Сплавы железа: состав, структура, свойства, применение, производство

Какова температура кипения железа

Температура плавления
химически чистого железа составляет 1539 o C. Технически чистое железо, полученное в результате окислительного рафинирования, содержит определенное количество кислорода, растворенного в металле. По этой причине температура плавления снижается до 1530 o C.

Температура плавления стали всегда ниже температуры плавления железа из-за наличия в нем примесей. Растворенные в железе металлы (Mn, Cr, Ni. Co, Mo, V и др.) понижают температуру плавления металла на 1 — 3 °С в расчете на 1 % введенного элемента, а элементы из группы металлоидов (С , O, S, P и др.) при 30 — 80 o C.

В течение большей части общего времени плавки температура плавления металла изменяется в основном за счет изменения содержания углерода. При содержании углерода 0,1 — 1,2 %, характерном для доводки расплава в сталеплавильных агрегатах, температуру плавления металла можно с достаточной для практических целей точностью оценить по уравнению

Теплота плавления железа

составляет 15200 Дж/моль или 271,7 кДж/кг.

Читайте также: Газогенератор с автоматическим запуском необходим при проблемах с электричеством

Температура кипения железа

в публикациях последних лет она дается равной 2735 o C. Однако опубликованы результаты исследований, согласно которым температура кипения железа значительно выше (до 3230 o C).

Теплота парообразования железа

составляет 352,5 кДж/моль или 6300 кДж/кг.

Давление насыщенного пара железа

(PFe, Па) можно оценить по уравнению

где Т — температура металла, К.

Приведены результаты расчета давления насыщенных паров железа при различных температурах, а также запыленности окислительной газовой фазы над металлом (X

, г/м 3) представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

– Давление насыщенных паров железа и содержание пыли в газах при различных температурах

По действующим санитарным нормам содержание пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, не должно превышать 0,1 г/м 3 . Из данных таблицы 1.1 видно, что при 1600 °С запыленность газов над открытой поверхностью металла выше допустимых значений. Поэтому необходимо очищать газы от пыли, которая в основном состоит из оксидов железа.

Динамическая вязкость

. Коэффициент динамической вязкости жидкости () определяется из соотношения

где F — сила взаимодействия двух движущихся слоев, Н;

Читайте также: Сталь 09Г2с: расшифровка, характеристики и область применения

S – площадь контакта между слоями, м2 ;

– градиент скорости слоев жидкости по нормали к направлению потока, с-1 .

Динамическая вязкость ферросплавов обычно колеблется в пределах 0,001 — 0,005 Па•с. Величина зависит от температуры и содержания примесей, в основном углерода. При перегреве металла выше температуры плавления выше 25 — 30°С влияние температуры не существенно.

Кинематическая вязкость

жидкость — это скорость передачи импульса в единице массового расхода. Значение определяется из уравнения

где — плотность жидкости, кг/м 3 .

Величина динамической вязкости жидкого чугуна близка к 6•10 -7 м 2 /с.

Плотность железа

при 1550 — 1650 °С она составляет 6700 — 6800 кг/м 3 . При температуре кристаллизации плотность жидкого металла близка к 6850 кг/м 3 . Плотность твердого железа при температуре кристаллизации 7450 кг/м 3 , при комнатной температуре — 7800 кг/м 3 .

Из обычных примесей наибольшее влияние на плотность расплавов железа оказывают углерод и кремний, понижая ее. Поэтому обычный по составу жидкий чугун имеет плотность 6200 — 6400 кг/м 3 , твердый при комнатной температуре — 7000 — 7200 кг/м 3 .

Месторождения

Наиболее известное и крупное месторождение этого типа находится на острове Диско у берегов Западной Гренландии (Овифак, Асук и др.) В базальтах вместе с россыпью наблюдаются крупные скопления массой до 25 т. Базальты содержат сферические включения графита с анортитом, гизингеритом, пирротином, шрейберзитом, шпинелью; железо представляет собой разновидность феррита, бедного никелем. В базальтах Буле близ Касселя (Германия) естественное железо — феррит — наблюдается в виде разветвленных образований и конкреционных скоплений (до 5 кг) в сопровождении магнетита, пирротина, диопсида и оливина. В виде включений отдельных зерен и сплошных выделений обнаружен в габбро-долеритах р. Курейки в Красноярском крае в тесной ассоциации с ильменитом и пирротином (Fe 97,62%).

В Оверни (Франция) обнаружен в трахитах. Имеются также указания на присутствие самородного железа в кварцевых споровых кострах. В некоторых ультраосновных породах (перидотитах) наблюдаются небольшие вкрапления феррита и никелевого железа вместе с магнетитом, хромитом, пирротином и оливином; Разновидности, богатые никелем, особенно распространены в серпентинизированных перидотитах и ​​серпентинитах; характерны сростки с пирротином (Прионежский р-н Карелии). Из кислых глубинных пород, где установлены обособления природного железа, следует упомянуть граниты Бен Брека (Шотландия).

В платино- и золотоносных местах встречаются пластинки, зерна и чешуйки феррита, никель-железа типа аварита или октибегита (местонахождения в Средней Азии — р. Варзоб, р. Гава; Урал — Нижне- и Верхнетагильский районы; Новая Зеландия). — Горж- река, впадающая в залив Аваруа и др.).

В некоторых сидеритовых скоплениях иногда встречаются мелкие зерна природного железа неправильной остроугольной формы внутри бурых железняков, на зернах магнетита, на хлоритовых пластинах (р. Сысоль в Республике Коми) р изредка встречается в виде изогнутых нитевидных палочек длиной до 0,01 мм, скрученных тяжей длиной до 0,5 мм и шириной до 0,08 мм (р. Пыжма в бассейне Печоры, Архангельская обл.). Известны также находки природного железа в каменных углях и антрацитах, частично в густых срастаниях с пирротином.

Физические характеристики, состав и особенности металла железа

 

Железо – самый важный и распространенный строительный материал. Он известен с древности, и его свойства таковы, что, когда железо научились выплавлять в значительных количествах, металл заменил все другие сплавы. Наступил век железа, и, судя по степени его применения, этот век закончится не скоро. Эта статья расскажет, каков удельный вес железа, какова температура плавления в чистом виде.

Получение

В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe2O3) и магнетита (FeO·Fe2O3).

Существуют различные способы извлечения железа из руды. Наиболее распространенным является доменный процесс.

Первым этапом производства является восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °С. В доменную печь углерод в виде кокса, железную руду в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подают сверху и встречают потоком нагнетаемого горячего воздуха снизу.

В печи углерод в виде кокса окисляется до монооксида углерода. Этот оксид образуется при горении в отсутствие кислорода:

2С + О2 ⟶ 2СО↑

В свою очередь, окись углерода восстанавливает железо из руды. Чтобы ускорить эту реакцию, нагретый монооксид углерода пропускают через оксид железа (III):

3CO + Fe2O3 ⟶ 2Fe + 3CO2↑

Флюс добавляют, чтобы избавиться от нежелательных примесей (прежде всего, силикатов, например, кварца) в добываемой руде. Типичный флюс содержит известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат магния). Другие флюсы используются для устранения других примесей.

Действие флюса (в данном случае карбоната кальция) заключается в том, что при нагревании он распадается на оксид:

CaCO3 →1000∘C CaO + CO2↑

Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак – метасиликат кальция:

CaO + SiO2 →>1000∘C CaSiO3

Шлак, в отличие от диоксида кремния, плавится в печи. Легче железа, шлак всплывает на поверхность — это свойство позволяет отделить шлак от металла. Затем шлак можно использовать в строительстве и сельском хозяйстве. В расплавленном чугуне, полученном в доменной печи, содержится довольно много углерода (чугун). За исключением таких случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей обработки.

Избыточный углерод и другие примеси (сера, фосфор) удаляются из чугуна окислением в печах с открытым огнем или в конвертерах. Электрические печи также используются для плавки легированной стали.

См также: Температуры кипения водных растворов неорганических веществ — солей, оснований в зависимости от концентрации при атмосферном давлении 101,3 кПа

Помимо доменного процесса, распространен процесс прямого производства чугуна. В этом случае предварительно измельченная руда смешивается со специальной глиной для формирования окатышей. Окатыши сжигаются и перерабатываются в шахтной печи с использованием горячих продуктов конверсии метана, содержащих водород. Водород легко восстанавливает железо:

Fe2O3 + 3H2 →1000°C 2Fe + 3H2O,

отсутствует загрязнение железа такими примесями, как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в угле. Железо получают в твердом виде, а затем переплавляют в электропечах.

