Химични свойства на желязо 2 3. Химични и физични свойства на желязо

Детайли Категория: Прегледи: 10184

ЖЕЛЯЗО, Fe, химичен елемент, атомно тегло 55.84, номер 26; Разположен в VIII група на периодичната система в един ред с кобалт и никел, точката на топене е 1529 ° С, точката на кипене е 2450 ° С; Твърдото състояние има сребърен сребърен цвят. В свободната форма на желязо се намира само в метеорити, които обаче съдържат примеси ni, p, c и други елементи. В природата железни съединения са широко разпространени навсякъде (почва, минерали, хемоглобина, хлорофилни растения), гл. arr. Под формата на оксиди, хидрати на оксиди и сяра съединения, както и въглероден диоксид, от които повечето железни руди се състоят.

Химично чисто желязо се получава чрез нагряване на желязо за оплакване и при 440 ° С се получава прах от матов железен оксид, който има способността да се запали въздухът (Т. N. pyrooforic желязо); С последващото възстановяване на този Zaki, полученият прах придобива сиво и губи пирофоричните свойства, движещи се в метална желязо. Когато желязото се възстанови при 700 ° С, желязото е подчертано като малки кристали, които след това се слят във вакуум. Друг метод за получаване на химически чист желязо се състои в електролиза на железни соли разтвор, например FESO 4 или FECl3 в смес с MgS04, CASL2 или NH4C1 (при температури над 100 ° С). Въпреки това, в същото време желязото оклюди значително количество електролитен водород, в резултат на което твърдостта придобива. При изчисляване на до 700 ° С, водородът се освобождава и желязото става меко и се нарязва в нож, като олово (твърдост в MOS скалата - 4.5). Много чисто желязо може да бъде получено чрез алуминингмален от чист железен оксид. (Виж алуминията). Добре образованите железни кристали са редки. В кухините на големи бучки от чугун, понякога се образуват кристалите на октаедрата форма. Характерното свойство на желязото е неговото омекотяване, гъвкавост и накланяне при температура, значително по-ниска от точката на топене. При действие върху желязната силна адривна киселина (немитови азотни оксиди), желязото е покрито с оксиди и става неразтворимо в азотна киселина.

Жан

Лесно свързване с кислород, желязо образува няколко оксиди: Feo-железен оксид, Fe 2 O 3 - железен оксид, FeO 3 е анхидрид от желязна киселина и FeO 4 - анхидрид на анелия киселина. В допълнение, желязо образува повече оксид на смесен тип Fe 3 O 4 - Zazka-оксид от желязо, т.нар. Железната окалина. При сух въздух обаче желязото не се окислява; Ръждата е воден железен оксид, образуван с участието на въздушна влага и CO 2. FeO железен оксид съответства на хидрат на Fe (OH) 2 и редица бивалентни соли, способни да се движат в соли на железни оксидни соли, Fe 2O 3, в която желязото се показва като тривалентен елемент; Във въздуха, хидратът на желязото ZAKSI, характеризиращ се със силни свойства за възстановяване, се окислява лесно, превръщайки се в хидратата на железен оксид. Железният хидрат е леко разтворен във вода и този разтвор има очевидно алкална реакция, което показва главния характер на двувалентното желязо. Оксидът на желязото е намерен в природата (виж желязо Сурик), изкуствено същите m. Б. Получава се под формата на червен прах по време на калцинирането на железния прах и при изгаряне на сярата сяра за получаване на сяра газ. Безводен железен оксид, Fe2O 3, m. B. Получава се в две модификации, преходът на един от тях на друг възниква при нагряване и е придружен от значително освобождаване на топлина (самостоятелно приготвяне на храна). Със силен калциниране Fe 2 O 3, акценти на кислород и преминава в магнитен скамин-оксид, Fe 3 O 4. Под действието на алкализиращите разтвори на тривалентни железни соли, утайката на хидрата Fe4O9H6 (2FE2O3 · 3H20) пада; При кипене с вода се образува Fe2O3 · Н20 се образува, трудно се разтваря в киселини. Желязо образува съединения с различни металоиди: с c, p, s, с халиди, както и с метали, например, с mn, cr, w, cu и т.н.

