Smeltemetoder for ikke-jernholdige metaller: smeltepunkt, tetthet og spesifikt volum. Fysiske egenskaper, sammensetning og egenskaper av jernmetall Kokepunkt for jernspiker

Hvert metall eller legering har unike egenskaper, inkludert smeltepunktet. I dette tilfellet går objektet fra en tilstand til en annen, i et spesielt tilfelle blir det flytende fra fast stoff. For å smelte det, må du bruke varme på det og varme det til ønsket temperatur er nådd. I det øyeblikket det ønskede temperaturpunktet for en gitt legering er nådd, kan den fortsatt forbli i fast tilstand. Når eksponeringen fortsetter, begynner den å smelte.

Kvikksølv har det laveste smeltepunktet - det smelter selv ved -39 °C, wolfram har det høyeste - 3422 °C. For legeringer (stål og andre) er det ekstremt vanskelig å bestemme det nøyaktige tallet. Alt avhenger av forholdet mellom komponentene i dem. For legeringer skrives det som et numerisk intervall.

Hvordan prosessen fungerer

Elementer, uansett hva de er: gull, jern, støpejern, stål eller noe annet, smelter omtrent det samme. Dette skjer på grunn av ekstern eller intern oppvarming. Ekstern oppvarming utføres i en termisk ovn. For internt bruk resistiv oppvarming, overføring av elektrisk strøm eller induksjon oppvarming i et høyfrekvent elektromagnetisk felt. Virkningen er omtrent den samme.

Når oppvarming skjer, øker amplituden til termiske vibrasjoner av molekyler. vises gitter strukturelle defekter, ledsaget av brudd på interatomiske bindinger. Perioden med gitterødeleggelse og akkumulering av defekter kalles smelting.

Avhengig av i hvilken grad metaller smelter, er de delt inn i:

1. lavtsmeltende - opptil 600 °C: bly, sink, tinn;
2. middels smelting - fra 600 °C til 1600 °C: gull, kobber, aluminium, støpejern, jern og mest av alle elementer og forbindelser;
3. ildfast - fra 1600 °C: krom, wolfram, molybden, titan.

Avhengig av hva maksimumsgraden er, velges smelteapparatet. Den skal være sterkere jo sterkere oppvarming.

Den andre viktige verdien er kokegraden. Dette er parameteren der væsker begynner å koke. Som regel er det dobbelt så mye som smeltepunktet. Disse verdiene er direkte proporsjonale med hverandre og gis vanligvis ved normalt trykk.

Hvis trykket øker, øker også mengden smelting. Hvis trykket synker, så synker det.

Egenskapstabell

Metaller og legeringer - uunnværlig smibase, støperiproduksjon, smykkeproduksjon og mange andre produksjonsområder. Uansett hva mesteren gjør ( Smykker laget av gull, gjerder av støpejern, kniver av stål el kobberarmbånd), For riktig drift han trenger å vite temperaturene som et bestemt grunnstoff smelter ved.

For å finne ut denne parameteren, må du se tabellen. I tabellen kan du også finne kokegraden.

Blant de mest brukte elementene i hverdagen er smeltepunktindikatorene som følger:

1. aluminium - 660 °C;
2. kobber smeltepunkt - 1083 °C;
3. smeltepunkt for gull - 1063 °C;
4. sølv - 960 °C;
5. tinn - 232 °C. Tinn brukes ofte til lodding, siden temperaturen til en fungerende loddebolt er nøyaktig 250–400 grader;
6. bly - 327 °C;
7. smeltepunkt for jern - 1539 °C;
8. smeltepunktet for stål (en legering av jern og karbon) er fra 1300 °C til 1500 °C. Det varierer avhengig av metningen av stålet med komponenter;
9. smeltepunkt for støpejern (også en legering av jern og karbon) - fra 1100 °C til 1300 °C;
10. kvikksølv - -38,9 °C.

Som det fremgår av denne delen av tabellen, er det mest smeltbare metallet kvikksølv, som ved positive temperaturer allerede er i flytende tilstand.

Kokepunktet for alle disse grunnstoffene er nesten to ganger, og noen ganger til og med høyere enn smeltepunktet. For eksempel, for gull er det 2660 °C, for aluminium -2519 °C, for jern - 2900 °C, for kobber - 2580 °C, for kvikksølv - 356,73 °C.

For legeringer som stål, støpejern og andre metaller er beregningen omtrent den samme og avhenger av forholdet mellom komponenter i legeringen.

Maksimal kokepunkt for metaller er Rhenia -5596 °C. Det høyeste kokepunktet er for de mest ildfaste materialene.

