โครงสร้างโลหะประเภทและลักษณะของเหล็กเฟอร์รัสและตัวอย่าง

โลหะเหล็ก เป็นโลหะที่มีธาตุเหล็ก (Fe) รวมทั้งโลหะอื่น ๆ จำนวนเล็กน้อยที่ถูกเติมเข้าไปเพื่อให้คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ต่อโลหะผสมของพวกมัน ถึงแม้ว่าเหล็กจะมีอยู่ในสถานะออกซิเดชันหลายอย่าง แต่ +2 (เหล็ก) และ +3 (เฟอร์ริก) เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด.

อย่างไรก็ตามคำว่า "เหล็ก" หมายถึงการปรากฏตัวของเหล็กโดยไม่คำนึงถึงสถานะออกซิเดชันของมันในวัสดุ เหล็กเป็นธาตุที่มีมากที่สุดเป็นอันดับสี่ในเปลือกโลก แต่ทั่วโลกเป็นองค์ประกอบหลักของโลก ดังนั้นโลหะเหล็กในอดีตและอุตสาหกรรมจึงมีส่วนร่วมในวิวัฒนาการของมนุษย์.

นี่เป็นกรณีที่เกิดขึ้นเนื่องจากมีความอุดมสมบูรณ์และคุณสมบัติที่แก้ไขได้ โลหะเหล็กเหล่านี้เริ่มต้นจากการสกัดเหล็กจากแหล่งแร่วิทยาเช่น: hematite (Fe₂O₃) magnetite (ศรัทธา₃O₄) และ siderita (FeCO₃) เนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานออกไซด์เหล่านี้ต้องการการแปรรูปเหล็กมากกว่า.

ภาพด้านบนแสดงเหล็กหล่อ "ลิ้นไฟ" โลหะที่เป็นเหล็กทั้งหมดที่สำคัญที่สุดประกอบด้วยโลหะผสมเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นเล็กน้อย: เหล็ก.

ดัชนี

• 1 โครงสร้าง
• 2 ลักษณะและคุณสมบัติ
• 3 ตัวอย่าง
  • 3.1 เหล็กหลอมหรือเหล็กหวาน
  • 3.2 เหล็กดิบหรือเหล็กหมู
  • 3.3 ธาตุเหล็กบริสุทธิ์
  • 3.4 เหล็กหล่อหรือโรงหล่อ
  • 3.5 เหล็กสีเทา
  • 3.6 เหล็กดัด
  • 3.7 เหล็กกล้า
• 4 เหล็กและการใช้งาน
  • 4.1 คาร์บอนหรือเหล็กก่อสร้าง
  • 4.2 เหล็กซิลิคอน
  • 4.3 เหล็กชุบสังกะสี
  • 4.4 เหล็กกล้าไร้สนิม
  • 4.5 เหล็กแมงกานีส
  • 4.6 Invar steel
• 5 อ้างอิง

โครงสร้าง

เนื่องจากเหล็กเป็นองค์ประกอบหลักของโลหะเหล็กโครงสร้างของพวกเขาประกอบด้วยการเปลี่ยนรูปผลึกของของแข็งบริสุทธิ์.

ดังนั้นโลหะผสมเหล็กเช่นเหล็กจึงไม่เกินการรวมตัวกันของอะตอมอื่น ๆ ในการจัดเรียงผลึกผลึก.

ข้อตกลงนี้คืออะไร? เหล็กก่อให้เกิด allotropes (โครงสร้างที่เป็นของแข็งที่แตกต่างกัน) ตามอุณหภูมิที่มีการสัมผัสทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ดังนั้นที่อุณหภูมิห้องจะนำเสนออาร์เรย์ bcc หรือที่เรียกว่าอัลฟา - เหล็ก (ลูกบาศก์ด้านซ้ายภาพบนสุด).

อย่างไรก็ตามในช่วงอุณหภูมิสูง (912-1394 (ºC)) การจัดเรียงจะแสดง ccp หรือ fcc: iron-gamma (ลูกบาศก์ทางด้านขวา) เมื่ออุณหภูมิสูงกว่านี้เหล็กจะกลับคืนสู่รูปแบบ bcc เพื่อละลายในที่สุด.

การเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างอัลฟาแกมมานี้เรียกว่าการแปลงเฟส ช่วงแกมม่าสามารถ“ กักขัง” อะตอมคาร์บอนได้ในขณะที่เฟสอัลฟาไม่ได้.

ดังนั้นในกรณีของเหล็กโครงสร้างของมันสามารถมองเห็นเป็นชุดของอะตอมเหล็กที่ล้อมรอบอะตอมของคาร์บอน.

ด้วยวิธีนี้โครงสร้างของโลหะเหล็กขึ้นอยู่กับการกระจายของเฟสเหล็กและอะตอมของสายพันธุ์อื่น ๆ ในของแข็ง.

ลักษณะและคุณสมบัติ

เหล็กบริสุทธิ์เป็นโลหะอ่อนและเหนียวมากมีความไวสูงต่อการกัดกร่อนและการเกิดออกซิเดชันของปัจจัยภายนอก อย่างไรก็ตามเมื่อมันมีสัดส่วนที่แตกต่างกันของโลหะหรือคาร์บอนอื่นจะได้คุณสมบัติและคุณสมบัติใหม่.

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้โลหะเหล็กมีประโยชน์สำหรับการใช้งานนับไม่ถ้วน.

โลหะผสมเหล็กโดยทั่วไปจะมีความทนทานและทนทานสีเทาสดใสและมีคุณสมบัติแม่เหล็ก.

ตัวอย่าง

เหล็กดัดหรือหวาน

มีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 0.03% มันเป็นสีเงินออกซิไดซ์ได้ง่ายและแตกภายใน นอกจากนี้ยังมีความเหนียวและขึ้นรูปเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีและเชื่อมได้ยาก.

เป็นโลหะประเภทเหล็กที่มนุษย์ใช้ครั้งแรกในการผลิตอาวุธเครื่องใช้และสิ่งก่อสร้าง ที่ใช้ในปัจจุบันในแผ่นหมุด, ขัดแตะ, ฯลฯ เนื่องจากเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีจึงถูกใช้ในแกนแม่เหล็กไฟฟ้า.

เหล็กในเหล็กหยาบหรือเหล็กหล่อ

ในผลิตภัณฑ์เริ่มต้นของเตาหลอมระเบิดมันมีคาร์บอน 3-4% และร่องรอยขององค์ประกอบอื่น ๆ เช่นซิลิคอนแมกนีเซียมและฟอสฟอรัส การใช้งานหลักคือการแทรกแซงในการผลิตโลหะเหล็กอื่น ๆ.

ธาตุเหล็กบริสุทธิ์

มันเป็นโลหะสีขาวอมเทาที่มีคุณสมบัติแม่เหล็ก แม้จะมีความแข็ง แต่ก็เปราะบางและเปราะ จุดหลอมเหลวสูง (1500 ºC.) และออกซิไดซ์อย่างรวดเร็ว.

มันเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีดังนั้นจึงใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ สำหรับส่วนที่เหลือจะใช้น้อย.

เหล็กหล่อหรือเหล็กหล่อ (โรงหล่อ)

มีปริมาณคาร์บอนสูง (ระหว่าง 1.76% และ 6.67%) มันแข็งกว่าเหล็ก แต่เปราะบางกว่า พวกเขาละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าเหล็กบริสุทธิ์ประมาณ 1100 ºC.

เนื่องจากสามารถขึ้นรูปได้ชิ้นงานที่มีขนาดและความซับซ้อนต่างกันจึงสามารถทำการผลิตได้ เหล็กหล่อชนิดสีเทาใช้ในเหล็กประเภทนี้ซึ่งให้ความเสถียรและความสามารถในการขึ้นรูป.

พวกเขามีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้า นอกจากนี้พวกเขามีราคาถูกและหนาแน่น พวกเขามีการไหลที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำและสามารถเติมแม่พิมพ์.

นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติในการบีบอัดที่ดี แต่มีความเปราะบางและแตกหักก่อนที่จะทำการดัดงอดังนั้นจึงไม่สามารถใช้งานได้กับชิ้นงานที่ซับซ้อนมาก.

เหล็กสีเทา

มันเป็นเหล็กหล่อที่พบมากที่สุดมันเป็นสีเทาเนื่องจากมีกราไฟท์ มันมีความเข้มข้นของคาร์บอนอยู่ระหว่าง 2.5% ถึง 4%; นอกจากนี้ยังมีซิลิโคน 1-3% เพื่อสร้างเสถียรภาพของกราไฟท์.

มันแสดงคุณสมบัติหลายอย่างของเตารีดเหล็กหล่อพื้นฐานมีความลื่นสูง มีความยืดหยุ่นและโค้งงอไม่นานก่อนที่จะแตก.

เหล็กดัด

คาร์บอนถูกเพิ่มเข้ามาในรูปของหินแกรนิตทรงกลมที่ความเข้มข้นระหว่าง 3.2% และ 3.6% รูปทรงกลมของกราไฟต์ให้ความต้านทานต่อแรงกระแทกและการทำให้นิ่มกว่าเหล็กสีเทาซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานในการออกแบบที่มีรายละเอียดพร้อมขอบ.

เหล็ก

ปริมาณคาร์บอนระหว่าง 0.03% ถึง 1.76% ในบรรดาคุณสมบัติของมันคือความแข็งความดื้อรั้นและความต้านทานต่อความพยายามทางกายภาพ โดยทั่วไปแล้วพวกมันจะออกซิไดซ์ได้ง่าย พวกเขาสามารถเชื่อมได้และสามารถประมวลผลในการปลอมแปลงหรือกลไก.

นอกจากนี้ยังมีความแข็งและการไหลน้อยกว่าเหล็กหล่อ ด้วยเหตุนี้พวกเขาต้องการอุณหภูมิสูงในการไหลของแม่พิมพ์.

เหล็กและการใช้งาน

เหล็กมีหลายประเภทแต่ละประเภทมีการใช้งานที่แตกต่างกัน:

เหล็กกล้าคาร์บอนหรือการก่อสร้าง

ความเข้มข้นของคาร์บอนสามารถแตกต่างกันสร้างสี่รูปแบบ: เหล็กอ่อน (คาร์บอน 0.25%), เหล็กกึ่งหวาน (คาร์บอน 0.35%), เหล็กกึ่งแข็ง (0.45% คาร์บอน) และแข็ง (0.5%) ).

มันถูกใช้ในการพัฒนาเครื่องมือเหล็กแผ่นยานพาหนะรถไฟตะปูสกรูรถยนต์และเรือ.

เหล็กซิลิคอน

เรียกอีกอย่างว่าเหล็กไฟฟ้าหรือเหล็กแม่เหล็ก ความเข้มข้นของซิลิกอนนั้นแตกต่างกันระหว่าง 1% ถึง 5% Fe แตกต่างกันระหว่าง 95% และ 99% และคาร์บอนมี 0.5%.

นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มแมงกานีสและอลูมิเนียมในปริมาณเล็กน้อย มันมีความแข็งที่ดีและความต้านทานไฟฟ้าสูง มันถูกใช้ในการผลิตแม่เหล็กและหม้อแปลงไฟฟ้า.

เหล็กชุบสังกะสี

มันถูกปกคลุมด้วยการเคลือบสังกะสีที่ช่วยปกป้องมันจากการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน ดังนั้นจึงมีประโยชน์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนท่อและเครื่องมือ.

เหล็กกล้าไร้สนิม

มันมีองค์ประกอบของ Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) และ C (0.2%) มันทนต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน มันถูกใช้ในการผลิตมีดรวมทั้งวัสดุตัด.

เหล็กแมงกานีส

องค์ประกอบของมันคือ Mn (10-18%), Fe (82-90%) และ C (1.12%) มันยากและทนต่อการสึกหรอ มันถูกใช้กับรางรถไฟตู้นิรภัยและชุดเกราะ.

เหล็ก Invar

นำเสนอ 36% Ni, 64% Fe และคาร์บอน 0.5% มันมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ มันถูกใช้ในการก่อสร้างเครื่องชั่งตัวบ่งชี้; ตัวอย่างเช่น: เทปวัด.

การอ้างอิง

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี 8th, CENGAGE การเรียนรู้.
2. ผู้ดูแลระบบ (19 กันยายน 2017) เหล็กคืออะไรมันมาจากไหนและมีเหล็กกี่ชนิด? สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: termiser.com
3. วิกิพีเดีย (2018) เหล็ก สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: en.wikipedia.org
4. โลหะ คุณสมบัติทั่วไป การสกัดและการจำแนกประเภทของโลหะ สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer (มกราคม 2561) การจำแนกลักษณะทางโลหะของวัสดุเหล็กและอโลหะ สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: steemit.com
6. บทความสหราชอาณาจักร (พฤศจิกายน 2013) โครงสร้างพื้นฐานของโลหะเหล็ก สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: ukessays.com
7. Cdang (7 กรกฎาคม 2011) Iron Alfa & Iron Gamma [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org
8. วโลดี้ (15 มิถุนายน 2551) Braids สแตนเลส [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org