Особине
- Атомски симбол: Фе
- Атомски број: 26
- Елемент Категорија: Прелазни метал
- Густина: 7.874 г / цм3
- Тачка топљења: 2800 ° Ф (1538 ° Ц)
- Тачка кључања: 5182 ° Ф (2862 ° Ц)
- Тврдоћа Моха: 4
Карактеристике
Чисто гвожђе је метал сребрне боје који добро проводи топлоту и струју.
Гвожђе је превише реактивно да постоји само тако да се природно јавља само у земаљској корици као гвоздене руде, као што су хематит, магнетит и сидерит.
Једна од карактеристика идентификације гвожђа је да је јако магнетна . Изложено снажном магнетном пољу, било који комад гвожђа може се магнетизовати. Научници верују да је језгро Земље састављено од око 90% гвожђа. Магнетна сила произведена овим гвожђем је оно што ствара магнетске полове на северу и југу.
Историја
Гвожђе је вероватно првобитно откривено и извучено као резултат горућег дрва на врху руде која садрже гвожђе. Карбон у дрвету би реаговао са кисеоником у руду, остављајући мекан, упаковани жељезни метал. Топљење гвожђа и употреба гвожђа за производњу алата и оружја почели су у Месопотамији (садашњем Ираку) између 2700. и 3000. пне. Током наредних 2000 година, знање о топљењу жељеза проширио се на исток у Европу и Африку током периода познатог као гвоздено доба.
Од 17. века, док је ефикасна метода за производњу челика откривена средином 19. века, гвожђе се све више користи као грађевински материјал за израду бродова, мостова и зграда. Ајфелова кула, изграђена 1889. године, направљена је преко 7 милиона килограма кованог гвожђа.
Руст
Најодговарајућа карактеристика гвожђа је његова тенденција формирања рђе.
Руст (или жељезни оксид) је смеђе, црвљиво једињење које се производи када је гвожђе изложено кисеонику. Кисеоник који се налази у води убрзава процес корозије . Брзина рђе - колико брзо гвожђе претвара у жељезни оксид - одређује се садржај кисеоника у води и површини гвожђа. Слана вода садржи више кисеоника од свеже воде, због чега слана вода рђе гвожђе брже од свеже воде.
Руст се може спречити премазивањем гвожђа другим металима који су кемијски атрактивнији за кисеоник, као што је цинк (процес облога гвожђа са цинком се назива " поцинковање "). Међутим, најефикаснији начин заштите од рђе је употреба челика.
Челик
Челик је легура гвожђа и разних других метала, који се користе за побољшање својстава (чврстоћа, отпорности на корозију, толеранције топлоте итд.) Гвожђа. Промена врсте и количине елемената легираних гвожђем може произвести различите врсте челика.
Најчешћи челици су:
- Угљични челици, који садрже између 0,5 и 1,5% угљеника. Ово су најчешћи челици и користе се за ауто каросерије, бродске бродове, ножеве, машине и све врсте конструкцијских носача.
- Ниски легирани челици, који садрже 1-5% других метала (често никла или волфрама ). Никлов челик је у стању да издржи високе нивое напетости и стога се често користи у изградњи мостова и за производњу бициклистичких ланаца. Челични тунгстен чврсто држи свој облик и чврстоћу у окружењима при високим температурама и користе се у ударним, ротационим апликацијама, као што су бургије за бушење.
- Високо легирани челици, који садрже 12-18% других метала, користе се само у специјалним апликацијама због високих трошкова. Један пример високолегираног челика је нерђајући челик, који често садржи хром и никал, али може бити легиран и са различитим другим металима. Нерђајући челик је веома јак и високо отпоран на корозију.
Производња
Већина гвожђа се производи од руде пронађених близу површине земље. Модерне технике екстракције користе високе пећи, које карактеришу високи низови (димњачке структуре). Гвожђе се улијева у коморе заједно с кокаром (угљеном богатим угљем) и кречњаком (калцијум карбонат). Данас, руда гвожђа обично пролази кроз процес синтеровања пре уласка у стацк. Овај процес ствара комаде руде од 10 до 25 мм, које се онда мијешају с кокаином и кречњаком.
Синтерована руда, кокса и кречњака потом се улијевају у димњак гдје гори на температурама 1800 ° Ц. Кока гори као извор топлоте и заједно са кисеоником који је уперен у пећ, помаже у формирању редукционог угљен моноксида. Вапненца се меша са нечистоћама у гвожђу и ствара шљаку. Шљака је лакша од растопљене жељезне руде, па се подиже на површину и лако се може уклонити. Вруће гвожђе се онда улије у калупе за производњу свињског гвожђа или директно припремљеног за производњу челика.
Свињско гвожђе и даље садржи између 3,5-4,5% угљеника, заједно са осталим нечистоћама, те је крхко и тешко радити. Различити процеси се користе како би се смањиле количине нечистоћа фосфора и сумпора у сировом гвожду како би се произвело ливено гвожђе. Ковано гвожђе, које садржи мање од 0,25% угљеника, је тешко, упаковано и лако заварено, али је много теже и јефтиније за производњу него ниско угљенични челик.
У 2010. години, глобална производња жељезне руде износила је око 2,4 милијарде тона. Кина, највећи произвођач, учествује са око 37,5% укупне производње, док друге главне земље произвођача укључују Аустралију, Бразил, Индију и Русију.
Апликације
Гвожђе је некада био примарни грађевински материјал, али је у већини примена дуго био замијењен челика. Ипак, ливено гвожђе се и даље користи у цевима и производи аутомобилске делове, као што су главе цилиндара, блокови цилиндара и кућишта мењача. Ковано гвожђе се и даље користи за производњу кућних декорација, као што су вински регали, држачи свијећа и штапови за завесе.
Референце
Улица, Артхур. & Алекандер, ВО 1944. Метали у служби човека . 11. издање (1998).
Међународно удружење свињског гвожђа.
Извор: ввв.пигирон.орг.ук
УСГС. Минерални извјештаји о роба: гвожђе и челик (2011).
Извор: хттп://минералс.усгс.гов/минералс/пубс/цоммодити/ирон_&_стеел