Det er tabeller som også indikerer metalltetthet. Det letteste metallet er litium, det tyngste er osmium. Osmium har høyere tetthet enn uran og plutonium, hvis det vurderes ved romtemperatur. Lettmetaller inkluderer: magnesium, aluminium, titan. Tungmetaller inkluderer de vanligste metallene: jern, kobber, sink, tinn og mange andre. Den siste gruppen er svært tungmetaller, disse inkluderer: wolfram, gull, bly og andre.

En annen indikator som finnes i tabellene er termisk ledningsevne av metaller. Neptunium er den dårligste lederen av varme, og det beste metallet når det gjelder varmeledningsevne er sølv. Gull, stål, jern, støpejern og andre elementer er midt mellom disse to ytterpunktene. Klare egenskaper for hver kan finnes i den nødvendige tabellen.

Smeltepunkt, sammen med tetthet, refererer til de fysiske egenskapene til metaller. Metall smeltepunkt- temperaturen hvor et metall endres fra fast tilstand der det er i normal tilstand (unntatt kvikksølv) til flytende tilstand når det varmes opp. Under smelting endres volumet av metallet praktisk talt ikke, så smeltetemperaturen er normal atmosfærisk trykk har ingen effekt.

Smeltepunkt for metaller varierer fra -39 grader Celsius til +3410 grader. For de fleste metaller er smeltepunktet høyt, men noen metaller kan smeltes hjemme ved oppvarming på vanlig brenner (tinn, bly).

Klassifisering av metaller etter smeltepunkt

1. Lavtsmeltende metaller, hvis smeltepunkt svinger opptil 600 grader celsius, for eksempel sink, tinn, vismut.
2. Middels smeltende metaller, som smelter ved en temperatur fra 600 til 1600 grader Celsius: for eksempel aluminium, kobber, tinn, jern.
3. Ildfaste metaller, hvis smeltepunkt når mer enn 1600 grader celsius - wolfram, titan, krom og så videre.
4. - det eneste metallet som er i flytende tilstand under normale forhold (normalt atmosfærisk trykk, gjennomsnittlig omgivelsestemperatur). Smeltepunktet for kvikksølv er ca -39 grader Celsius.

Tabell over smeltetemperaturer for metaller og legeringer

Ved smelting av metall for fremstilling av metallstøpegods avhenger valg av utstyr, materiale for metallstøping, etc. av smeltetemperaturen Det bør også huskes Når man legerer et metall med andre grunnstoffer, synker smeltepunktet oftest.

Interessant fakta

Ikke forveksle begrepene "metallsmeltepunkt" og "metallkokepunkt" - for mange metaller er disse egenskapene betydelig forskjellige: for eksempel smelter sølv ved en temperatur på 961 grader Celsius, og koker bare når temperaturen når 2180 grader.

Smeltepunktet til et metall er minimumstemperaturen der det endres fra fast til flytende. Ved smelting endres volumet praktisk talt ikke. Metaller er klassifisert etter smeltepunkt avhengig av graden av oppvarming.

Lavtsmeltende metaller

Lavtsmeltende metaller har et smeltepunkt under 600°C. Disse er sink, tinn, vismut. Slike metaller kan smeltes hjemme ved å varme dem på komfyren eller bruke et loddejern. Lavtsmeltende metaller brukes i elektronikk og teknologi for å koble sammen metallelementer og ledninger for bevegelse elektrisk strøm. Smeltepunktet til tinn er 232 grader, og sink er 419.

Middels smeltende metaller

Middelssmeltende metaller begynner å forvandles fra fast til flytende ved temperaturer fra 600°C til 1600°C. De brukes til å lage plater, forsterkninger, blokker og andre metallkonstruksjoner som er egnet for konstruksjon. Denne gruppen metaller inkluderer jern, kobber, aluminium, og de er også en del av mange legeringer. Kobber tilsettes legeringer dyrebare metaller som gull, sølv, platina. 750 gull består av 25% legeringsmetaller, inkludert kobber, som gir den en rødlig fargetone. Smeltepunktet til dette materialet er 1084 °C. Og aluminium begynner å smelte ved en relativt lav temperatur på 660 grader Celsius. Dette er et lett, duktilt og billig metall som ikke oksiderer eller ruster, derfor er det mye brukt i produksjon av servise. Smeltepunktet til jern er 1539 grader. Dette er et av de mest populære og rimelige metallene, bruken er utbredt i konstruksjons- og bilindustrien. Men på grunn av det faktum at jern er utsatt for korrosjon, må det i tillegg bearbeides og dekkes med et beskyttende lag med maling, tørkeolje eller forhindre at fuktighet kommer inn.

