JUODIEJI METALAI: STRUKTŪRA, RŪŠYS, CHARAKTERISTIKOS - CHEMIJA - 2025

Į spalvotieji metalai yra tie, kurių sudėtyje yra geležies (Fe), taip pat nedideli kiekiai kitų metalų, kurie yra pridėtinės duoti tam tikrų naudingų savybių jo lydinių. Nors geležis gali egzistuoti įvairiose oksidacijos būsenose, dažniausiai pasitaiko +2 (geležies) ir +3 (geležies).

Tačiau terminas „juodioji“ reiškia geležį, nepaisant jos oksidacijos būklės medžiagoje. Geležis yra ketvirtas gausiausias žemės plutos elementas, tačiau visame pasaulyje jis yra pagrindinis žemės elementas. Todėl istoriškai ir pramoniškai juodieji metalai dalyvavo žmogaus evoliucijoje.

Taip buvo dėl savo gausaus ir modifikuojamų savybių. Šie juodieji metalai prasideda nuo geležies gavybos iš mineraloginių šaltinių, tokių kaip: hematitas (Fe ₂ O ₃ ), magnetitas (Fe ₃ O ₄ ) ir sideritas (FeCO ₃ ). Dėl eksploatacinių savybių šie oksidai yra geidžiamiausi perdirbant geležį.

Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduota kaitrinė ketaus „liežuvio ugnis“. Iš visų juodųjų metalų svarbiausią sudaro geležies lydinys, į kurį pridedama nedaug anglies: plienas.

Struktūra

Kadangi geležis yra pagrindinis juodųjų metalų komponentas, jų struktūrą sudaro jų grynos kietosios medžiagos kristalinės deformacijos.

Taigi juodieji lydiniai, tokie kaip plienas, yra ne kas kita, kaip kitų atomų intersticinis įtraukimas į geležies kristalų išdėstymą.

Kokia ši tvarka? Geležis sudaro allotropus (skirtingas kietas struktūras), priklausomai nuo temperatūros, kuriai jis yra veikiamas, ir keičiasi jo magnetinės savybės. Taigi, esant kambario temperatūrai, jame yra tūrinio tūrio kopijų išdėstymas, dar žinomas kaip alfa-geležis (kubas kairėje, viršutinis vaizdas).

Kita vertus, esant aukštai temperatūrai (912–1394 (ºC)), tai rodo ccp arba fcc išdėstymą: geležies gama (kubas dešinėje). Viršijus šią temperatūrą, geležis grįžta į BCC formą, kad galutinai ištirptų.

Šis alfa-gama struktūros pokytis yra žinomas kaip fazės transformacija. Gama fazė yra pajėgi „sulaikyti“ anglies atomus, o alfa fazė - ne.

Taigi, jei tai yra plienas, jo struktūra gali būti vaizduojama kaip geležies atomų rinkiniai, supantys anglies atomą.

Tokiu būdu juodųjų metalų struktūra priklauso nuo geležies fazių ir kitų rūšių atomų pasiskirstymo kietoje medžiagoje.

Charakteristikos ir savybės

Gryna geležis yra minkštas ir labai elastingas metalas, labai jautrus korozijai ir oksidacijai iš išorinių veiksnių. Tačiau kai jis apima skirtingas kito metalo ar anglies proporcijas, jis įgyja naujų savybių ir savybių.

Tiesą sakant, būtent šie pokyčiai daro juodus metalus naudingus daugybei programų.

Juodųjų metalų lydiniai paprastai yra stiprūs, patvarūs ir tvirti, pasižymi ryškiomis pilkšvomis spalvomis ir magnetinėmis savybėmis.

Pavyzdžiai

Kaltinė arba saldi

Jame yra mažiau kaip 0,03% anglies. Jis yra sidabro spalvos, lengvai rūdija ir įtrūksta viduje. Be to, jis yra lankstus ir formuojamas, geras elektros laidininkas ir sunkiai suvirinamas.

Tai yra juodųjų metalų tipas, kurį žmogus pirmą kartą panaudojo gamindamas ginklus, indus ir pastatus. Šiuo metu jis naudojamas plokštėse, kniedėse, trelinuose ir kt. Kadangi tai geras elektros laidininkas, jis naudojamas elektromagnetų šerdyje.

Neapdorotas arba ketaus

Pirminiame aukštakrosnės gaminyje yra 3–4% anglies ir kitų elementų, tokių kaip silicio, magnio ir fosforo, pėdsakai. Pagrindinis jo panaudojimas yra įsikišimas į kitų juodųjų metalų gamybą.

Gryna geležis

Tai yra pilkšvai baltas metalas, pasižymintis magnetinėmis savybėmis. Nepaisant kietumo, jis yra trapus ir trapus. Jo lydymosi temperatūra yra aukšta (1500 ºC) ir jis greitai oksiduojasi.

Tai yra geras elektros laidininkas, todėl jis naudojamas elektriniuose ir elektroniniuose komponentuose. Priešingu atveju tai mažai naudinga.

Ketaus arba ketaus (liejyklos)

Jie turi didelį anglies kiekį (nuo 1,76% iki 6,67%). Jie yra kietesni nei plienas, bet trapesni. Jie tirpsta žemesnėje nei grynos geležies, maždaug 1100ºC temperatūroje.

Kadangi jis yra formuojamas, jis gali būti naudojamas gaminant įvairaus dydžio ir sudėtingumo gabalus. Šio tipo geležyje naudojamas pilkasis ketaus, kuris suteikia stabilumo ir formuojamumo.

Jie turi didesnį atsparumą korozijai nei plienas. Be to, jie yra pigūs ir tankūs. Jie pasižymi sklandumu palyginti žemoje temperatūroje, kad galėtų užpildyti formas.

Jie taip pat pasižymi geromis suspaudimo savybėmis, tačiau yra trapūs ir lūžta prieš lenkdami, todėl netinka labai įmantriems gabalams.

Pilka geležis

Tai yra labiausiai paplitęs ketaus, kurio pilka spalva yra dėl grafito. Jo anglies koncentracija yra nuo 2,5% iki 4%; Be to, jame yra 1-3% silikono, kad stabilizuotų grafitą.

Jis pasižymi daugeliu pagrindinių ketaus savybių, yra labai skystas. Jis nelankstus ir prieš lenkdamas truputį lenkiasi.

Ductil geležis

Pridedama sferinio granito pavidalo anglies, kurios koncentracija yra 3,2–3,6%. Sferinė grafito forma suteikia jam didesnį atsparumą smūgiams ir lankstumą nei pilkasis geležis, leidžiantį jį naudoti detaliuose ir briaunuotuose projektuose.

Plienai

Anglies kiekis yra nuo 0,03% iki 1,76%. Tarp jo savybių yra kietumas, tvirtumas ir atsparumas fizinėms pastangoms. Apskritai jie lengvai rūdija. Jie yra suvirinami ir gali būti perdirbami kalimo būdu arba mechaniškai.

Jie taip pat turi didesnį kietumą ir mažiau skysčių nei lietiniai lygintuvai. Dėl šios priežasties jiems reikalinga aukšta temperatūra, kad jie patektų į formas.

Plienas ir jo pritaikymai

Yra keletas plieno rūšių, kurių kiekviena gali būti skirtingai naudojama:

Anglies arba statybinis plienas

Anglies koncentracija gali skirtis, nustatant keturias formas: švelnaus plieno (0,25% anglies), pusiau saldaus plieno (0,35% anglies), pusiau kieto plieno (0,45% anglies) ir kieto (0,5%). ).

Jis naudojamas įrankių, plieno lakštų, geležinkelio transporto priemonių, vinių, varžtų, automobilių ir valčių gamyboje.

Silicio plienas

Taip pat vadinamas elektriniu arba magnetiniu plienu. Jo silicio koncentracija svyruoja nuo 1% iki 5%, Fe kinta nuo 95% iki 99%, o anglis turi 0,5%.

Be to, pridedama nedaug mangano ir aliuminio. Jis pasižymi dideliu kietumu ir aukšta elektrine varža. Jis naudojamas gaminant magnetus ir elektros transformatorius.

Cinkuotas plienas

Jis yra padengtas cinko danga, apsaugančia nuo rūdžių ir korozijos. Todėl jis yra naudingas gaminant vamzdžių dalis ir įrankius.

Nerūdijantis plienas

Jo sudėtyje yra Cr (14–18%), Ni (7–9%), Fe (73–79%) ir C (0,2%). Jis atsparus rūdims ir korozijai. Jis naudojamas stalo įrankių, taip pat pjaustymo medžiagų gamyboje.

Mangano plienas

Jo sudėtis yra Mn (10–18%), Fe (82–90%) ir C (1,12%). Jis yra kietas ir atsparus dilimui. Naudojamas traukinių bėgiuose, seifuose ir šarvuose.

Invario plienas

Jame yra 36% Ni, 64% Fe ir 0,5% anglies. Jis turi mažą plėtimosi koeficientą. Jis naudojamas statant indikatorines svarstykles; pvz .: matuokliai.

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija. 8-asis leidimas, CENGAGE mokymasis.
2. Administratorius. (2017 m. Rugsėjo 19 d.). Kas yra geležis, iš kur ji atsiranda ir kiek yra geležies rūšių? Gauta 2018 m. Balandžio 22 d. Iš: termiser.com
3. Vikipedija. (2018 m.). Geležies. Gauta 2018 m. Balandžio 22 d. Iš: en.wikipedia.org
4. Metalai. Bendrosios savybės. Metalų gavyba ir klasifikavimas. Gauta 2018 m. Balandžio 22 d. Iš: edu.xunta.gal
5. Jose Ferreris. (2018 m. Sausis). Juodųjų ir spalvotųjų metalų metalurginis apibūdinimas. Gauta 2018 m. Balandžio 22 d. Iš: steemit.com
6. Esė, JK. (2013 m. Lapkritis). Pagrindinės juodųjų metalų struktūros. Gauta 2018 m. Balandžio 22 d. Iš: ukessays.com
7. Cdang. (2011 m. Liepos 7 d.). Geležinė alfa ir geležinė gama. . Gauta 2018 m. Balandžio 22 d. Iš: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (2008 m. Birželio 15 d.). Nerūdijančio plieno pynės. . Gauta 2018 m. Balandžio 22 d. Iš: commons.wikimedia.org