Melno metālu struktūra, veidi, īpašības, īpašības un piemērs



The melnie metāli ir tie, kas satur dzelzi (Fe), kā arī nelielus citu metālu daudzumus, kas tiek pievienoti, lai nodrošinātu sakausējumiem noteiktu labvēlīgu īpašību. Lai gan dzelzs var pastāvēt vairākos oksidācijas stāvokļos, visbiežāk sastopami +2 (dzelzs) un +3 (dzelzs).

Tomēr termins "dzelzs" attiecas uz dzelzs klātbūtni neatkarīgi no tā oksidācijas stāvokļa materiālā. Dzelzs ir ceturtais bagātīgākais elements zemes garozā, bet pasaulē tas ir galvenais zemes elements. Tāpēc vēsturiski un rūpnieciski melnie metāli ir piedalījušies cilvēka evolūcijā.

Tas ir noticis, pateicoties tās lielajai pārpilnībai un modificējamām īpašībām. Šie melnie metāli sākas no dzelzs ekstrakcijas no mineraloģiskiem avotiem, piemēram: hematīts (Fe2O3), magnetīts (Faith3O4) un siderita (FeCO)3). Pateicoties sniegumam, šie oksīdi ir vairāk vēlami dzelzs apstrādē.

Augšējā attēlā redzams kvēlspuldzes "ugunsgrēks" čuguns. No visiem melnajiem metāliem vissvarīgākais ir dzelzs sakausējums ar nelielu daudzumu oglekļa: tērauds.

Indekss

  • 1 Struktūra
  • 2 Raksturojums un īpašības
  • 3 Piemēri
    • 3.1. Kalti vai saldie dzelži
    • 3.2. Neapstrādāts dzelzs vai čuguns
    • 3.3 Tīrs dzelzs
    • 3.4. Lietie vai čuguna (lietuves)
    • 3.5 Pelēks dzelzs
    • 3.6. Kaļamais čuguns
    • 3.7 Tērauds
  • 4 Tērauds un tā pielietojumi
    • 4.1 Oglekļa vai celtniecības tērauds
    • 4.2 Silīcija tērauds
    • 4.3 Cinkots tērauds
    • 4.4 Nerūsējošais tērauds
    • 4.5 Mangāna tērauds
    • 4.6 Invar tērauds
  • 5 Atsauces

Struktūra

Tā kā dzelzs ir melno metālu galvenā sastāvdaļa, to konstrukcijas sastāv no tīras cietas kristāliskas deformācijas.

Līdz ar to dzelzs sakausējumi, piemēram, tērauds, ir tikai citu atomu intersticiāla iekļaušana kristāliskā dzelzs iekārtā..

Kāda ir šī vienošanās? Dzelzs veido allotropes (dažādas cietas struktūras) atkarībā no temperatūras, kurā tas ir pakļauts, mainot tā magnētiskās īpašības. Tātad istabas temperatūrā tā attēlo bcc masīvu, kas pazīstams arī kā alfa-dzelzs (kubs kreisajā pusē, augšējais attēls).

Tomēr dažādās augstās temperatūrās (912-1394 (ºC)) izkārtojums parāda ccp vai fcc: dzelzs-gammu (kubu labajā pusē). Kad šī temperatūra ir pārsniegta, dzelzs atgriežas pie bcc formas, lai beidzot izkausētu.

Šī alfa-gamma struktūras maiņa ir pazīstama kā fāzes transformācija. Gamma fāze spēj "ieslodzīt" oglekļa atomus, bet alfa fāze nav.

Tādējādi tērauda gadījumā tā struktūru var vizualizēt kā dzelzs atomu kopas, kas apņem oglekļa atomu.

Tādā veidā melno metālu struktūra ir atkarīga no dzelzs fāžu un citu sugu atomu sadalīšanās cietā vielā.

Raksturojums un īpašības

Tīrs dzelzs ir mīksts un ļoti elastīgs metāls, kas ir ļoti jutīgs pret koroziju un ārējo faktoru oksidēšanos. Tomēr, ja tā ietver dažādas metāla vai oglekļa proporcijas, tā iegūst jaunas īpašības un īpašības.

Faktiski tieši šīs izmaiņas padara melno metālu noderīgu neskaitāmiem lietojumiem.

Melnie sakausējumi parasti ir izturīgi, izturīgi un izturīgi, spilgti pelēki un ar magnētiskām īpašībām.

Piemēri

Kaltas dzelzs vai salds

Tā oglekļa saturs ir mazāks par 0,03%. Tā ir sudraba krāsa, viegli oksidējas un plaisas iekšēji. Turklāt tas ir elastīgs un veidojams, labs elektrības vadītājs un grūti metināms.

Tas ir melno metālu veids, ko cilvēks vispirms izmantoja ieroču, piederumu un konstrukciju ražošanā. Pašlaik tiek izmantotas plāksnēs, kniedes, režģos utt. Tā kā tas ir labs elektrības vadītājs, tas tiek izmantots elektromagnētu kodolā.

Dzelzs neapstrādātā vai čuguna

Sākotnējā domnas krāsnī tā satur 3-4% oglekļa un citu elementu, piemēram, silīcija, magnija un fosfora, pēdas. Tās galvenais izmantojums ir iejaukties citu melno metālu ražošanā.

Tīrs dzelzs

Tas ir pelēcīgi balts metāls ar magnētiskām īpašībām. Neskatoties uz tās cietību, tā ir trausla un trausla. Tās kušanas temperatūra ir augsta (1500 ° C.) Un ātri oksidējas.

Tas ir labs elektrības vadītājs, tāpēc to izmanto elektriskās un elektroniskās detaļās. Attiecībā uz pārējo tas ir maz noderīgs.

Čuguns vai čuguns (lietuves)

Tiem ir augsts oglekļa saturs (no 1,76% līdz 6,67%). Tie ir grūtāk nekā tērauds, bet trauslāki. Tie izkausē zemāku temperatūru nekā tīra dzelzs, aptuveni 1100 ° C.

Tā kā tas ir veidojams, ar to var izgatavot dažāda lieluma un sarežģītības gabalus. Šāda veida dzelzs tiek izmantots pelēkā čuguna veidā, kas nodrošina stabilitāti un veidojamību.

Tiem ir lielāka izturība pret koroziju nekā tērauds. Turklāt tie ir lēti un blīvi. Tiem ir šķidrums relatīvi zemās temperatūrās un var aizpildīt veidnes.

Viņiem ir arī labas saspiešanas īpašības, bet tās ir trauslas un salauztas pirms saliekšanas, tāpēc tās nedarbojas ļoti izstrādātiem gabaliem.

Pelēks dzelzs

Tas ir visizplatītākais čuguns, tā pelēks nokrāsa grafīta klātbūtnes dēļ. Tā oglekļa koncentrācija ir no 2,5% līdz 4%; turklāt tas satur 1-3% silikona, lai stabilizētu grafītu.

Tā attēlo daudzus pamata čuguna atribūtus, kas ir ļoti mainīgi. Tas ir neelastīgs un neilgi pirms salauzšanās.

Kaļamā čuguna

Oglekli pievieno sfēriska granīta veidā, koncentrācijā no 3,2% līdz 3,6%. Grafīta sfēriskā forma nodrošina lielāku izturību pret triecieniem un malām, nekā pelēks dzelzs, kas ļauj to izmantot detalizētos dizainos ar malām.

Tēraudi

Oglekļa saturs no 0,03% līdz 1,76%. Starp tās īpašībām ir cietība, izturība un izturība pret fiziskiem centieniem. Kopumā tie viegli oksidējas. Tie ir metināmi, un tos var apstrādāt malā vai mehāniski.

Turklāt tiem ir lielāka cietība un mazāk šķidruma nekā lietie gludekļi. Šī iemesla dēļ tām ir nepieciešamas augstas temperatūras, lai plūsma veidnēs.

Tērauds un tā pielietojumi

Ir vairāki tērauda veidi, katrs ar dažādiem lietojumiem:

Oglekļa tērauds vai konstrukcija

Oglekļa koncentrācija var mainīties, nosakot četrus veidus: viegls tērauds (0,25% ogleklis), pussaldais tērauds (0,35% oglekļa), puscietais tērauds (0,45% ogleklis) un ciets (0,5%) ).

To izmanto instrumentu, tērauda loksņu, dzelzceļa transportlīdzekļu, naglu, skrūvju, automašīnu un laivu attīstībā.

Silīcija tērauds

To sauc arī par elektrisko tērauda vai magnētisko tēraudu. Tā silīcija koncentrācija svārstās no 1% līdz 5%, Fe svārstās no 95% līdz 99%, un ogleklim ir 0,5%..

Turklāt pievieno nelielu daudzumu mangāna un alumīnija. Tam ir liela cietība un augsta elektriskā pretestība. To izmanto magnētu un elektrisko transformatoru ražošanā.

Cinkots tērauds

Tas ir pārklāts ar cinka pārklājumu, kas pasargā to no oksidēšanās un korozijas. Tāpēc tas ir noderīgs cauruļu detaļu un instrumentu ražošanai.

Nerūsējošais tērauds

Tā sastāvs ir Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) un C (0,2%). Tas ir izturīgs pret oksidāciju un koroziju. To izmanto gan galda piederumu, gan griešanas materiālu ražošanā.

Mangāna tērauds

Tās sastāvs ir Mn (10-18%), Fe (82-90%) un C (1,12%). Tas ir ciets un izturīgs pret nodilumu. To izmanto vilcienu sliedēm, seifiem un bruņām.

Invar tērauds

Tā satur 36% Ni, 64% Fe un 0,5% oglekļa. Tam ir zems izplešanās koeficients. To izmanto indikatoru skalu konstruēšanai; piemēram: lentes izmēri.

Atsauces

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Ķīmija 8. izdevums, CENGAGE Learning.
  2. Admin (2017. gada 19. septembris). Kas ir dzelzs, no kurienes tas nāk un cik daudz dzelzs veidu ir? Saturs iegūts 2018. gada 22. aprīlī no: termiser.com
  3. Vikipēdija. (2018). Dzelzs. Saturs iegūts 2018. gada 22. aprīlī no: en.wikipedia.org
  4. Metāli. Vispārīgās īpašības. Metālu ieguve un klasifikācija. Saturs iegūts 2018. gada 22. aprīlī no: edu.xunta.gal
  5. Jose Ferrer. (2018. gada janvāris). Melno un nerrealizēto materiālu metalurģiskais raksturojums. Saturs iegūts 2018. gada 22. aprīlī no: steemit.com
  6. Eseja, Apvienotā Karaliste. (2013. gada novembris). Melno metālu pamatstruktūras. Saturs iegūts 2018. gada 22. aprīlī no: ukessays.com
  7. Cdang (2011. gada 7. jūlijs). Dzelzs Alfa un dzelzs gamma. [Attēls] Saturs iegūts 2018. gada 22. aprīlī no: commons.wikimedia.org
  8. Vlodi. (2008. gada 15. jūnijs). Nerūsējošā tērauda auklas. [Attēls] Saturs iegūts 2018. gada 22. aprīlī no: commons.wikimedia.org