Химически чистое железо получают электролизом растворов его солей.

Атом и молекула железа. Формула железа. Строение атома железа:

Железо (лат. Ferrum) — химический элемент в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Fe и атомным номером 26. Находится в 8 группе (по старой классификации — побочной подгруппе восьмой группы), четвертый период периодической таблицы.

Железо — это металл. Относится к группе переходных металлов. Относится к черным металлам.

Как простое вещество железо при нормальных условиях представляет собой ковкий, ковкий металл серебристо-белого цвета с сероватым оттенком и высокой химической активностью. Собственно железом принято называть его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8%), сохраняющие мягкость и пластичность чистого металла. На практике чаще применяют сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 мас. % углерода) и чугун (более 2,14 мас. % углерода), а также нержавеющую (легированную) сталь с добавками легированных металлов (хром, марганец, никель и др.).

Молекула железа одноатомна.

Химическая формула железа Fe.

Электронная конфигурация атома железа: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2. Потенциал ионизации (первый электрон) атома железа равен 762,47 кДж/моль (7,9024681(12) эВ).

Строение атома железа. Атом железа состоит из положительно заряженного ядра (+26), вокруг которого в четырех оболочках движется 26 электронов. При этом на внутреннем уровне находится 24 электрона, а на внешнем уровне — 2 электрона. Так как железо находится в четвертом периоде, то и оболочек всего четыре. Во-первых, внутренняя оболочка представлена ​​s-орбиталью. Второй — внутренняя оболочка представлена ​​s- и p-орбиталями. Третий — внутренняя оболочка представлена ​​s-, p- и d-орбиталями. Четвертая — внешняя оболочка представлена ​​s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома железа находятся два спаренных и четыре неспаренных электрона на 3d-орбитали. На внешнем энергетическом уровне атома железа на s-орбитали находятся два спаренных электрона. Напротив, ядро ​​атома железа состоит из 26 протонов и 30 нейтронов.

Радиус атома железа (расчетный) равен 156 пм.

Атомная масса атома железа составляет 55,845 (2) ед.

Железо, один из самых распространенных металлов в земной коре, находится на четвертом месте. Содержание железа в земной коре 6,3% (по массе). По этому показателю железо уступает только кислороду, кремнию и алюминию.

Смотрите также: печи для ионно-плазменного азотирования

Железо, атомные свойства, химические и физические свойства

История открытия

Из школьного курса все помнят «железный век». Это период истории, когда человек впервые научился получать этот металл из руды. Железный век приходится на период с 9 по 7 век до н.э. Этот металл оказал огромное влияние на развитие людей того времени. По своим свойствам он заменил смеси цветных металлов. Из него изготавливали инструменты, оружие, доспехи, материалы для строительства и многое другое. Со временем кузнецы начали смешивать его с другими металлами для получения новых материалов. Так появились новые сплавы.

Состав и структура железа

Железо является типичным металлом и химически активным. Вещество реагирует при нормальной температуре, а нагревание или повышение влажности сильно увеличивает реакционную способность. Железо разъедает на воздухе, горит в атмосфере чистого кислорода, а в виде мелкой пыли может также воспламеняться на воздухе.

Чистое железо ковкое, но в таком виде металл встречается очень редко. По сути, железо представляет собой сплав с небольшой долей примесей — до 0,8 %, который характеризуется мягкостью и ковкостью чистого вещества. Важное значение для народного хозяйства имеют сплавы с углеродом — сталь, чугун, нержавеющая сталь.

Железу присущ полиморфизм: существует целых 4 модификации, отличающиеся строением и параметрами решетки:

• α-Fe – существует от нуля до +769 С. Имеет объемно-центрированную кубическую решетку и является ферромагнетиком, то есть сохраняет намагниченность в отсутствие внешнего магнитного поля. +769 С – точка Кюри для металла;
• от +769 до +917 С появляется β-Fe. Она отличается от α-фазы только параметрами решетки. При этом почти все физические свойства сохраняются, за исключением магнитных: железо становится парамагнитным, то есть теряет способность намагничиваться и втягивается в магнитное поле. Металловедение не считает β-фазу отдельной модификацией. Поскольку переход не влияет на существенные физические свойства;
• в интервале от 917 до 1394 С – γ-модификация, для которой характерна гранецентрированная кубическая решетка;
• при температурах выше +1394 С возникает δ-фаза, для которой характерна объемно-центрированная кубическая решетка.

Разновидности сплавов на основе железа

Сплав железа представляет собой соединение, состоящее из основного металла и дополнительных примесей. Соединения на основе этого материала называются черными металлами. Это включает:

1. Сталь представляет собой комбинацию углерода и других элементов. Содержание углерода в сплаве может составлять до 2,14%. Различают конструкционный углерод, конструкционную сталь, специальную сталь и легированную сталь.
2. Чугун – это смесь, которая пользуется большой популярностью. Соединения могут содержать до 3,5% углерода. Кроме того, смеси содержат марганец, фосфор и серу.
3. Перлит представляет собой смесь на основе железа. Содержит не более 0,8% углерода.
4. Феррит — его называют чистым материалом. Это связано с низким содержанием углерода, посторонних примесей (ок. 0,04%).
5. Цементит представляет собой химическое соединение железа и углерода.
6. Аустенит представляет собой соединение с содержанием углерода до 2,14 %. Кроме того, в нем есть сторонние примеси.

Легированная сталь

Состав и структура сплавов

В связи с большим количеством соединений на основе железа была разработана маркировка, позволяющая отличить сталь с высоким содержанием углерода от менее углеродистой, определить наличие важнейших легирующих элементов в составе материала, а также их количество. В зависимости от количества дополнительных элементов изменяются свойства соединений. К ним относятся бор, ванадий, молибден, марганец, титан, углерод, хром, никель, кремний, вольфрам.

Свойства смесей зависят от их структуры и состава. При этом изменяются прочность, пластичность, температура плавления, плотность, электропроводность и другие параметры. Например, структура чугуна определяет его хрупкость при ударах, больших физических нагрузках.

Свойства и маркировка сплавов

Что касается маркировки, то первые цифры, которые идут на маркировке, обозначают процентное содержание углерода в составе. Затем идут заглавные буквы самых важных легирующих элементов. Начало маркировки может начинаться несколькими буквами. Они указывают на назначение сплава.

Пластичность и ударная вязкость будут снижаться с увеличением количества углерода в составе сплава. На другие свойства металлов влияют наиболее важные легирующие элементы.

Свойства и характеристики металла

Железо — довольно легкий, умеренно тугоплавкий металл серебристо-серого цвета. Он легко реагирует с разбавленными кислотами и поэтому считается элементом средней активности. В сухом воздухе металл постепенно покрывается оксидной пленкой, препятствующей дальнейшей реакции.

Но при малейшем увлажнении вместо пленки появляется ржавчина – рыхлая и неоднородная по составу. Ржавчина не препятствует дальнейшей коррозии железа. Однако физические свойства металла и, главное, его сплавов с углеродом таковы, что применение железа, несмотря на его низкую коррозионную стойкость, более чем оправдано.

Далее вы узнаете, какова плотность железа (в кг на м3) по сравнению, например, с медью или алюминием.

Масса и плотность

Молекулярная масса железа составляет 55,8, что указывает на относительную легкость вещества. Какова плотность железа? Этот показатель определяется фазовой модификацией:

• A-Fe — 7,87 г/см3 при 20 С и 7,67 г/см3 при 600 С;
• γ-фаза отличается еще меньшей плотностью — 7,59 г/см3 при 1000С;
• плотность δ-фазы 7,409 г/см3.

При повышении температуры плотность железа естественным образом уменьшается.

А теперь давайте узнаем, какова температура плавления железа в градусах Цельсия, сравним ее, например, с медью или чугуном.

Температурный диапазон

Металл относится к категории умеренно тугоплавких, что означает относительно низкую температуру изменения агрегатного состояния:

Физические свойства

Оптические

Цвет от серо-стального до черного железа (феррит), на полированной поверхности белый, от серебристо-белого до серо-белого (никелевое железо).

• Линия серо-черная.
• Блестящий металлик.
• Прозрачность непрозрачная.

