DEMIRLI METALLER: YAPI, ÇEŞITLERI, ÖZELLIKLERI - KIMYA - 2024

Demir ve çelik demir (Fe) ve ayrıca alaşımları bazı yararlı özellikler elde etmek için ilave edilir diğer metallerin az miktarda içerenlerdir. Demir, çeşitli oksidasyon durumlarında bulunabilmesine rağmen, +2 (demirli) ve +3 (demirli) en yaygın olanlardır.

Bununla birlikte, "demirli" terimi, malzemedeki oksidasyon durumuna bakılmaksızın demirin varlığına karşılık gelir. Demir, yer kabuğunda en çok bulunan dördüncü elementtir, ancak küresel olarak ana toprak elementidir. Bu nedenle, tarihsel ve endüstriyel olarak demirli metaller insanın evrimine katılmıştır.

Bu, büyük bolluğu ve değiştirilebilir özelliklerinden dolayı olmuştur. Bu demir içeren metaller, hematit (Fe ₂ O ₃ ), manyetit (Fe ₃ O ₄ ) ve siderit (FeCO ₃ ) gibi mineralojik kaynaklardan demirin çıkarılmasıyla başlar . Performans nedeniyle, bu oksitler en çok demir işlemede arzu edilir.

Üstteki resim, akkor bir dökme demir "ateş dilini" göstermektedir. Tüm demirli metaller arasında en önemlisi, az miktarda karbon eklenmiş bir demir alaşımından oluşur: çelik.

yapı

Demir, demir içeren metallerin ana bileşeni olduğundan, yapıları saf katılarının kristal deformasyonlarından oluşur.

Sonuç olarak, çelik gibi demir içeren alaşımlar, demirin kristal düzeninde diğer atomların interstisyel dahil edilmesinden başka bir şey değildir.

Bu düzenleme nedir? Demir, maruz kaldığı sıcaklığa bağlı olarak allotroplar (farklı katı yapılar) oluşturarak manyetik özelliklerini değiştirir. Bu nedenle, oda sıcaklığında alfa-demir (soldaki küp, üstteki resim) olarak da bilinen bir bcc düzenlemesi sunar.

Öte yandan, bir yüksek sıcaklık aralığında (912-1394 (ºC)), ccp veya fcc düzenlemesini gösterir: demir-gama (sağdaki küp). Bu sıcaklık aşıldığında, demir nihayet erimesi için bcc formuna geri döner.

Alfa gama yapısındaki bu değişiklik, faz dönüşümü olarak bilinir. Alfa fazı ise, gama fazı karbon atomlarını "yakalayabilir".

Böylece, çelik durumunda, yapısı bir karbon atomunu çevreleyen demir atomu kümeleri olarak görselleştirilebilir.

Bu şekilde demir içeren metallerin yapısı, demir fazlarının ve diğer türlerin atomlarının katıdaki dağılımına bağlıdır.

Özellikleri ve özellikleri

Saf demir, yumuşak ve çok sünek bir metaldir, dış etkenlerden kaynaklanan korozyon ve oksidasyona karşı oldukça hassastır. Bununla birlikte, başka bir metal veya karbonun farklı oranlarını içerdiğinde, yeni özellikler ve özellikler kazanır.

Aslında, demirli metalleri sayısız uygulama için yararlı kılan bu değişikliklerdir.

Demir alaşımları genellikle güçlü, dayanıklı ve serttir, parlak grimsi renklere ve manyetik özelliklere sahiptir.

Örnekler

Ferforje veya tatlı

% 0,03'ten daha az karbon içeriğine sahiptir. Gümüş rengindedir, kolay paslanır ve içten çatlar. Ek olarak, sünek ve şekillendirilebilir, iyi bir elektrik iletkenidir ve kaynaklanması zordur.

İnsanın silah, mutfak eşyaları ve bina yapımında ilk kez kullandığı demirli metal türüdür. Şu anda plakalarda, perçinlerde, kafeslerde vb. Kullanılmaktadır. İyi bir elektrik iletkeni olduğu için elektromıknatısların çekirdeğinde kullanılır.

Kaba demir veya dökme demir

İlk yüksek fırın ürününde% 3-4 karbon ve eser miktarda silikon, magnezyum ve fosfor gibi diğer elementleri içerir. Ana kullanım amacı diğer demirli metallerin üretimine müdahale etmektir.

Saf demir

Manyetik özelliklere sahip grimsi beyaz bir metaldir. Sertliğine rağmen kırılgan ve kırılgandır. Erime noktası yüksektir (1500 ºC.) Ve çabuk okside olur.

İyi bir elektrik iletkenidir, bu nedenle elektrik ve elektronik bileşenlerde kullanılır. Aksi takdirde çok az işe yarar.

Dökme veya dökme demir (dökümhaneler)

Yüksek karbon içeriğine sahiptirler (% 1,76 ile% 6,67 arasında). Çelikten daha sert ama daha kırılgandır. Saf demirden daha düşük sıcaklıkta, yaklaşık 1100ºC'de erirler.