Ildfaste metaller

Temperaturen til ildfaste metaller er over 1600°C. Disse er wolfram, titan, platina, krom og andre. De brukes som lyskilder, maskindeler, smøremidler og i atomindustrien. De brukes til å lage ledninger, høyspentledninger, og brukes til å smelte andre metaller med et lavere smeltepunkt. Platina begynner å gå fra fast til flytende ved en temperatur på 1769 grader, og wolfram ved en temperatur på 3420°C.

Kvikksølv er det eneste metallet som er i flytende tilstand under normale forhold, nemlig normalt atmosfærisk trykk og gjennomsnittlig temperatur. miljø. Smeltepunktet for kvikksølv er minus 39°C. Dette metallet og dets damp er giftig, så det brukes bare i lukkede beholdere eller i laboratorier. En vanlig bruk av kvikksølv er som et termometer for å måle kroppstemperatur.

- først i viktighet og utbredelse byggemateriale. Han er kjent fra antikken, og dens egenskaper er slik at når de lærte å smelte jern i betydelige mengder, erstattet metallet alle andre legeringer. Jernens tidsalder har kommet, og etter å dømme vil denne tiden ikke ta slutt snart. Denne artikkelen vil fortelle deg hva egenvekt jern, hva er dets smeltepunkt i sin rene form.

Jern er et typisk metall, og det er kjemisk aktivt. Stoffet reagerer ved normal temperatur, og oppvarming eller økende fuktighet øker reaktiviteten betydelig. Jern korroderer i luft, brenner i en atmosfære av rent oksygen, og kan i form av fint støv antennes i luft.

Rent jern er iboende formbart, men metallet er svært sjeldent i denne formen. Faktisk betyr jern en legering med små andeler av urenheter - opptil 0,8%, som er preget av mykhet og formbarhet Ren substans. Legeringer med karbon - stål, støpejern, rustfritt stål - er viktige for samfunnsøkonomien.

Jern er preget av polymorfisme: det er så mange som 4 modifikasjoner, forskjellig i struktur og gitterparametere:

• α-Fe – eksisterer fra null til +769 C. Den har et kroppssentrert kubisk gitter og er ferromagnetisk, det vil si at den beholder magnetisering i fravær av et eksternt magnetfelt. +769 C – Curie-punkt for metall;
• fra +769 til +917 C β-Fe vises. Den skiller seg fra α-fasen bare i gitterparametere. Nesten alle fysiske egenskaper er bevart med unntak av magnetiske: jern blir paramagnetisk, det vil si at det mister evnen til å magnetisere og trekkes inn i et magnetfelt. Metallurgi anser ikke β-fasen som en egen modifikasjon. Siden overgangen ikke påvirker vesentlige fysiske egenskaper;
• i området fra 917 til 1394 C er det en γ-modifikasjon, som er preget av et ansiktssentrert kubisk gitter;
• ved temperaturer over +1394 C vises δ-fasen, som er preget av et kroppssentrert kubisk gitter.

Ved høyt trykk, samt når metallet er dopet med visse tilsetningsstoffer, dannes en ε-fase med et sekskantet tettpakket gitter.

Temperaturen på faseoverganger endres merkbart når de dopes med samme karbon. Egentlig tjener selve evnen til jern til å danne så mange modifikasjoner som grunnlaget for bearbeiding av stål i forskjellige temperaturforhold. Uten slike overganger hadde ikke metallet blitt så utbredt.

Nå er det tid for egenskapene til metalljernet.

Denne videoen forteller om strukturen til jern:

Egenskaper og egenskaper til metall

Jern er et ganske lett, moderat ildfast metall, sølvgrå i fargen. Reagerer lett med fortynnede syrer og regnes derfor som et middels aktivitetselement. I tørr luft dekkes metallet gradvis med en oksidfilm, som forhindrer ytterligere reaksjon.

Men ved den minste fuktighet, i stedet for en film, vises rust - løs og heterogen i sammensetningen. Rust hindrer ikke ytterligere korrosjon av jern. Imidlertid er de fysiske egenskapene til metallet, og viktigst av alt, dets legeringer med karbon, slik at til tross for den lave korrosjonsbestandighet, er bruken av jern mer enn berettiget.

Masse og tetthet

Molekylvekten til jern er 55,8, noe som indikerer stoffets relative letthet. Hva er tettheten til jern? Denne indikatoren bestemmes av fasemodifikasjonen:

• α-Fe – 7,87 g/kubikk. cm ved 20 C og 7,67 g/cc. cm ved 600 C;
• γ-fasen har en enda lavere tetthet - 7,59 g/cc ved 1000C;
• Tettheten til δ-fasen er 7,409 g/cc.

Med økende temperatur avtar tettheten av jern naturlig.

La oss nå finne ut hva smeltepunktet til jern er i Celsius, for eksempel sammenligne det med støpejern.

Temperaturspenn

Metallet er moderat ildfast, noe som betyr en relativt lav temperatur for endring i aggregeringstilstanden:

• smeltepunkt - 1539 C;
• kokepunkt - 2862 C;
• Curie-temperaturen, det vil si tap av evnen til å magnetisere, er 719 C.

Det er verdt å huske på at når de snakker om smelte- eller kokepunktet, har de å gjøre med δ-fasen til stoffet.

Denne videoen vil fortelle deg om de fysiske og kjemiske egenskapene til jern:

Mekaniske egenskaper

Jern og dets legeringer er så utbredt at selv om de begynte å bli brukt senere enn, for eksempel, og, har de blitt originale standarder. Når man sammenligner metaller, peker de på jern: sterkere enn stål, 2 ganger mykere enn jern, og så videre.

Egenskapene er gitt for et metall som inneholder små andeler urenheter:

• hardhet på Mohs-skalaen – 4–5;
• Brinell-hardhet – 350–450 MN/kvadrat. m. Dessuten har kjemisk rent jern en høyere hardhet – 588–686;

Styrkeindikatorer er ekstremt avhengig av mengden og arten av urenheter. Denne verdien er regulert av GOST for hver klasse av legering eller rent metall. Dermed er trykkfastheten for ulegert stål 400–550 MPa. Ved herding av denne karakteren øker strekkfastheten til 700 MPa.

• slagstyrken til metallet er 300 MN/m2;
• flytegrense –100 MN/kvm. m.

Vi vil lære mer om hva som trengs for å bestemme den spesifikke varmekapasiteten til jern.

Varmekapasitet og varmeledningsevne

Som ethvert metall leder jern varme, selv om ytelsen i dette området er lav: når det gjelder termisk ledningsevne, er metallet dårligere enn aluminium - 2 ganger mindre og 5 ganger mindre.

Termisk ledningsevne ved 25 C er 74,04 W/(m K). Verdien avhenger av temperaturen;

• ved 100 k er varmeledningsevnen 132 [W/(m.K)];
• ved 300 K – 80,3 [W/(m.K)];
• ved 400 – 69,4 [W/(m.K)];
• og ved 1500 – 31,8 [W/(m.K)].

• Koeffisienten for termisk utvidelse ved 20 C er 11,7·10-6.
• Varmekapasiteten til et metall bestemmes av fasestrukturen og avhenger ganske komplekst av temperaturen. Med en økning til 250 C øker varmekapasiteten sakte, øker deretter kraftig til Curie-punktet er nådd, og begynner deretter å avta.
• Den spesifikke varmekapasiteten i temperaturområdet fra 0 til 1000C er 640,57 J/(kg K).

Elektrisk Strømføringsevne

Jern leder strøm, men ikke på langt nær så godt som kobber og sølv. Spesifikk elektrisk motstand metall under normale forhold – 9,7·10-8 ohm·m.

Siden jern er en ferromagnet, er ytelsen på dette området viktigere:

• metningsmagnetisk induksjon er 2,18 Tesla;
• magnetisk permeabilitet – 1.45.106.

Giftighet

Metallet utgjør ingen fare for menneskekroppen. stål og produksjon av jernprodukter kan være farlig, men bare på grunn av de høye temperaturene og de tilsetningsstoffene som brukes i produksjonen av ulike legeringer. Jernavfall – skrapmetall – utgjør en fare for miljøet, men det er ganske moderat, siden metallet ruster i luft.

Jern er ikke biologisk inert, derfor brukes det ikke som materiale for proteser. Imidlertid spiller dette elementet i menneskekroppen en av de viktigste rollene: et brudd på absorpsjonen av jern eller en utilstrekkelig mengde av sistnevnte i kostholdet garanterer i beste fall anemi.

Jern absorberes med store vanskeligheter - 5–10 % av den totale mengden som tilføres kroppen, eller 10–20 % hvis det er en mangel.

• Det vanlige daglige behovet for jern er 10 mg for menn og 20 mg for kvinner.
• Toksisk dose - 200 mg/dag.
• Dødelig – 7–35 g Det er nesten umulig å få tak i en slik mengde jern, så jernforgiftning er ekstremt sjelden.

Jern er et metall hvis fysiske egenskaper, spesielt styrke, kan endres betydelig ved å ty til maskinering eller tilsetning av svært små mengder legeringselementer. Denne funksjonen, kombinert med tilgjengeligheten og den enkle metallutvinningen, gjør jern til det mest populære konstruksjonsmaterialet.

En spesialist vil fortelle deg enda mer om egenskapene til jern i videoen nedenfor:

Tabellen viser smeltepunktet for metaller t pl , deres kokepunkt t til ved atmosfærisk trykk, tetthet av metaller ρ ved 25°C og termisk ledningsevne λ ved 27°C.

Smeltepunktet for metaller, samt deres tetthet og varmeledningsevne er gitt i tabellen for følgende metaller: aktinium Ac, sølv Ag, gull Au, barium Ba, beryllium Be, kalsium Ca, kadmium Cd, kobolt Co, krom Cr , cesium Cs, gallium Ga, hafnium Hf, kvikksølv Hg, indium In, iridium Ir, kalium K, litium Li, neptunium Np, osmium Os, protactinium Pa, bly Pb, palladium Pd, polonium Po, plutonium Pu, radium Ra, rubidium Pb, rhenium Re, rhodium Rh, ruthenium Ru, antimon Sb, strontium Sr, tantal Ta, technetium Tc, thorium Th, thallium Tl, uran U, vanadium V, sink Zn, zirkonium Zr.

I følge tabellen kan man se at smeltepunktet til metaller varierer over et bredt område (fra -38,83°C for wolfram til 3422°C). Metaller som litium (18,05°C), cesium (28,44°C), rubidium (39,3°C) og andre alkalimetaller har et lavt positivt smeltepunkt.

De mest ildfaste metallene er: hafnium, iridium, molybden, niob, osmium, rhenium, rutenium, tantal, teknetium, wolfram. Smeltepunktet til disse metallene er over 2000°C.

La oss gi eksempler på smeltepunkt for metaller, mye brukt i industrien og i hverdagen:

• smeltepunkt for aluminium 660,32 °C;
• kobber smeltepunkt 1084,62 °C;
• smeltepunkt for bly 327,46 °C;
• smeltepunkt for gull 1064,18 °C;
• smeltepunkt for tinn 231,93 °C;
• smeltepunktet for sølv er 961,78 °C;
• Smeltepunktet for kvikksølv er -38,83°C.

Rhenium Re har det maksimale kokepunktet for metallene presentert i tabellen - det er 5596°C. Metaller som tilhører gruppen med høyt smeltepunkt har også høye kokepunkter.

I tabellen varierer det fra 0,534 til 22,59, det vil si at det letteste metallet er , og det tyngste metallet er osmium. Det skal bemerkes at osmium har en tetthet større enn til og med plutonium ved romtemperatur.

Tabellen varierer fra 6,3 til 427 W/(m grader), dermed er den dårligste varmelederen et metall som neptunium, og det beste varmeledende metallet er sølv.

Smeltepunkt for stål

En tabell over smeltetemperaturverdier for vanlige stålkvaliteter er presentert. Stål for støpegods, strukturelt, varmebestandig, karbon og andre klasser av stål er vurdert.

Smeltepunktet for stål varierer fra 1350 til 1535 °C. Stålene i tabellen er ordnet i rekkefølge etter økende smeltepunkt.

Kilder:

1. Volkov A.I., Zharsky I.M. Stor kjemisk referansebok. - M: Sovjetisk skole, 2005. - 608 s.
2. Fysiske mengder. Katalog. A. P. Babichev, N. A. Babushkina, A. M. Bratkovsky og andre; Ed. I. S. Grigorieva, E. Z. Meilikhova. - M.: Energoatomizdat, 1991. - 1232 s.

I den metallurgiske industrien er et av hovedområdene støping av metaller og deres legeringer på grunn av den lave kostnaden og den relative enkelheten til prosessen. Former med hvilken som helst form og ulike dimensjoner kan støpes, fra små til store; Den er egnet for både masse- og tilpasset produksjon.

Støping er et av de eldste områdene for arbeid med metaller, og begynner rundt bronsealderen: 7-3 årtusen f.Kr. e. Siden den gang har mange materialer blitt oppdaget, noe som har ført til fremskritt innen teknologi og økte krav til støperiindustrien.

I dag er det mange retninger og typer støping, som er forskjellige teknologisk prosess. En ting forblir uendret - den fysiske egenskapen til metaller til overgang fra fast til flytende, og det er viktig å vite ved hvilken temperatur smelting begynner forskjellige typer metaller og deres legeringer.

Metallsmelteprosess

Denne prosessen refererer til overgangen til et stoff fra en fast til en flytende tilstand. Når smeltepunktet er nådd, kan metallet være i enten fast eller flytende tilstand, og ytterligere økning vil føre til fullstendig overgang av materialet til en væske.

Det samme skjer ved størkning - når smeltegrensen er nådd, vil stoffet begynne å gå over fra flytende til fast tilstand, og temperaturen vil ikke endres før fullstendig krystallisering.

Det bør man huske på denne regelen Gjelder kun for rent metall. Legeringer har ikke en klar temperaturgrense og gjennomgår tilstandsoverganger noen rekkevidde:

1. Solidus er temperaturlinjen der den mest smeltbare komponenten i legeringen begynner å smelte.
2. Liquidus er det endelige smeltepunktet for alle komponenter, under hvilket de første legeringskrystallene begynner å vises.

Det er umulig å nøyaktig måle smeltepunktet til slike stoffer. overgangspunktet for tilstander er angitt med et numerisk intervall.

Avhengig av temperaturen som metaller begynner å smelte ved, de er vanligvis delt inn i:

• Lavtsmeltende, opptil 600 °C. Disse inkluderer tinn, sink, bly og andre.
• Middels smelting, opptil 1600 °C. Mest vanlige legeringer og metaller som gull, sølv, kobber, jern, aluminium.
• Ildfast, over 1600 °C. Titan, molybden, wolfram, krom.

Det er også et kokepunkt - punktet der det smeltede metallet begynner å gå over i en gassformig tilstand. Dette er en veldig høy temperatur, typisk 2 ganger smeltepunktet.

Effekt av trykk

Smeltetemperaturen og den like størkningstemperaturen avhenger av trykket, og øker med økningen. Dette skyldes det faktum at med økende trykk kommer atomene nærmere hverandre, og for å ødelegge krystallgitteret må de flyttes bort. Ved økt trykk kreves det større termisk energi og den tilsvarende smeltetemperaturen øker.

Det finnes unntak når temperaturen som kreves for å omdannes til flytende tilstand avtar med økt trykk. Slike stoffer inkluderer is, vismut, germanium og antimon.

Smeltepunkttabell

Det er viktig for alle som er involvert i metallurgisk industri, enten det er en sveiser, støperiarbeider, smelter eller gullsmed, å vite temperaturene som materialene de arbeider med smelter. Tabellen nedenfor viser smeltepunktene til de vanligste stoffene.

Smeltepunkttabell metaller og legeringer

I tillegg til smeltebordet finnes det mange andre støttematerialer. For eksempel ligger svaret på spørsmålet hva som er kokepunktet til jern i tabellen over kokende stoffer. I tillegg til å koke har metaller en rekke andre fysiske egenskaper, som styrke.

Styrken til metaller

I tillegg til evnen til å gå over fra fast til flytende, er en av de viktige egenskapene til materialet dets styrke - evnen fast motstand mot ødeleggelse og irreversible endringer i form. Hovedindikatoren for styrke er motstanden som oppstår når et forglødet arbeidsstykke går i stykker. Begrepet styrke gjelder ikke for kvikksølv fordi det er i flytende tilstand. Styrkebetegnelsen er akseptert i MPa - Mega Pascals.

Følgende grupper finnes styrke av metaller:

• Skjør. Deres motstand overstiger ikke 50MPa. Disse inkluderer tinn, bly, myke-alkaliske metaller
• Slitesterk, 50−500 MPa. Kobber, aluminium, jern, titan. Materialer i denne gruppen er grunnlaget for mange strukturelle legeringer.
• Høy styrke, over 500 MPa. For eksempel molybden og wolfram.

Styrkebord i metall

De vanligste legeringene i hverdagen

Som det fremgår av tabellen, varierer smeltepunktene til grunnstoffene mye selv blant materialer som vanligvis finnes i hverdagen.

Dermed er minimumssmeltepunktet for kvikksølv -38,9 °C, så ved romtemperatur er det allerede i flytende tilstand. Dette forklarer hvorfor husholdningstermometre har et lavere merke på -39 grader Celsius: under denne indikatoren blir kvikksølv til en fast tilstand.

De vanligste loddene i husholdningsbruk inneholder en betydelig prosentandel tinn, som har et smeltepunkt på 231,9 °C, så de fleste loddemetallene smelter ved driftstemperaturen til loddebolten 250−400 °C.

I tillegg finnes det lavtsmeltende lodde med en nedre smeltegrense, opptil 30 °C, og brukes når overoppheting av materialene som loddes er farlig. For disse formålene er det lodde med vismut, og smeltingen av disse materialene ligger i området fra 29,7 - 120 °C.

Smelting av høykarbonmaterialer, avhengig av legeringskomponenter, varierer fra 1100 til 1500 °C.

Smeltepunktene til metaller og deres legeringer ligger i et veldig bredt temperaturområde, fra svært lave temperaturer (kvikksølv) til flere tusen grader. Kunnskap om disse indikatorene, så vel som andre fysiske egenskaper, er svært viktig for personer som jobber i det metallurgiske feltet. For eksempel vil kunnskap om temperaturen hvor gull og andre metaller smelter være nyttig for gullsmeder, støperier og smelteverk.