Механические

• Твердость 4 (железо) — 5 (варианты никеля). Более высокая твердость часто зависит от присутствия коэнита. Податливый.
• Плотность 7,3-7,8 (железо) (расчетная 7,87); 7,8-8,2 (никель-железо).
• Спайность по (100) совершенная, плоскость отрыва и скольжения по (211). В Ni-содержащих вариантах спайность менее выражена или отсутствует.
• Перерыв зацепил.

Сильно магнитится.

Таблица температур плавления металлов

Каждый металл или сплав имеет уникальные свойства, включая температуру плавления. При этом объект переходит из одного состояния в другое, в частном случае превращается из твердого в жидкое. Чтобы его расплавить, необходимо подвести к нему тепло и нагревать до достижения нужной температуры. В момент достижения желаемой температурной точки для данного сплава он все еще может оставаться в твердом состоянии. При длительном воздействии он начинает таять.

Самая низкая температура плавления у ртути — она ​​плавится даже при -39°С, у вольфрама самая высокая — 3422°С. Для сплавов (сталь и др.) точное число определить крайне сложно. Все зависит от соотношения компонентов в них. Для сплавов записывается в виде числового интервала.

AllMetals

Железо

Железо в древнем мире

Железо известно с древних времен. Древнейшие изделия из железа, найденные при археологических раскопках, датируются примерно 4 тысячелетием до нашей эры и относятся к древней шумерской и древнеегипетской цивилизациям. Железными изделиями того времени были наконечники стрел и украшения. Они использовали метеоритное железо, точнее, сплав железа и никеля, из которого сделаны метеориты. Воспоминания о небесном происхождении железа сохранились во многих языках.
Между вторым и третьим тысячелетием до нашей эры в Месопотамии, Анатолии и Египте появляются первые изделия из переплавленного железа (определяется отсутствием никеля в составе). Однако в основном железо использовалось в предметах культа. Железо, вероятно, было очень дорогим в то время — дороже золота.

Во времена «Илиады» оружие было в основном бронзовым, но Гомер (в Песне 23 «Илиады») рассказывает, что Ахиллес наградил победителя метания диска железным диском. Между 1600 и 1200 г до н.э на Ближнем Востоке развивалось производство железа, но по распространению железо все еще значительно уступало бронзе.

Между 12 и 10 веками до нашей эры на Ближнем Востоке произошел резкий скачок в производстве инструментов и оружия — переход от использования бронзы к использованию железа. Вероятно, столь быстрый переход был вызван не столько прогрессом в производстве железа, сколько перебоями в поставках олова, одного из компонентов бронзы. Период времени после начала массовой обработки железа принято называть железным веком.

Основным способом получения железа в древности был процесс истэ, при котором в специальных печах прокаливали чередующиеся слои железной руды и древесного угля. После прокаливания руды получали тестообразное цветущее или губчатое железо; его освобождали от шлака ковкой. Первые горны имели относительно низкую температуру — заметно ниже температуры плавления чугуна, вследствие чего железо получалось относительно малоуглеродистым. Поэтому иногда приходилось снова прокаливать железные изделия в присутствии угля, при этом поверхностный слой металла дополнительно насыщался углеродом и упрочнялся. Изделия, полученные таким образом, были заметно надежнее бронзовых.

История железа до наших дней

В дальнейшем для производства чугуна строились все более и более эффективные печи (по-русски: масовн, домница), вскоре температура в них стала достаточной для образования чугуна. Первоначально он считался вредным побочным продуктом (англ pig iron, по-русски чугун, слитки, откуда, собственно, и произошло слово «чугун»). Затем было установлено, что при дожигании в печи в условиях сильного дутья чугун становится чугуном хорошего качества. В то же время двухстадийный процесс производства чугуна оказался более выгодным. Этот метод существует без серьезных изменений уже много столетий.

Первые сведения об использовании метеоритного железа в Китае относятся примерно к тому же времени, что и в Европе. Производство чугуна здесь, вероятно, начало развиваться с 8 века до н.э., производство чугуна началось здесь с 1 века до н.э.

Следующим шагом в развитии металлургии стало появление доменных печей. Путем увеличения размеров, предварительного подогрева воздуха и механического дутья в такой печи все железо из руды превращалось в чугун, который плавился и периодически выгружался наружу. Производство было непрерывным – печь работала круглосуточно и не остывает. За сутки она выпускала до полутора тонн чугуна. Гораздо проще было перегонять чугун в железо в печах, чем выковывать его из трубы, хотя ковка все же была необходима — но теперь из железа выколачивали шлак, а не железо из шлака.

С XVI века в Европе получил распространение так называемый переделочный процесс в металлургии — технология, при которой железо, даже полученное за счет высокой температуры плавления и интенсивного науглероживания, перегонялось в чугун, а уже затем в жидкий чугун, освобожденные от избыточного углерода при отжиге в печах, превращаются в сталь.

В 1856 году Генри Бессемер получил патент на новую технологию производства стали (бессемеровский процесс). Он изобрел конвертер — устройство, в котором воздух продувался жидким чугуном, полученным в доменных печах. В конвертере выжигается растворенный в железе углерод, что позволяет получать сталь в значительно больших количествах, чем это было доступно ранее. Альтернативой использованию конвертера на протяжении всего 20 века была мартеновская печь, где также происходило дожигание углерода. К концу 20 века мартеновские печи стали заведомо устаревшей технологией и были заменены конвертерным сталеплавильным производством.

Способность постоянного тока восстанавливать металлы была открыта в самом начале 19 века, но отсутствие мощных источников электричества ограничивало использование этих процессов в лабораторных исследованиях. Появление мощных электростанций в начале 20 века позволило создать промышленные технологии электрометаллургии. Первоначально такие процессы применялись для производства цветных металлов, но к середине 20 века они пришли и в черную металлургию. Широкое применение получили процессы электрорудовосстановительной плавки, при которых железная руда в смеси с небольшим количеством углерода подвергается воздействию мощной электрической дуги, где происходит электровосстановление железа на катоде и выгорание примесей на аноде.

Таким образом можно получить качественный чугун, снизить потребление кислорода и уменьшить выбросы углекислого газа. Конверсия электрометаллургических процессов позволяет выплавлять чугун в вакууме, в среде защитных газов, в присутствии химически активных легирующих элементов, что позволяет получать высококачественные легированные стали и специальные стали (жаропрочные, радиационно-стойкие) стойкий). Сталь, производство которой возможно только электрометаллургическими процессами, называется электротехнической.

Технология плавки сплавов + какова температура кипения железа?

По оценкам экспертов, запасы железа во всем мире составляют почти 200 миллиардов тонн. В каждой стране с более или менее развитой экономикой налажена собственная добыча железной руды в рамках промышленности с дальнейшей переработкой в ​​железо.

Но и здесь есть нишевые лидеры — Бразилия, США и Австралия, обладающие наибольшими запасами железа вблизи земной поверхности. Кстати, ядро ​​нашей планеты на 86% состоит из чистого железа, но проблема в том, что при сегодняшнем уровне промышленных технологий добыть его оттуда физически нереально.

1) Какова температура плавления/кипения железа: точное значение для элемента и сплавов

В чистом виде железо используется редко, так как металл не обладает качественными свойствами по каким-либо физическим свойствам. Более 95% металла используется для производства сплавов.

Термодинамические свойства чистого железа:

• 1539 по Цельсию или 1812 по Кельвину — температура плавления;
• 2861 по Цельсию или 3134 по Кельвину – температура кипения;
• 14 кДж/моль — удельная теплота плавления;
• 240 кДж/моль — удельная теплота парообразования;
• 25 Джоуль/(Кельвин*моль) — молярная теплоемкость.

В 2020 году существует около 15 промышленно значимых разновидностей сплавов на основе железа. Каждый из них имеет свой набор свойств с точки зрения физики и химии. Подробнее о самых популярных из них в таблице ниже.

Технология и температура закалки стали 45

Стали	1450-1520 гг	В его основе железо + углерод, а фракционное содержание второго не превышает 2,2% от общей массы. Маркировка стали по ГОСТам разнообразна, и для разбора видов потребуется не одна статья. Более подробно изучить вопрос вы можете в рамках нашего сайта в других разделах.
Чугун	1150 – 1200	Чрезвычайно популярный сплав с долей углерода 3,5% от общей массы. Кроме железа есть марганец, сера и фосфор.
Перлит	1100-1200	Доля углерода составляет менее 0,8%. Сам сплав относится к природным – это камень вулканического происхождения.
Феррит	1100	Ферромагнитные соединения оксида железа с основными оксидами других металлов. Примесь углерода занимает всего 0,04 % от общей массы вещества.
Цементит	1250	Химическое соединение углерода и железа. Сплав имеет твердость 800 HB и обладает крайне низкой пластичностью.
Аустенит	730-1550	Долевое содержание углерода составляет 2,14%. Особенностью материала является возможность существования только при высоких температурах.

Читайте также: При какой температуре запекать грудку

Все указанные сплавы относятся к черным металлургическим металлам. Чаще всего используются чугун и сталь, за ними следуют перлит и феррит. По добыче/объемам производства выделяются те же страны, которые занимаются разработкой месторождений железа.

Свойства и применение ковкого чугуна

Описание процесса добычи и выплавки чугуна с помощью графитового тигля:

2) Промышленные технологии плавки железа + применение металла

Месторождения железа разрабатываются 2 способами — шахтным и открытым. Хотя железо содержится абсолютно во всех горных породах, экономически возможна разработка только тех месторождений, где концентрация этого химического элемента повышена.

К богатым железом рудам относятся железные руды (до 75 % Fe), марказиты (до 40 % Fe) и более бедная разновидность — сидериты (более 25 % железа). При переработке железной руды ее сразу отправляют на фабрики, а руды со средним и низким содержанием железа искусственно обогащают. Большая часть ферума идет на производство 2-х сплавов — чугуна-стали. Поэтому необходимо рассмотреть методы производства этих двух лидеров отрасли.

Специфика термической обработки стали 40х

Прямой	Для производства используется шахтная печь, в которой железорудные окатыши продуваются смесью монооксида углерода с аммиаком и кислородом. Рабочая температура — 1000 градусов Цельсия.	★★★★
Мартеновский	Основное оборудование – мартеновская печь, где белый чугун с ломом плавится при температуре 2000 по Цельсию для избавления от лишнего углерода. В результате получается качественная сталь.	★★★★★
Электроплавка	Основное оборудование – электрическая духовка. Рабочая температура колеблется от 2150 до 2250 градусов Цельсия. Чугун с примесями при этой температуре становится качественной легированной сталью.	★★★★
Кислородный преобразователь	Вариант производства с повышенной производительностью. В специализированных печах сырье продувается с давлением 25 килограммов на квадратный сантиметр. Для улучшения результата стали можно использовать чистый кислород.	★★★★

Из-за особенностей металлургии железа как направления на рынке представлено 2 вида товаров – либо руда, либо готовые изделия. Стальные заготовки редко бывают в наличии, поэтому приходится налаживать производство от А до Я, если вы ведете бизнес в этой сфере».

Где используется железо:

• ключевой компонент для производства всех типов стали и других сплавов, используемых в конструкционных целях;
• магнетит используется в вычислительной технике, а именно в запоминающих устройствах;
• добавка в порошковые принтеры;
• электротехника. Железо — в качестве магнитопровода для трансформаторов и электродвигателей;
• травление печатных плат;
• как средство борьбы с грибками в строительстве и садоводстве;
• анод в батареях;
• коагулянты в очистке сточных вод.

Железо важно для человека и биологически является катализатором процесса кислородного обмена. В организме человека всегда содержится от 2 до 4 граммов железа, из которых 95% находится в плазме крови. Недостаток железа в организме приводит к анемии, а избыток — к гемохроматозу.

Вот и все. Сегодня мы не только узнали, что такое температура кипения железа, но и дали краткую характеристику самого металла. Надеемся, что предоставленная информация будет вам полезна. Удачи!

Автор статьи

Инженер-технолог в металлургии и металлообработке

Найдите записи с помощью фильтра:

Железо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвертого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространенных металлов в земной коре (уступает только алюминию). Металл средней активности, восстановитель.

Основные степени окисления — +2, +3

Простое вещество железо представляет собой ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической активностью: железо быстро подвергается коррозии при высоких температурах или высокой влажности. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается на воздухе.

Как происходит процесс

Элементы, какими бы они ни были: золотом, железом, чугуном, сталью или чем-либо еще, плавятся примерно одинаково. Это происходит при наружном или внутреннем обогреве. Наружный нагрев осуществляется в термопечи. Для внутреннего используется резистивный нагрев, пропускающий электрический ток или индукционный нагрев в высокочастотном электромагнитном поле. Эффект примерно такой же.

При нагреве увеличивается амплитуда тепловых колебаний молекул. Возникают структурные дефекты решетки, сопровождающиеся разрывом межатомных связей. Период разрушения решетки и накопления дефектов называется плавлением.

В зависимости от градуса, при котором плавятся металлы, они разделяются на:

1. легкоплавкие — до 600°С: свинец, цинк, олово;
2. среднеплавкие — от 600°С до 1600°С: золото, медь, алюминий, чугун, железо и больше всего элементов и соединений;
3. тугоплавкие — от 1600°С: хром, вольфрам, молибден, титан.

Добыча металла

Среди руд, содержащих железо, сырьем для промышленного производства являются:

Гетит и гидрогетит образуют в коре выветривания образования размером в сотни метров. В шельфовой зоне и озерах коллоидные растворы минералов в результате выпадения осадков образуют оолиты (бобовая железная руда).

Пирит и пирротин, оба природных минерала железа, используются в качестве сырья для производства серной кислоты.

Общие минералы железа также включают:

Минерал мелантерит, представляющий собой хрупкие зеленые кристаллы со стекловидным блеском, используется в фармацевтической промышленности для производства железосодержащих препаратов.

Основное месторождение этого металла находится в Бразилии. В последнее время внимание сосредоточено на разработке конкреций на морском дне, содержащих железо и марганец.

Таблица характеристик

Металлы и сплавы являются незаменимой основой для кузнечного, литейного, ювелирного и многих других направлений производства. Что бы ни делал мастер (золотые украшения, железные ограды, стальные ножи или медные браслеты), для корректной работы он должен знать температуры, при которых плавится тот или иной элемент.

Чтобы узнать этот параметр, нужно посмотреть таблицу. В таблице также можно найти степень прожарки.

Сферы применения

Этот материал используется в различных отраслях:

1. Смеси и однородный металл применяют в машиностроении. Из них изготавливают внутренние детали, корпуса, подвижные механизмы.
2. Судостроение, авиастроение, ракетостроение.
3. Строительство — производство крепежа, расходных материалов.
4. Приборостроение – производство электроники для дома.
5. Радиоэлектроника — создание элементов для электрических устройств.
6. Медицина, станкостроение, химическая промышленность.
7. изготовление оружия.

Если однородный материал для чего-то не подходит, подойдут составы на его основе, свойства которых существенно отличаются.

Превращения в железе

Чтобы понять, почему при превращении аустенита в феррит выделяется тепло, надо вспомнить превращение льда в воду. Вода должна быть на самом деле охлаждена, чтобы превратить ее в лед. Это означает, что тепло отводится от жидкости при температуре замерзания. Тот же эффект возникает при «замерзании» металла: от металла отводится тепло. Следовательно, когда жидкий металл охлаждается до температуры затвердевания, выделяется тепло при температуре затвердевания. При переходе из жидкого состояния в твердое происходит фазовое превращение между жидкой фазой и твердой фазой. Фазовые превращения, происходящие при охлаждении, выделяют тепло.

Когда аустенит при охлаждении превращается в феррит, это тоже фазовое превращение, но уже из твердого состояния в твердое, и при нем также выделяется тепло. При нагреве происходит обратное: когда феррит превращается в аустенит, тепло поглощается.

Превращение феррита в аустенит

Если чистое железо нагреть до температуры 912 °С, в нем происходят «чудесные» превращения: кристаллическая структура железа самопроизвольно переходит из объемно-центрированной кубической (ОЦК) в гранецентрированную кубическую (ГЦК). Эти две структуры железа показаны на рисунках 1 и 2. Как следует из их названий, атомы в (ОЦК) структуре расположены по углам куба и в центре, а в (ГЦК) структуре они углах куба и в центре каждой из шести граней куба. Как и низкотемпературная (ОЦК) структура, (ОЦК) структура имеет два названия: аустенит и гамма-железо (γ-железо). Буква γ — третья буква греческого алфавита.

Изображение 1 – Объемно-центрированная кубическая (ОЦК) кристаллическая решетка феррита

Изображение 2 – Гранецентрированная кубическая (ГЦК) кристаллическая решетка аустенита