Солите на желязото са разделени на хлабаво - двувалентно желязо (феро-сол) и оксид - тривалентен желязо (фериботни соли).

Соли на Zakis желязо

Хлорид желязо, FECL 2 се получава под действието на сух хлор върху желязо, под формата на безцветни листа; Когато желязото се разтваря в НС1, железният хлорид се получава като хидрат FECl2,4H20 и се използва под формата на водни или алкохолни разтвори в медицината. Йодид желязо, Fej 2, получена от желязо и йод под вода под формата на зелени листа и се използва в медицината (Sirupus Ferri Jodati); С допълнителен акт на йод се образува 3 (алкохол Ferri sesquijodati).

Сулфат Zakuzny желязо, желязна жизненост, FESO 4 · 7H20 (зелени кристали) се образува в природата в резултат на окисление на пирит и сяра сяра; Тази сол също се образува като страничен продукт в производството на алуминие; Когато изветря се или когато се загрява до 300 ° С, преминава в бяла безводна сол - FESO 4; Също образува хидрати с 5, 4, 3, 2 и 1 частици вода; Лесно се разтварят в студена вода (горещо до 300%); Разтворът има кисела реакция поради хидролиза; във въздуха се окислява, особено лесно в присъствието на друго окислително вещество, например оксидни соли, които FESO 4 включва в конюгата окислителна реакция, обезцветяване на кмсто 4; В този случай процесът протича в съответствие със следното уравнение:

2kmno 4 + 10feso 4 + 8H2S04 \u003d 2MNS04 + K2S04 + 5FE2 (SO 4) 2 + 8H2O.

За тази цел обаче въздухът се използва по-трайна двойна сол (NH4) 2 Fe (SO 4) 2 · 6N 2 O. Желязният витрил се използва в газовия анализ за определяне на оксида на азот, абсорбиран от разтвор на FESO 4 образуването на оцветени в тъмно - френски комплекс (фено) от SO 4, както и за производството на мастило (с тен киселини), като подуване с умиращ, за свързващи тихи газове (Н2S, NH3) в земята и така нататък.

Закис железни соли се използват в снимките поради способността им да възстановяват сребърните връзки на скрит образ, завластен на фотографската плоча.

Въглероден двуокис, FECO 3 се намира в природата под формата на Seerite или Iron Spat; Утаеният железен въглероден диоксид, получен чрез утаяване на водни разтвори, въглероден диоксид, лесно губи CO 2 и се окислява във въздуха до Fe2O3.

Желязен бикарбонат, H2 Fe (CO 3) 2, разтворим във вода и се появява в природата в ферогични източници, от които, окисляването, се освобождава на повърхността на земята под формата на железен оксид хидрат, Fe (OH) 3, включващ се кафява женгия.

Фосфорософон желязо, Fe3 (PO4) 2 · 8H20, бяла утайка; Това се случва в природата леко боядисана, поради окисляването на желязото, в синия цвят, под формата на вивианит.

Соли на оксид

Хлора желязо, FECL 3 (Fe2Cl6) се получава под действието на излишния хлор върху желязо като шестоъгълни червени таблетки; желязото на хлор във въздуха се разпада; От вода кристализира под формата на FECL 3,6N 2 O (жълти кристали); разтворите имат кисела реакция; По време на диализа тя постепенно се хидролизира почти до края с образуването на колоиден разтвор на Fe (OH) 3 хидрат. FECL 3 се разтваря в алкохол и в смес от алкохол с етер, когато се нагрява чрез FECl3,6H20, разлага се върху НС1 и Fe2O3; Използва се като притиснат и като хемостатичен (алкохол Ferri sesquichlorati).

Сулфат оксид желязо, Fe 2 (SO 4) 3, в безводно състояние има жълтеникав цвят, в разтвора силно хидролизиран; Когато разтворът се нагрява, основните соли падат; Железни ALSES, MFE (SO4) 2 · 12H20, m - моновалентен алкален метал; Амониев алум, NH4 Fe (SO4) 2 · 12N 2 О. е по-добре кристализира.

