Nekretnine
- Atomski simbol: Fe
- Atomski broj: 26
- Element Kategorija: Transition Metal
- Gustina: 7,874 g / cm 3
- Tačka topljenja: 2800 ° F (1538 ° C)
- Tačka ključanja: 5182 ° F (2862 ° C)
- Tvrdoća Moha: 4
Karakteristike
Čisto gvožđe je metal srebrne boje koji dobro provodi toplotu i struju.
Gvožđe je previše reaktivno da postoji samo tako da se prirodno javlja samo u zemaljskoj kori kao gvozdene rude, kao što su hematit, magnetit i siderit.
Jedna od karakteristika identifikacije gvožđa je da je jako magnetna . Izloženo jakom magnetnom polju, bilo koji komad gvožđa može se magnetizovati. Naučnici veruju da je jezgro Zemlje sastavljeno od oko 90% gvožđa. Magnetna sila proizvedena ovim gvožđem je ono što stvara magnetne polove na severu i jugu.
istorija
Gvožđe je verovatno prvobitno otkriveno i izvučeno kao rezultat gorućeg drva na vrhu rude koje sadrže gvožđe. Ugljenik u drvetu reagovao bi sa kiseonikom u rudu, ostavljajući mekan, upaljen željezni metal. Topljenje gvožđa i upotreba gvožđa za proizvodnju alata i oružja počeli su u Mesopotamiji (sadašnji Irak) između 2700. i 3000. pne. Tokom narednih 2000 godina, znanje o topljenju željeza proširio se na istok u Evropu i Afriku tokom perioda poznatog kao gvozdeno doba.
Od 17. veka, dok je efikasna metoda za proizvodnju čelika otkrivena sredinom 19. veka, gvožđe se sve više koristi kao građevinski materijal za izradu brodova, mostova i zgrada. Ajfelova kula, izgrađena 1889. godine, napravljena je preko 7 miliona kilograma kovanog gvožđa.
Rust
Najodgovarajuća karakteristika gvožđa je njegova tendencija da se formira rđa.
Rust (ili željezni oksid) je smeđe, crvljivo jedinjenje koje se proizvodi kada je gvožđe izloženo kiseoniku. Kiseonik koji se nalazi u vodi ubrzava proces korozije . Brzina rđe - koliko brzo gvožđe pretvara u željezni oksid - određuje se sadržaj kiseonika u vodi i površini gvožđa. Slana voda sadrži više kiseonika od sveže vode, zbog čega slana voda rđe gvožđe brže od sveže vode.
Rust se može sprečiti premazivanjem gvožđa drugim metalima koji su hemijski atraktivniji za kiseonik, kao što je cink (proces obloga gvožđa sa cinkom se naziva " pocinkovanje "). Međutim, najefikasniji način zaštite od rđe je upotreba čelika.
Čelik
Čelik je legura gvožđa i raznih drugih metala, koji se koriste za poboljšanje svojstava (čvrstoća, otpornosti na koroziju, tolerancije toplote itd.) Gvožđa. Zamena vrste i količine elemenata legiranih gvožđem može proizvesti različite vrste čelika.
Najčešći čelici su:
- Ugljični čelici, koji sadrže između 0,5 i 1,5% ugljenika. Ovo su najčešći čelici i koriste se za auto karoserije, brodske trupce, noževe, strojeve i sve vrste konstrukcijskih nosača.
- Niski legirani čelici, koji sadrže 1-5% drugih metala (često nikla ili volframa ). Niklov čelik je u stanju da izdrži visoke nivoe napetosti i stoga se često koristi u izgradnji mostova i za proizvodnju biciklističkih lanaca. Čelični tungsten čvrsto drži svoj oblik i čvrstoću u okruženjima pri visokim temperaturama i koriste se u udarnim, rotacionim aplikacijama, kao što su burgije za bušenje.
- Visoko legirani čelici, koji sadrže 12-18% drugih metala, koriste se samo u specijalnim aplikacijama zbog visokih troškova. Jedan primer visokog legiranog čelika je nerđajući čelik, koji često sadrži hrom i nikal, ali može biti legiran i sa različitim drugim metalima. Nerđajući čelik je vrlo jak i visoko otporan na koroziju.
Proizvodnja
Većina gvožđa se proizvodi od rude pronađenih blizu površine zemlje. Moderne tehnike ekstrakcije koriste visoke peći, koje karakterišu visoki štapovi (dimnjačaste strukture). Gvožđe se ulijeva u komore zajedno s kokarom (ugljenom bogatom ugljenikom) i krečnjakom (kalcijum karbonat). Danas, ruda gvožđa obično prolazi kroz proces sinterovanja pre ulaska u stack. Ovaj proces formira komade rude koja su između 10-25 mm, a zatim se pomešaju sa kokainom i krečnjakom.
Sinterovane rude, koksa i krečnjaka potom se sipaju u dimnjak gdje gori na temperaturi od 1800 ° C. Koks gori kao izvor toplote i zajedno sa kiseonikom koji je uperen u peć, pomaže u formiranju redukcionog ugljen monoksida. Vapnenca se meša sa nečistoćama u gvožđu i stvara šljaku. Šljaka je lakša od rastopljene željezne rude, pa se podiže na površinu i lako se može ukloniti. Vruće gvožđe se onda ulije u kalupe za proizvodnju svinjskog gvožđa ili direktno pripremljenog za proizvodnju čelika.
Svinjsko gvožđe i dalje sadrži između 3,5-4,5% ugljenika, zajedno sa ostalim nečistoće, te je krhko i teško raditi. Različiti procesi se koriste kako bi se smanjile količine nečistoća fosfora i sumpora u sirovom gvoždu kako bi se proizvelo liveno gvožđe. Kovano gvožđe, koje sadrži manje od 0,25% ugljenika, je teško, korelirano i lako zavareno, ali je mnogo veće težak i skupo za proizvodnju nego nisko ugljenični čelik.
U 2010. godini proizvodnja svetske železne rude iznosila je oko 2,4 milijarde tona. Kina, najveći proizvođač, učestvuje sa oko 37,5% ukupne proizvodnje, dok druge glavne zemlje proizvođača uključuju Australiju, Brazil, Indiju i Rusiju.
Aplikacije
Gvožđe je nekada bio primarni građevinski materijal, ali je u većini slučajeva bio zamijenjen čelikom. Ipak, liveno gvožđe se i dalje koristi u cevima i proizvodi auto-delove, kao što su glave cilindara, blokovi cilindara i kućišta menjača. Kovano gvožđe se još uvek koristi za proizvodnju kućnih dekoracija, kao što su vinski regali, držači svijeća i štapovi za zavese.
Reference
Ulica, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metali u službi čovjeka . 11. izdanje (1998).
Međunarodno udruženje svinjskog gvožđa.
Izvor: www.pigiron.org.uk
USGS. Mineralni izvještaji o roba: gvožđe i čelik (2011).
Izvor: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel