Ferrous Metals Struktur, Typen, Eigenschaften, Eigenschaften und Beispiel



Die Eisenmetalle sind jene, die Eisen (Fe) enthalten, sowie kleine Mengen anderer Metalle, die hinzugefügt werden, um ihren Legierungen bestimmte vorteilhafte Eigenschaften zu verleihen. Obwohl Eisen in mehreren Oxidationsstufen existieren kann, sind +2 (Eisen) und +3 (Eisen) die häufigsten.

Der Ausdruck "eisenhaltig" bezieht sich jedoch auf die Anwesenheit von Eisen unabhängig von seinem Oxidationszustand in dem Material. Eisen ist das vierthäufigste Element in der Erdkruste, aber global gesehen ist es das wichtigste irdische Element. Eisen- und Eisenmetalle haben historisch und industriell an der Entwicklung des Menschen teil.

Dies war aufgrund seiner großen Fülle und modifizierbaren Eigenschaften der Fall. Diese Eisenmetalle gehen von der Extraktion von Eisen aus mineralogischen Quellen aus, wie Hämatit (Fe2O3), Magnetit (Glaube3O4) und die Siderita (FeCO3). Aufgrund der Ausbeute sind diese Oxide bei der Eisenverarbeitung stärker erwünscht.

Das obere Bild zeigt eine glühende "Feuerzunge" aus Gusseisen. Von allen Eisenmetallen besteht das wichtigste aus einer Eisenlegierung mit geringen Mengen an zugesetztem Kohlenstoff: Stahl.

Index

  • 1 Struktur
  • 2 Eigenschaften und Eigenschaften
  • 3 Beispiele
    • 3.1 Geschmiedetes oder süßes Eisen
    • 3.2 Roheisen oder Roheisen
    • 3.3 Reines Eisen
    • 3.4 Guss oder Gusseisen (Gießereien)
    • 3.5 Graues Eisen
    • 3.6 Sphäroguss
    • 3.7 Stähle
  • 4 Stahl und seine Anwendungen
    • 4.1 Kohlenstoff oder Baustahl
    • 4.2 Siliziumstahl
    • 4.3 Verzinkter Stahl
    • 4.4 Rostfreier Stahl
    • 4.5 Manganstahl
    • 4.6 Invarstahl
  • 5 Referenzen

Struktur

Da Eisen der Hauptbestandteil von Eisenmetallen ist, bestehen ihre Strukturen aus kristallinen Deformationen ihres reinen Feststoffs.

Folglich sind Eisenlegierungen wie Stahl nicht mehr als der interstitielle Einschluss anderer Atome in der Kristallanordnung von Eisen.

Was ist das Arrangement? Eisen bildet Allotrope (unterschiedliche feste Strukturen) entsprechend der Temperatur, der es ausgesetzt ist, und verändert seine magnetischen Eigenschaften. So präsentiert es bei Raumtemperatur ein bcc-Array, auch bekannt als Alpha-Eisen (der Würfel links, oberes Bild).

Stattdessen zeigt die Anordnung in einem Bereich hoher Temperaturen (912-1394 (ºC)) ccp oder fcc: das Eisen-Gamma (der Würfel auf der rechten Seite). Sobald diese Temperatur überschritten ist, kehrt das Eisen in die bcc-Form zurück, um schließlich zu schmelzen.

Diese Änderung der Alpha-Gamma-Struktur wird als Phasenumwandlung bezeichnet. Die Gamma-Phase kann Kohlenstoffatome "einfangen", die Alpha-Phase hingegen nicht.

Im Falle von Stahl kann seine Struktur somit als Gruppen von Eisenatomen, die ein Kohlenstoffatom umgeben, sichtbar gemacht werden.

Auf diese Weise hängt die Struktur der Eisenmetalle von der Verteilung der Eisenphasen und der Atome anderer Spezies im Festkörper ab.

Eigenschaften und Eigenschaften

Reines Eisen ist ein weiches und sehr duktiles Metall, das sehr empfindlich gegenüber Korrosion und Oxidation externer Faktoren ist. Wenn es jedoch andere Anteile eines anderen Metalls oder Kohlenstoffs enthält, erhält es neue Eigenschaften und Eigenschaften.

Tatsächlich sind es diese Veränderungen, die Eisenmetalle für unzählige Anwendungen nützlich machen.

Die Eisenlegierungen sind im Allgemeinen beständig, haltbar und zäh, von hellgrauen Farben und mit magnetischen Eigenschaften.

Beispiele

Schmiedeeisen oder süß

Es hat einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,03%. Es ist silberfarben, oxidiert leicht und riss innen. Darüber hinaus ist es duktil und formbar, ein guter elektrischer Leiter und schwierig zu schweißen.

Es ist die Art von Eisenmetall, die der Mensch zuerst bei der Herstellung von Waffen, Utensilien und Konstruktionen verwendete. Derzeit in Platten, Nieten, Gittern usw. Da es sich um einen guten elektrischen Leiter handelt, wird es im Kern von Elektromagneten verwendet.

Eisen im Roh- oder Gusseisen

Im Anfangsprodukt von Hochöfen enthält es 3-4% Kohlenstoff und Spuren anderer Elemente wie Silizium, Magnesium und Phosphor. Seine Hauptanwendung besteht darin, in die Produktion anderer Eisenmetalle einzugreifen.

Reines Eisen

Es ist ein grauweißes Metall mit magnetischen Eigenschaften. Trotz seiner Härte ist es brüchig und brüchig. Sein Schmelzpunkt ist hoch (1500 ºC) und oxidiert schnell.

Es ist ein guter elektrischer Leiter, daher wird es in elektrischen und elektronischen Bauteilen verwendet. Für den Rest ist es von geringem Nutzen.

Gusseisen oder Gusseisen (Gießereien)

Sie haben einen hohen Kohlenstoffgehalt (zwischen 1,76% und 6,67%). Sie sind härter als Stahl, aber zerbrechlicher. Sie schmelzen bei einer niedrigeren Temperatur als reines Eisen, etwa 1100 ºC.

Weil es formbar ist, können damit Teile unterschiedlicher Größe und Komplexität hergestellt werden. Bei dieser Art von Eisen wird Grauguss verwendet, der ihm Stabilität und Formbarkeit verleiht.

Sie haben eine größere Korrosionsbeständigkeit als Stahl. Außerdem sind sie billig und dicht. Sie weisen eine Fluidität bei relativ niedrigen Temperaturen auf und können die Formen füllen.

Außerdem haben sie gute Kompressionseigenschaften, aber sie sind zerbrechlich und brechen vor dem Biegen, so dass sie nicht für sehr aufwendige Stücke funktionieren.

Graues Eisen

Es ist das am häufigsten verwendete Gusseisen, sein grauer Farbton aufgrund der Anwesenheit von Graphit. Es hat eine Kohlenstoffkonzentration zwischen 2,5% und 4%; Zusätzlich enthält es 1-3% Silikon, um den Graphit zu stabilisieren.

Es zeigt viele der Eigenschaften der grundlegenden Gusseisen, die von hoher Flüssigkeit sind. Es ist unflexibel und beugt sich kurz vor dem Bruch.

Duktiles Eisen

Kohlenstoff wird in Form von kugelförmigem Granit in einer Konzentration zwischen 3,2% und 3,6% zugegeben. Die Kugelform des Graphits verleiht ihm eine höhere Beständigkeit gegen Stöße und Formbarkeit als Grauguss, was seine Verwendung in detaillierten Designs und mit Rändern ermöglicht.

Stähle

Kohlenstoffgehalt zwischen 0,03% und 1,76%. Zu seinen Eigenschaften zählen Härte, Zähigkeit und Widerstand gegen körperliche Anstrengung. Im Allgemeinen oxidieren sie leicht. Sie sind schweißbar und können in der Schmiede oder mechanisch bearbeitet werden.

Außerdem haben sie eine größere Härte und weniger Fluidität als Gusseisen. Aus diesem Grund müssen sie hohe Temperaturen in den Formen fließen.

Stahl und seine Anwendungen

Es gibt verschiedene Arten von Stahl mit unterschiedlichen Anwendungen:

Kohlenstoffstahl oder Konstruktion

Die Konzentration von Kohlenstoff kann variieren und vier Formen annehmen: Weichstahl (0,25% Kohlenstoff), Halbhartstahl (0,35% Kohlenstoff), halbhartem Stahl (0,45% Kohlenstoff) und hart (0,5%) ).

Es wird bei der Entwicklung von Werkzeugen, Stahlblechen, Schienenfahrzeugen, Nägeln, Schrauben, Autos und Booten eingesetzt.

Siliziumstahl

Auch als Elektrostahl oder Magnetstahl bezeichnet. Seine Siliziumkonzentration variiert zwischen 1% und 5%, Fe variiert zwischen 95% und 99% und Kohlenstoff hat 0,5%.

Zusätzlich werden geringe Mengen an Mangan und Aluminium zugegeben. Es hat eine große Härte und einen hohen elektrischen Widerstand. Es wird bei der Herstellung von Magneten und elektrischen Transformatoren verwendet.

Verzinkter Stahl

Es ist mit einer Zinkschicht überzogen, die es vor Oxidation und Korrosion schützt. Daher ist es nützlich für die Herstellung von Rohrteilen und Werkzeugen.

Edelstahl

Es hat eine Zusammensetzung von Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) und C (0,2%). Es ist beständig gegen Oxidation und Korrosion. Es wird in der Herstellung von Besteck sowie Schneidstoff verwendet.

Manganstahl

Seine Zusammensetzung ist Mn (10-18%), Fe (82-90%) und C (1,12%). Es ist hart und widerstandsfähig gegen Verschleiß. Es wird auf Eisenbahnschienen, Safes und Rüstungen verwendet.

Invar Stahl

Es enthält 36% Ni, 64% Fe und 0,5% Kohlenstoff. Es hat einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten. Es wird bei der Konstruktion von Indikatorwaagen verwendet; zum Beispiel: Bandmaße.

Referenzen

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