Окислена FeO 3-желязна киселина анхидрид, както и хидрат на този оксид Н 2 FeO 4 - желязна киселина. - в свободно състояние, а не m. б. получени в оглед на крайната им крехкост; Но иронова киселинни соли могат да съществуват в алкални разтвори, ферити (например, К2 FeO 4), които са оформени чрез влияние върху железен прах със солен или KSLO3. Известен също с ниско разтворима бариева сол на желязна киселина Bazao 4; t. о, желязна киселина в някои отношения е много подобна на сярна и хромова киселина. През 1926 г. Киев химик Крилевич описва оксидните съединения на осеммаалната желязо - поддържан анхидрид Такса 4, получена чрез сливане на Fe203 с асоциирана или Bertolen сол под формата на калиева сол на по-груба киселина К2 Фео 5; Feo 4 е газообразно вещество, което не се образува с вода от суперелева киселина Н 2 FeO 5, която обаче, m. B. Той е изолиран в свободно състояние, с кисело киселини К 2 FeO 5. Бариева сол Bazao 5 · 7H2O, както и калциеви и стронциеви соли бяха получени чрез maulic под формата на ненадминати бели кристали, екскретирани само при 250-300 ° С и в същото време зелено.

Желязо дава връзки: с азот - азотист желязо (нитрид) Fe 2 N, когато се нагрява желязо в NH3 струя, с въглерод - карбид FE 3 C, когато се натоварва в електрически въглища за пещ. В допълнение бяха изследвани редица железни съединения с въглероден оксид - карбонил от желязо, например, Pentarbonyl Fe (CO) 5 - леко боядисана течност с около 102.9 ° С (при 749 mm, специфично тегло 1,4937), след това оранжево твърдо вещество Fe2 (CO) 9, неразтворимо на въздух и хлороформ, със специфично тегло 2,085.

От голямо значение са циански съединения от желязо. В допълнение към простите цианиди Fe (CN) 2 и Fe (CN) 3, желязо образува диапазон от сложни съединения с цианинови соли, като например соли на исилиндрова киселина киселина H 4 Fe (CN) 6 и желязо Киселинни соли H 3 Fe (CN) 6, например, червена кръвна сол, която от своя страна влиза в реакция на разлагане на обмен със сол и оксид и оксидни соли, образувайки съединението на връзката - Берлин лазур и Търнбула син. При смяна в солите на изистозихинодиста киселина Н 4 Fe (CN) 6 от една CN група за моновалентни групи (№ 2, NH3, S03, СО), натриев нитропрусид (нитрозост-дегенерат натрий) Na2 · 2N Образуван. 2 O, получено чрез действие на тютюнопушенето HNO 3 на K4 Fe (CN) 6, последвано от неутрализация на сода, под формата на рубин-червени кристали, разделени чрез кристализация от избора едновременно; Съответната нитрозезиста киселинна киселина Н2 също кристализира като тъмночервени кристали. Нитропрусид натрий се използва като чувствителен реагент към сероводород и серен метал, с който дава кръвта, превръщайки се в синьо, оцветяване. Под действието на медната община на нитропресусюс натрий се образува бледозелено неразтворимо във вода и в алкохол от утайката, използвана за тестване на етерични масла.

Аналитично желязо се открива чрез действието на нейните соли, в алкален разтвор, жълти кръвни соли. Соли на тривалентно желязо образуват синята утайка на Берлин Лазури. Соли на двувалентно желязо образуват синя утайка от турбула син под действието на червените кръвни соли върху тях. С Rodanny Ammonium NH 4 CNS съкровище желязо соли се образуват разтворим във вода с кръвно-червено оцветяване Ryan Iron Fe (CNS) 3; С танин соли на оксид желязо образуват мастило. Медните соли на железни свързващи киселини също се отличават с интензивни цветове, които намират приложение (метод на deshromoy) в цветна фотография. От желязоните съединения, използвани в медицината, в допълнение към споменатите халогенни съединения на желязо, са важни: метални желязо (F. Hydrogenio Reductum), желязна лимонова киселина (F. citricum - 20% FE), екстракт от ябълков желязо (екстрахиране Ferri pomatum) , Желязо albuminat (ликьор Ferri albummumnatum), фериатин - протеин връзка с 6% желязо; Фероза - разтвор на фурис, каниферин - съединение от желязо с нуклеик (30% FE); Ferratogen от дрождево ядро \u200b\u200b(1% Fe), хематоген - 70% хемоглобинов разтвор в глицерин, хемол - хемоглобин, възстановен с цинков прах.

Физически свойства на желязо

Числени данни, налични в литературата, характеризират различни физични свойства на желязо, се колебаят поради трудностите при получаването на желязо в химически чисто състояние. Следователно най-надеждните данни, получени за електролитно желязо, при които общото съдържание на примеси (С, Si, Mn, S, P) не надвишава 0.01-0.03%. Следните данни в повечето случаи и принадлежат към такива жлези. За нея точката на топене е 1528 ° C ± 3 ° C (Rouer и Klesover, 1914), точка на кипене ≈ 2450 ° C. В твърдо състояние, желязо съществува в четири различни модификации - а, β, у и δ, за които следващите температурни лимити са доста точни:

Преминаването на желязо от една модификация към друга се открива при криви на охлаждане и отопление с критични точки, за които се приема следната нотация:

Тези критични точки са представени на фиг. 1 схематично отопление и охлаждане. Наличието на модификации δ-, γ- и α-fe в момента се счита за безспорно, независимостта на съществуването на β-fe се оспорва поради недостатъчните различия в неговите свойства от свойствата на α-Fe. Всички модификации на желязото кристализират под формата на куб, с α, β и δ имат пространствена решетка на куб куб и γ-fe - куб с центрове. Най-различни кристалографски характеристики на модификациите на желязото се получават върху рентгенови спектри, както е показано на фиг. 2 (Уестгрин, 1929).

От намалените радиатори следва, че за α-, β- и Δ-fe, линията на рентгеновия спектър е еднакъв; Те съответстват на решетката на центриран куб с параметри 2.87, 2.90 и 2.93 ȧ, и за γ-Fe, спектърът съответства на кубче с центрирани ръбове и параметри 3,63-3.68 А.

Делът на желязо варира от 7.855 до 7.864 (кръст и Gille, 1927). Когато се нагрява, делът на желязо намалява поради топлинната експанзия, за която коефициентите се увеличават с температурата, тъй като данните на таблицата показва. 1 (Drisen, 1914).

Намаляването на коефициентите на разширяване в интервалите от 20-800 ° С, 20-900 ° С, 700-800 ° C и 800-900 ° C, обяснени от аномалии в разширяването по време на прехода чрез критични точки C2 и C3. Този преход е придружен от компресия, особено рязко изразен при С3 точка, както е показано на компресионни криви и разширяване на фиг. 3. Топенето на желязото е придружено от разширяване с 4.4% (Gonda и End, 1926). Топлинният капацитет на желязото е доста значителен в сравнение с други метали и се изразява за различни температурни диапазони от 0.11 до 0.20 RAL, тъй като данните на таблицата показва. 2 (oberhoffer и бруто, 1927) и построени въз основа на тяхната крива (фиг. 4).

В данните за трансформацията на превръщането на 2, А3 и 4 и топенето на желязото се установява, че топлинните ефекти лесно се изчисляват за тях: и 3 ... + 6,765 Sal и 4 ... + 2.531 Sol , топенето на желязо ... - 64.38 RAL (S. Umino, 1926, - 69,20 RAL).