Et formbart sølv-hvitt metall med høy kjemisk reaktivitet: jern korroderer raskt når det utsettes for høye temperaturer eller når det er høy luftfuktighet i luften. Jern brenner i rent oksygen, og i finfordelt tilstand antennes det spontant i luft. Angitt med symbolet Fe (latinsk Ferrum). Et av de vanligste metallene i jordskorpen (andre plass etter).

Se også:

STRUKTUR

Det er etablert flere polymorfe modifikasjoner for jern, hvorav høytemperaturmodifikasjonen - γ-Fe (over 906°) danner et gitter av en ansiktssentrert kube av Cu-typen (a 0 = 3,63), og lavtemperaturen. modifikasjon - α-Fe-gitteret til en sentrert kube av α-Fe-typen ( a 0 = 2,86).
Avhengig av oppvarmingstemperaturen kan jern finnes i tre modifikasjoner, preget av forskjellige krystallgitterstrukturer:

1. I temperaturområdet fra den laveste til 910°C - a-ferritt (alfaferritt), som har en krystallgitterstruktur i form av en sentrert kube;
2. I temperaturområdet fra 910 til 1390 °C - austenitt, hvis krystallgitter har strukturen til en ansiktssentrert kube;
3. I temperaturområdet fra 1390 til 1535°C (smeltepunkt) - d-ferritt (delta ferritt). Krystallgitteret til d-ferritt er det samme som a-ferritt. Forskjellen mellom dem er bare i andre (større for d-ferritt) avstander mellom atomene.

Når flytende jern avkjøles, vises primære krystaller (krystalliseringssentre) samtidig på mange punkter i det avkjølte volumet. Under påfølgende avkjøling bygges nye krystallinske celler rundt hvert senter inntil hele tilførselen av flytende metall er oppbrukt.
Resultatet er en granulær struktur av metallet. Hvert korn har et krystallgitter med en bestemt retning på aksene.
Ved påfølgende avkjøling av fast jern, under overganger av d-ferritt til austenitt og austenitt til a-ferritt, kan det oppstå nye krystalliseringssentre med tilsvarende endring i kornstørrelse

EGENSKAPER

I sin rene form under normale forhold er det et fast stoff. Den har en sølvgrå farge og en uttalt metallisk glans. De mekaniske egenskapene til jern inkluderer dets hardhetsnivå på Mohs-skalaen. Det er lik fire (gjennomsnitt). Jern har god elektrisk og termisk ledningsevne. Den siste funksjonen kan føles ved å berøre en jerngjenstand i et kaldt rom. Fordi dette materialet leder varme raskt, fjerner det mesteparten av det fra huden din på kort tid, og det er derfor du føler deg kald.
Hvis du berører for eksempel tre, vil du merke at dens varmeledningsevne er mye lavere. Fysiske egenskaper jern - dette er dets smelte- og kokepunkt. Den første er 1539 grader Celsius, den andre er 2860 grader Celsius. Vi kan konkludere med at de karakteristiske egenskapene til jern er god duktilitet og smelteevne. Men det er ikke alt. Også de fysiske egenskapene til jern inkluderer dets ferromagnetisme. Hva det er? Jern, de magnetiske egenskapene vi kan observere på praktiske eksempler hver dag, er det eneste metallet som har et så unikt særpreg. Dette forklares av dette materialet kan magnetiseres under påvirkning av et magnetfelt. Og etter slutten av virkningen av sistnevnte, forblir jernet, hvis magnetiske egenskaper nettopp er dannet, en magnet i lang tid. Dette fenomenet kan forklares med det faktum at i strukturen til dette metallet er det mange frie elektroner som er i stand til å bevege seg.

RESERVER OG PRODUKSJON

Jern er et av de vanligste grunnstoffene i solsystemet, spesielt på jordplanetene, spesielt på jorden. En betydelig del av jernet til de terrestriske planetene befinner seg i kjernene til planetene, hvor innholdet er beregnet til å være rundt 90 %. Jerninnholdet i jordskorpen er 5 %, og i mantelen ca 12 %.

Jern er ganske utbredt i jordskorpen - det utgjør omtrent 4,1 % av massen til jordskorpen (4. plass blant alle grunnstoffer, 2. blant metaller). I mantelen og skorpen er jern konsentrert hovedsakelig i silikater, mens innholdet er betydelig i basiske og ultrabasiske bergarter, og lavt i sure og mellomliggende bergarter.
Et stort antall malmer og mineraler som inneholder jern er kjent. Av størst praktisk betydning er rød jernmalm (hematitt, Fe2O3; inneholder opptil 70 % Fe), magnetisk jernmalm (magnetitt, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; inneholder 72,4 % Fe), brun jernmalm eller limonitt (goetitt). og hydrogoetitt, henholdsvis FeOOH og FeOOH nH20). Goetitt og hydrogoetitt finnes oftest i forvitringsskorper, og danner såkalte "jernhatter", hvis tykkelse når flere hundre meter. De kan også være av sedimentær opprinnelse, falle ut av kolloidale løsninger i innsjøer eller kystområder i havet. I dette tilfellet dannes oolittiske, eller belgfrukter, jernmalm. Vivianite Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O finnes ofte i dem, og danner svarte langstrakte krystaller og radielle aggregater.
Jerninnholdet i sjøvann er 1·10−5 -1·10−8 %
I industrien hentes jern fra jernmalm, hovedsakelig fra hematitt (Fe 2 O 3) og magnetitt (FeO Fe 2 O 3).
Det finnes ulike måter å utvinne jern fra malm. Det vanligste er domeneprosessen.
Det første produksjonstrinnet er reduksjon av jern med karbon i en masovn ved en temperatur på 2000 °C. I masovnen er karbon i form av koks, jernmalm i form av agglomerat eller pellets og fluss (for eksempel kalkstein) tilføres ovenfra, og nedenfra møtes de av en strøm av tvungen varm luft.
I tillegg til masovnsprosessen er prosessen med direkte jernproduksjon vanlig. I dette tilfellet blandes forhåndsknust malm med spesiell leire, og danner pellets. Pellets fyres og behandles i en sjaktovn med varme metanomdannelsesprodukter, som inneholder hydrogen. Hydrogen reduserer lett jern uten å forurense jernet med urenheter som svovel og fosfor, som er vanlige urenheter i kull. Jern oppnås i fast form og smeltes deretter i elektriske ovner. Kjemisk rent jern oppnås ved elektrolyse av løsninger av dets salter.

OPPRINNELSE

Opprinnelse tellurisk (terrestrisk) jern finnes sjelden i basaltlavaer (Uifak, Disko Island, utenfor den vestlige kysten av Grønland, nær Kassel, Tyskland). På begge punkter er pyrrhotitt (Fe 1-x S) og kohenitt (Fe 3 C) assosiert med det, noe som forklares med både reduksjon med karbon (inkludert fra vertsbergartene) og dekomponering av karbonylkomplekser som Fe( Lure. I mikroskopiske korn er det mer enn en gang etablert i endrede (serpentiniserte) ultrabasiske bergarter, også i paragenese med pyrrhotitt, noen ganger med magnetitt, på grunn av hvilket det oppstår under reduksjonsreaksjoner. Svært sjelden funnet i oksidasjonssonen til malmforekomster, under dannelsen av sumpmalm. Funn er registrert i sedimentære bergarter knyttet til reduksjon av jernforbindelser med hydrogen og hydrokarboner.
Nesten rent jern ble funnet i månejord, som er assosiert med både meteorittfall og magmatiske prosesser. Til slutt inneholder to klasser av meteoritter - steinete jern og jern - naturlige jernlegeringer som en steindannende komponent.

APPLIKASJON

Jern er et av de mest brukte metallene, og står for opptil 95 % av den globale metallurgiske produksjonen.
Jern er hovedkomponenten i stål og støpejern - de viktigste konstruksjonsmaterialene.
Jern kan være en del av legeringer basert på andre metaller - for eksempel nikkel.
Magnetisk jernoksid (magnetitt) er et viktig materiale i produksjonen av langtidsdataminneenheter: harddisker, disketter, etc.
Ultrafint magnetittpulver brukes i mange sort/hvitt laserskrivere blandet med polymergranulat som toner. Dette bruker både den svarte fargen på magnetitten og dens evne til å feste seg til den magnetiserte overføringsvalsen.
De unike ferromagnetiske egenskapene til en rekke jernbaserte legeringer bidrar til deres utbredte bruk i elektroteknikk for magnetiske kjerner til transformatorer og elektriske motorer.
Jern(III)klorid (jern(III)klorid) brukes i amatørradiopraksis for etsing av trykte kretskort.
Jernholdig sulfatheptat (jernholdig sulfat) blandet med kobbersulfat brukes til å bekjempe skadelige sopp i hagearbeid og konstruksjon.
Jern brukes som anode i jern-nikkel-batterier og jern-luft-batterier.
Vandige løsninger av jern- og jernklorider, så vel som dets sulfater, brukes som koagulanter i renseprosesser av naturlig vann og avløpsvann i vannbehandling av industribedrifter.

Jern - Fe

KLASSIFISERING

Heis CIM Ref1.57