Kalıplanabilir olduğu için farklı boyutlarda ve karmaşıklıkta parçalar üretmek için kullanılabilir. Bu tip demirde, stabilite ve kalıplanabilirlik sağlayan gri tip dökme demir kullanılır.

Çelikten daha yüksek korozyon direncine sahiptirler. Ayrıca ucuz ve yoğundurlar. Nispeten düşük sıcaklıklarda akışkanlık gösterirler ve kalıpları doldurabilirler.

Aynı zamanda iyi sıkıştırma özelliklerine sahiptirler, ancak kırılgandırlar ve bükülmeden önce kırılırlar, bu nedenle çok ayrıntılı parçalar için uygun değildirler.

Gri demir

En yaygın dökme demirdir, gri tonu grafit varlığından kaynaklanmaktadır. % 2,5 ile% 4 arasında karbon konsantrasyonuna sahiptir; ayrıca grafiti stabilize etmek için% 1-3 silikon içerir.

Oldukça akışkan olan temel dökme demirin birçok özelliğine sahiptir. Esnek değildir ve kırılmadan kısa süre önce bükülür.

Ductil demir

% 3,2 ile% 3,6 arasındaki bir konsantrasyonda küresel granit formunda karbon eklenir. Grafitin küresel şekli, ona gri demire göre daha fazla darbe direnci ve işlenebilirlik sağlayarak ayrıntılı ve kenarlı tasarımlarda kullanılmasına izin verir.

Çelikler

% 0,03 ile% 1,76 arasında karbon içeriği. Nitelikleri arasında sertlik, azim ve fiziksel çabalara karşı direnç vardır. Genelde kolayca paslanırlar. Kaynaklanabilirler ve dövme veya mekanik olarak işlenebilirler.

Ayrıca dökme demirlere göre daha fazla sertliğe ve daha az akışkanlığa sahiptirler. Bu nedenle kalıplarda akış için yüksek sıcaklıklara ihtiyaçları vardır.

Çelik ve uygulamaları

Her biri farklı uygulamalara sahip birkaç çelik türü vardır:

Karbon veya inşaat çeliği

Karbon konsantrasyonu değişebilir ve dört form oluşturabilir: yumuşak çelik (% 0,25 karbon), yarı tatlı çelik (% 0,35 karbon), yarı sert çelik (% 0,45 karbon) ve sert (% 0,5 ).

Alet, çelik sac, demiryolu taşıtları, çivi, vida, otomobil ve tekne imalatında kullanılır.

Silikon Çelik

Elektrikli çelik veya manyetik çelik olarak da adlandırılır. Silikon konsantrasyonu% 1 ile% 5 arasında, Fe% 95 ile% 99 arasında değişmekte ve karbonda% 0.5 bulunmaktadır.

Ek olarak, az miktarda manganez ve alüminyum eklenir. Büyük sertliğe ve yüksek elektrik direncine sahiptir. Mıknatıs ve elektrik transformatörlerinin imalatında kullanılır.

Galvanize çelik

Pas ve korozyondan koruyan bir çinko kaplama ile kaplanmıştır. Bu nedenle boru parçalarının ve aletlerinin imalatında kullanışlıdır.

Paslanmaz çelik

Cr (% 14-18), Ni (% 7-9), Fe (% 73-79) ve C (% 0.2) bileşimine sahiptir. Pas ve korozyona dayanıklıdır. Çatal bıçak yapımında olduğu gibi kesici malzeme yapımında da kullanılmaktadır.

Manganlı çelik

Bileşimi Mn (% 10-18), Fe (% 82-90) ve C (% 1.12) 'dir. Aşınmaya karşı sert ve dayanıklıdır. Tren raylarında, kasalarda ve zırhlarda kullanılır.

Invar çelik

% 36 Ni,% 64 Fe ve% 0.5 karbon içerir. Düşük bir genleşme katsayısına sahiptir. Gösterge ölçeklerinin yapımında kullanılır; örneğin: şerit ölçüler.

Referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. 8. baskı, CENGAGE Learning.
2. Yönetici. (19 Eylül 2017). Demir nedir, nereden gelir ve kaç çeşit demir vardır. 22 Nisan 2018'de, termiser.com adresinden alındı
3. Vikipedi. (2018). Demir. 22 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden erişildi.
4. Metaller. Genel Özellikler. Metallerin çıkarılması ve sınıflandırılması. 22 Nisan 2018'de edu.xunta.gal adresinden alındı
5. Jose Ferrer. (Ocak 2018). Demir içeren ve içermeyen malzemelerin metalürjik karakterizasyonu. 22 Nisan 2018'de steemit.com adresinden alındı
6. Denemeler, İngiltere. (Kasım 2013). Demir Esaslı Metallerin Temel Yapıları. 22 Nisan 2018'de ukessays.com adresinden alındı
7. Cdang. (7 Temmuz 2011). Demir Alfa ve Demir Gama. . 22 Nisan 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı.
8. Włodi. (15 Haziran 2008). Paslanmaz Çelik Örgüler. . 22 Nisan 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı.