VASFÉMEK: SZERKEZET, TÍPUSOK, JELLEMZŐK - KÉMIA - 2026

A vasfémek azok, amelyek vasat (Fe) tartalmaznak, valamint kis mennyiségű más fémet, amelyek hozzá vannak adva annak ötvözeteinek bizonyos jótékony tulajdonságainak biztosításához. Noha a vas különféle oxidációs állapotokban létezik, a +2 (vas) és a +3 (vas) a leggyakoribb.

A "vas" kifejezés azonban a vas jelenlétére utal, függetlenül annak oxidációs állapotától az anyagban. A vas a földkéreg negyedik leggyakoribb eleme, ám világszerte ez a legfontosabb földi elem. Ezért történelmileg és iparilag a vasfémek részt vettek az ember fejlődésében.

Ez történt a nagyszerű bőség és a módosítható tulajdonságok miatt. Ezek a vasfémek a vas extrakciójából indulnak ki olyan ásványtani forrásokból, mint például: hematit (Fe ₂ O ₃), magnetit (Fe ₃ O ₄) és siderit (FeCO ₃). A teljesítmény miatt ezek az oxidok a legmegfelelőbbek a vasfeldolgozás során.

A felső képen az izzólámpa „tűz nyelve” látható. Az összes vasfémek közül a legfontosabb egy vasötvözet, kis mennyiségű szén hozzáadásával: acél.

Szerkezet

Mivel a vas a vasfémek fő alkotóeleme, szerkezetük tiszta szilárd anyag kristályos deformációiból áll.

Következésképpen a vasötvözetek, például az acél, nem más, mint más atomok intersticiális beépítése a vas kristályszerkezetébe.

Mi ez az elrendezés? A vas allotropokat (különféle szilárd szerkezeteket) képez, attól függően, hogy milyen hőmérsékletnek van kitéve, megváltoztatva mágneses tulajdonságait. Tehát szobahőmérsékleten bcc elrendezést mutat, más néven alfa-vasat (a bal oldali kocka, felső kép).

Másrészt, magas hőmérsékleti tartományban (912-1394 (ºC)) a ccp vagy fcc elrendezést mutatja: a vas-gamma (a jobb oldalon lévő kocka). Amint ezt a hőmérsékletet túllépték, a vas visszatér a bcc formába, hogy végül megolvadjon.

Az alfa-gamma szerkezetének ezt a változását fázistranszformációnak nevezzük. A gamma fázis képes "csapdába" szénatomokat, míg az alfa fázis nem.

Így az acél szerkezetét a szénatomot körülvevő vasatomok halmazaként lehet megjeleníteni.

Ilyen módon a vasfémek szerkezete függ a vas fázisának és más fajok atomjai eloszlásának a szilárd anyagban.

Jellemzők és tulajdonságok

A tiszta vas lágy és nagyon elasztikus fém, nagyon érzékeny a korrózióra és a külső tényezők általi oxidációra. Ugyanakkor, ha tartalmaz egy másik fém vagy szén eltérő arányát, akkor új jellemzőkkel és tulajdonságokkal rendelkezik.

Valójában ezek a változások teszik a vasfémeket számtalan alkalmazásban felhasználhatóvá.

A vasötvözetek általában erősek, tartósak és kemények, élénk szürkés színűek és mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek.

Példák

Kovácsoltvas vagy édes

Széntartalma kevesebb, mint 0,03%. Ezüst színű, könnyen rozsdásodik és belsőleg repedhet. Ezen felül rugalmas és formázható, jó villamos vezető és nehéz hegeszteni.

Ez a vasfémek típusa, amelyet az ember először használt fegyverek, edények és épületek gyártásához. Jelenleg lemezekben, szegecsekben, trellisekben stb. Használják. Mivel ez jó elektromos vezető, ezért az elektromágnesek magjában használják.

Nyersvas vagy öntöttvas

A kezdeti kohótermékben 3-4% széntartalmat és egyéb elemek nyomait, például szilíciumot, magnéziumot és foszfort tartalmaz. Fő felhasználása más vasfémek előállításában való beavatkozás.

Tiszta vas

Szürkésfehér fém, mágneses tulajdonságokkal. Keménysége ellenére törékeny és törékeny. Olvadáspontja magas (1500 ºC), és gyorsan oxidálódik.

Ez jó elektromos vezető, ezért használják az elektromos és elektronikus alkatrészekben. Ellenkező esetben nem sok haszna.

Öntött vagy öntöttvas (öntödék)

Magas széntartalmúak (1,76% és 6,67%). Keményebbek, mint az acél, de törékenyebbek. Olvadnak alacsonyabb hőmérsékleten, mint a tiszta vas, körülbelül 1100ºC.

Mivel formázható, felhasználható különféle méretű és összetettségű darabok gyártására. Az ilyen típusú vasban szürke típusú öntöttvasat használnak, amely stabilitást és önthetőséget biztosít.

Nagyobb korrózióállóságúak, mint az acélnál. Ezenkívül olcsók és sűrűek. Viszonylag alacsony hőmérsékleten mutatnak folyékonyságot, és képesek kitölteni az űrlapokat.

Jó tömörítési tulajdonságokkal is rendelkeznek, de törékenyek és hajlítás előtt megszakadnak, tehát nem alkalmasak nagyon bonyolult darabokra.

Szürke vas

Ez a leggyakoribb öntöttvas, szürke árnyalatát a grafit jelenléte okozza. Szénkoncentrációja 2,5% és 4% között van; emellett 1-3% szilikonot tartalmaz a grafit stabilizálására.

Az alapvető öntöttvas számos tulajdonságával rendelkezik, nagyon folyékony. Rugalmas és röviddel meghajlik, mielőtt megtört.

Ductilvas

Szén hozzáadása gömb alakú gránit formájában 3,2% és 3,6% közötti koncentrációban. A grafit gömb alakja nagyobb ütésállóságot és alakíthatóságot biztosít, mint a szürke vas, lehetővé téve a részletes és szélezett kivitelben való felhasználását.

Acél

Széntartalom 0,03% és 1,76% között. Tulajdonságai között szerepel a keménység, a szilárdság és a fizikai erőfeszítésekkel szembeni ellenállás. Általában könnyen rozsdásodnak. Hegeszthetők és kovácsolással vagy mechanikusan megmunkálhatók.

Nagyobb keménységük és kevesebb folyékonyságuk is, mint az öntöttvasaknál. Ezért magas hőmérsékletekre van szükségük az öntőformákba történő áramláshoz.

Acél és alkalmazásai

Különböző típusú acélok léteznek, amelyek mindegyike különféle alkalmazásokkal rendelkezik:

Szén vagy építési acél

A szénkoncentráció változhat, négy formát hozva létre: enyhe acél (0,25% szén), félédes acél (0,35% szén), félkemény acél (0,45% szén) és kemény (0,5%)).

Szerszámok, acéllemezek, vasúti járművek, szögek, csavarok, autók és csónakok gyártásához használják.

Szilikon acél

Más néven elektromos acél vagy mágneses acél. Szilíciumkoncentrációja 1% és 5% között mozog, a Fe 95% és 99% között mozog, a szén koncentrációja 0,5%.

Ezenkívül csekély mennyiségű mangánt és alumíniumot adunk hozzá. Nagy keménysége és magas elektromos ellenállása van. Ezt mágnesek és elektromos transzformátorok gyártására használják.

Galvanizált acél

Cink bevonattal van bevonva, amely megvédi a rozsdától és a korróziótól. Ezért hasznos csőalkatrészek és szerszámok gyártásához.

Rozsdamentes acél

Összetétele Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) és C (0,2%). Ellenáll a rozsda és a korrózió ellen. Evőeszközök, valamint darabolóanyagok gyártására használják.

Mangán acél

Összetétele Mn (10-18%), Fe (82-90%) és C (1,12%). Kemény és kopásálló. Vasúti sínekben, széfekben és páncélokban használják.

Invar acél

36% Ni-t, 64% Fe-t és 0,5% szént tartalmaz. Alacsony tágulási együtthatója van. Indikátor mérlegek készítésénél használják; például: mérőszalagok.

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. 8. kiadás, CENGAGE Learning.
2. Admin. (2017. szeptember 19.) Mi a vas, honnan származik, és hány vasfajtája van? Letöltve: 2018. április 22-én, a következőről: termiser.com
3. Wikipedia. (2018). Vas. Visszakeresve: 2018. április 22-én, a következő helyről: en.wikipedia.org
4. Metals. Általános tulajdonságok. Fém kinyerése és osztályozása. Visszakeresve: 2018. április 22-én, a következő helyről: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (2018. január). Vas- és nemvasfémek fémkohászati ​​jellemzése. Letöltve: 2018. április 22-én, a következő helyről: steemit.com
6. Esszé, Egyesült Királyság. (2013. november). Vasfémek alapvető szerkezete. Letöltve: 2018. április 22-én, a következő helyről: ukessays.com
7. Cdang. (2011. július 7.). Iron Alpha & Iron Gamma.. Visszakeresve: 2018. április 22-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (2008. június 15.) Rozsdamentes acél zsinór.. Visszakeresve: 2018. április 22-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org