هيكل المعادن الحديدية والأنواع والخصائص والمثال

ال المعادن الحديدية هي تلك التي تحتوي على الحديد (الحديد) ، وكذلك كميات صغيرة من المعادن الأخرى التي تضاف لإعطاء بعض الخصائص المفيدة لسبائكها. على الرغم من إمكانية وجود الحديد في العديد من حالات الأكسدة ، فإن +2 (الحديدية) و +3 (الحديديك) هما الأكثر شيوعًا.

ومع ذلك ، يشير المصطلح "حديدية" إلى وجود الحديد بغض النظر عن حالة الأكسدة في المادة. الحديد هو العنصر الرابع الأكثر وفرة في قشرة الأرض ، لكنه على المستوى العالمي هو العنصر الأرضي الرئيسي. لذلك ، شاركت المعادن الحديدية تاريخيا وصناعا في تطور الإنسان.

كان هذا هو الحال بسبب وفرة كبيرة وخصائص قابلة للتعديل. تبدأ هذه المعادن الحديدية من استخراج الحديد من المصادر المعدنية ، مثل: الهيماتيت (Fe₂O₃) ، المغنتيت (الإيمان₃O₄و siderita (FeCO₃). بسبب الأداء ، فإن هذه الأكاسيد تكون أكثر رغبة في معالجة الحديد.

تُظهر الصورة العليا "لسان النار" المتوهج من الحديد الزهر. من بين جميع المعادن الحديدية ، يتكون أهمها من سبيكة حديدية تحتوي على كميات صغيرة من الكربون المُضاف: الصلب.

مؤشر

• 1 هيكل
• 2 الخصائص والخصائص
• 3 أمثلة
  • 3.1 مزورة أو الحديد الحلو
  • 3.2 الحديد الخام أو الحديد الخنزير
  • 3.3 الحديد النقي
  • 3.4 الحديد الزهر أو الزهر (المسابك)
  • 3.5 رمادي الحديد
  • 3.6 حديد الدكتايل
  • 3.7 فولاذ
• 4 الصلب وتطبيقاتها
  • 4.1 الكربون أو الصلب البناء
  • 4.2 السيليكون الصلب
  • 4.3 الصلب المجلفن
  • 4.4 الفولاذ المقاوم للصدأ
  • 4.5 المنغنيز الصلب
  • 4.6 الصلب invar
• 5 المراجع

هيكل

لأن الحديد هو المكون الرئيسي للمعادن الحديدية ، فإن هياكلها تتكون من تشوهات بلورية لمادة صلبة نقية.

وبالتالي ، فإن السبائك الحديدية مثل الصلب ليست أكثر من التضمين الخلالي للذرات الأخرى في ترتيب الحديد البلوري.

ما هو هذا الترتيب؟ الحديد يشكل allotropes (هياكل صلبة مختلفة) وفقا لدرجة الحرارة التي يتعرض لها ، وتغيير خصائصه المغناطيسية. وبالتالي ، فإنه في درجة حرارة الغرفة ، يعرض صفيفًا مخفيًا ، يُعرف أيضًا باسم alpha-iron (المكعب الموجود في الصورة اليسرى العلوية).

ومع ذلك ، في مجموعة من درجات الحرارة المرتفعة (912-1394 (درجة مئوية)) ، يُظهر الترتيب ccp أو fcc: غاما الحديد (المكعب الموجود على اليمين). بمجرد تجاوز درجة الحرارة هذه ، يعود الحديد إلى شكل مخبأ ليذوب أخيرًا.

يُعرف هذا التغيير في بنية ألفا جاما بتحول الطور. طور جاما قادر على "حبس" ذرات الكربون ، في حين أن طور ألفا لا.

وبالتالي ، في حالة الصلب ، يمكن تصور هيكلها كمجموعات من ذرات الحديد المحيطة بذرة الكربون.

وبهذه الطريقة ، يعتمد هيكل المعادن الحديدية على توزيع أطوار الحديد وذرات الأنواع الأخرى في المادة الصلبة..

الخصائص والخصائص

الحديد النقي هو معدن ناعم وطويل الدنتايل ، شديد الحساسية للتآكل وأكسدة العوامل الخارجية. ومع ذلك ، عندما يتضمن نسبًا مختلفة من معدن أو كربون آخر ، فإنه يكتسب خصائص وخصائص جديدة.

في الواقع ، فإن هذه التغييرات هي التي تجعل المعادن الحديدية مفيدة للتطبيقات التي لا تعد ولا تحصى.

السبائك الحديدية مقاومة بشكل عام ، متينة وعنيفة ، بألوان رمادية زاهية وبخصائص مغناطيسية.

أمثلة

الحديد المطاوع أو الحلو

أنه يحتوي على محتوى الكربون أقل من 0.03 ٪. إنه لون فضي ، يتأكسد بسهولة ويتشقق داخليًا. بالإضافة إلى ذلك ، إنه مطيل و قابل للتشكيل ، موصل جيد للكهرباء و يصعب اللحام.

إنه نوع من المعادن الحديدية التي استخدمها الإنسان لأول مرة في صناعة الأسلحة والأواني والإنشاءات. المستخدمة حاليا في لوحات ، والمسامير ، المشابك ، الخ بما أنه موصل كهربائي جيد ، فهو يستخدم في قلب المغناطيس الكهربائي.

الحديد في الخام أو الحديد الزهر

في المنتج الأولي من أفران الصهر ، فإنه يحتوي على 3-4 ٪ من الكربون وآثار عناصر أخرى مثل السيليكون والمغنيسيوم والفوسفور. استخدامه الرئيسي هو التدخل في إنتاج المعادن الحديدية الأخرى.

الحديد النقي

إنه معدن أبيض رمادي اللون ذو خصائص مغناطيسية. على الرغم من صلابتها فهي هشة وهشة. درجة انصهارها عالية (1500 درجة مئوية) وتتأكسد بسرعة.

إنه موصل كهربائي جيد ، لذلك يستخدم في المكونات الكهربائية والإلكترونية. بالنسبة للبقية ، فهي ذات فائدة قليلة.

الحديد الزهر أو الحديد الزهر (المسابك)

لديهم نسبة عالية من الكربون (بين 1.76 ٪ و 6.67 ٪). إنها أصعب من الفولاذ ولكنها أكثر هشاشة. يذوب في درجة حرارة أقل من الحديد النقي ، حوالي 1100 درجة مئوية.

لأنه قابل للتشكيل ، يمكن تصنيع قطع من أحجام مختلفة وتعقيد معها. يستخدم الحديد الزهر من النوع الرمادي في هذا النوع من الحديد ، مما يمنحه الثبات والعفن.

لديهم مقاومة أكبر للتآكل من الفولاذ. بالإضافة إلى ذلك ، فهي رخيصة وكثيفة. لديهم سيولة في درجات حرارة منخفضة نسبيا ، ويمكن أن تملأ القوالب.

أيضا ، لديهم خصائص ضغط جيدة ، لكنها هشة وتنكسر قبل الانحناء ، وبالتالي فهي لا تعمل مع قطع معقدة جدا.

الحديد الرمادي

هذا هو الحديد الزهر الأكثر شيوعا ، هوى الرمادي بسبب وجود الجرافيت. لديها تركيز الكربون بين 2.5 ٪ و 4 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، أنه يحتوي على 1-3 ٪ سيليكون لتحقيق الاستقرار في الجرافيت.

ويعرض العديد من سمات الحديد الزهر الأساسية ، كونها ذات سيولة عالية. انها غير مرنة وينحني قبل فترة وجيزة من الانهيار.

حديد الدكتايل

يضاف الكربون ، في شكل جرانيت كروي ، بتركيز يتراوح بين 3.2 ٪ و 3.6 ٪. يمنحها الشكل الكروي للجرافيت مقاومة أكبر للتأثيرات والمرونة مقارنةً بالحديد الرمادي ، مما يسمح باستخدامه في تصميمات مفصلة مع الحواف.

الفولاذ

محتوى الكربون بين 0.03 ٪ و 1.76 ٪. ومن بين صفاته الصلابة والمثابرة ومقاومة الجهود البدنية. بشكل عام ، فإنها تتأكسد بسهولة. فهي قابلة للحام ويمكن معالجتها في الصياغة أو ميكانيكيا.

أيضا ، لديهم صلابة أكبر وسيولة أقل من الحديد الزهر. لهذا السبب يحتاجون إلى درجات حرارة عالية لتدفق في القوالب.

الصلب وتطبيقاتها

هناك عدة أنواع من الفولاذ ، لكل منها تطبيقات مختلفة:

الكربون الصلب أو البناء

يمكن أن يتفاوت تركيز الكربون ، مؤسسًا أربعة أشكال: الفولاذ الطري (0.25٪ كربون) ، الصلب شبه الحلو (0.35٪ كربون) ، الصلب شبه الصلب (0.45٪ كربون) والصلب (0.5٪) ).

يتم استخدامه في تطوير الأدوات ، ألواح الصلب ، عربات السكك الحديدية ، المسامير ، البراغي ، السيارات والقوارب.

السيليكون الصلب

وتسمى أيضا الصلب الكهربائي أو الصلب المغناطيسي. يتراوح تركيز السيليكون بين 1 ٪ و 5 ٪ ، ويتراوح Fe بين 95 ٪ و 99 ٪ ، والكربون لديه 0.5 ٪.

بالإضافة إلى ذلك ، تتم إضافة كميات بسيطة من المنجنيز والألومنيوم. لديها صلابة كبيرة ومقاومة كهربائية عالية. يتم استخدامه في تصنيع المغناطيس والمحولات الكهربائية.

الصلب المجلفن

إنه مغطى بطبقة زنك تحميها من الأكسدة والتآكل. لذلك ، إنه مفيد لتصنيع قطع الأنابيب والأدوات.

الفولاذ المقاوم للصدأ

لديها تكوين من الكروم (14-18 ٪) ، ني (7-9 ٪) ، الحديد (73-79 ٪) و C (0.2 ٪). إنه مقاوم للأكسدة والتآكل. يتم استخدامه في إنتاج أدوات المائدة وكذلك قطع المواد.

الصلب المنغنيز

تكوينها هو المنغنيز (10-18 ٪) ، الحديد (82-90 ٪) و C (1.12 ٪). انها صعبة ومقاومة للارتداء. يتم استخدامه على قضبان القطار والخزائن والدروع.

invar الصلب

ويعرض 36 ٪ ني ، 64 ٪ الحديد و 0.5 ٪ الكربون. لديها معامل تمدد منخفض. يتم استخدامه في بناء جداول المؤشرات ؛ على سبيل المثال: تدابير الشريط.

مراجع

1. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). الكيمياء. 8 إد ، CENGAGE التعلم.
2. المشرف. (19 سبتمبر 2017). ما هو الحديد ، من أين أتى وعدد أنواع الحديد الموجودة؟ تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 ، من: termiser.com
3. ويكيبيديا. (2018). الحديد. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 من: en.wikipedia.org
4. المعادن. الخصائص العامة. استخراج وتصنيف المعادن. تم الاسترجاع في 22 أبريل ، 2018 ، من: edu.xunta.gal
5. خوسيه فيرير. (يناير 2018). توصيف المعادن للمواد الحديدية وغير الحديدية. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 ، من: steemit.com
6. مقالات ، المملكة المتحدة. (نوفمبر 2013). الهياكل الأساسية للمعادن الحديدية. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 من: ukessays.com
7. Cdang. (7 يوليو 2011). Iron Alfa & Iron Gamma. [الشكل]. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 ، من: commons.wikimedia.org
8. ولودي. (15 يونيو 2008). الضفائر الفولاذ المقاوم للصدأ. [الشكل]. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 ، من: commons.wikimedia.org