüksek bacaları (baca benzeri yapılar) ile karakterize edilen yüksek fırınları kullanmaktadır. Demir, kola (karbon açısından zengin kömür) ve kireç taşı (kalsiyum karbonat) ile birlikte istiflerin içine dökülür. Günümüzde demir cevheri, istifin içine girmeden önce normalde bir sinterleme süreci geçiriyor. Bu işlem 10-25 mm arası cevher parçaları oluşturur ve bunlar daha sonra kok ve kireç taşı ile karıştırılır.

Sinterlenmiş cevher, kola ve kireç taşı daha sonra 1800 ° C sıcaklıkta yanan yığa dökülür. Kok ısı kaynağı olarak yanıyor ve fırına atılan oksijen ile birlikte indirgeyici gaz karbon monoksit oluşumuna yardımcı oluyor. Kireç taşı cüruf oluşturmak için demir içindeki kirliliklerle karışır. Cüruf erimiş demir cevheri daha hafif, bu nedenle yüzeye yükselir ve kolayca çıkarılabilir. Daha sonra sıcak demir, pik demir üretmek için kalıplara döküldü veya doğrudan çelik üretimi için hazırlandı.

Domuz demiri halen 3-5 arasında bulunur. % 5 karbon, diğer kirliliklerle birlikte, kırılgan ve çalışılması güçtür. Dökme demir üretmek için pik demirdeki fosfor ve kükürt emisyonlarını düşürmek için çeşitli işlemler yapılır. % 0,25 karbon içeren ferforje, sert, dövülebilir ve kolayca kaynaklanır, ancak düşük karbonlu çelikten daha üretmek çok daha zahmetli ve pahalıdır.

2010 yılında küresel demir cevheri üretimi yaklaşık 2,4 milyar ton oldu. En büyük üretici olan Çin, tüm üretimin yaklaşık% 37,5'ini oluştururken, diğer büyük üreten ülkeler arasında Avustralya, Brezilya, Hindistan ve Rusya yer alıyor.

Uygulamalar

Demir bir zamanlar birincil yapısal malzemeydi, ancak pek çok uygulamada uzun zamandan beri yerini çelik kullandı. Yine de dökme demir, borularda ve silindir kafaları, silindir blokları ve vites kutuları gibi otomotiv parçaları yapmak için hala kullanılmaktadır. Ferforje, şarap rafları, mumluklar ve perde çubukları gibi ev dekor malzemeleri üretmek için hala kullanılmaktadır.

Kaynaklar

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

İnsan Hizmetinde Metaller . 11. Baskı (1998). Uluslararası İnce Demir Derneği.
Kaynak: www. dökme demir. org. uk
USGS. Madeni Eşya Özetleri: Demir ve Çelik (2011).
Kaynak: // mineraller. usgs. gov / mineraller / pub / emtia / demir _ & _ çelik