Желязо се характеризира с приблизително 6-7 пъти по-ниска топлопроводимост от сребро и 2 пъти по-малко от алуминий; А именно, топлопроводимостта на желязото е равна при 0 ° С - 0.2070, при 100 ° С - 0.1567, при 200 ° С - 0.1357 и при 275 ° С - 0.1120 cal / cm · ° C. Най-характерните свойства на желязото са магнитни, изразени като редица магнитни константи, получени чрез пълен цикъл на железен магнетизация. Тези константи за електролитно желязо се изразяват от следните значения в Гауссците (Gumlih, 1909 и 1918):

При преминаване през точката С2, феромагнитни свойства на желязо почти изчезват и m. B. Открит само с много точни магнитни измервания. Практически β-, γ- и δ-модификациите се считат за немагнитни. Електрическата проводимост за желязо при 20 ° С е равна на R -1 m / mm2 (където R е електрическото съпротивление на желязото, равно на 0.099 Ω mm 2 / m). Температурният коефициент на електрическо съпротивление A0-100 ° X10 5 варира от 560 до 660, където

Студената обработка (валцуване, коване, поясване, щамповане) Много значително отразено върху физическите свойства на желязото. Така,% промяна на тях по време на студено валцуване се изразява от следните номера (Gernes, 1911): принудително напрежение + 323%, магнитна хистереза \u200b\u200b+ 222%, електрическо съпротивление + 2%, специфично тегло - 1%, магнитна пропускливост - 65 %. Последното обстоятелство прави тези значителни колебания във физическите свойства, които се наблюдават от различни изследователи: ефектът на студената обработка често е свързан с влиянието на примесите.

Много малко се знае за механичните свойства на чистото желязо. Електролитна желязо, разтопена в празнота, открита: временна резистентност към пролука от 25 kg / mm 2, удължението е 60%, компресията на напречното сечение е 85%, твърдостта на Бринел е от 60 до 70.

Структурата на желязото е в зависимост от съдържанието на примесите в нея (поне в малки количества) и предварително обработване на материала. Микроструктурата на желязото, както и други чисти метали, се състои от повече или по-малко големи зърна (кристали), носещи името на ферита

Размерите и остротата на техните очертания зависят от г. arr. От скоростта на охлаждане на желязото: последното е по-малко, толкова повече се развиват зърно и по-рязко техните контури. От повърхността на зърното най-често се различават в резултат на неравномерна кристалография, ориентация на техните и неравномерни преобладаващи ефекти на реагентите в различни посоки в кристала. Често зърното се удължават в една посока в резултат на механична обработка. Ако обработката е настъпила при ниски температури, тя се появява на повърхността на зърната, се появяват смени (ниманови линии), в резултат на плъзгане на отделните части на кристалите според техните планове за разпространение. Тези линии са един от признаците на етикета и промените в посочените по-горе свойства.

Желязо в металургия

Терминът желязо в съвременна металургия се присвоява само на заваръчната жлеза, т.е. малък въглероден продукт, получен в тежко състояние при температура, не е достатъчно за топене на желязо, но толкова много, така че индивидуалните частици са добре заварени един с друг, Даване на хомогенен мек продукт след искането без гасене. Желязо (в определеното смисъл на думата) се оказва: 1) директно от рудата в тежкото състояние на процеса на сирене; 2) по същия начин, но при по-ниска температура, недостатъчна за заваряване на праховите частици; 3) предаването на чугун от плетене на една кука; 4) Небесното чугунено.

1) процеса на сирене в настоящето. Времето се прилага само от ниски културни народи и в такива места, където не може (при липса на удобни комуникационни маршрути) да проникне в американското или европейско желязо, получено чрез съвременни методи. Процесът се извършва в отворени незначителни груби планини и пещи. Суровините за него са желязна руда (обикновено кафяв zheleznyak) и въглен. Въглищата попада в рога в тази половина от нея, където се доставя духането, рудата е куп, от другата страна. Въглеродният оксид в дебелия слой изгарящи въглища преминава през цялата тълпа руда и, с висока температура, възстановява желязото. RUDE възстановяването се прави постепенно - от повърхността на отделни парчета към ядрото. Започвайки от горните части на купчината, той се ускорява, когато рудата се премества в по-висока температура; В същото време желеният оксид се премества първо в магнитния оксид, след това на повърхността на резените на рудата се появява метално желязо. В същото време земните оремни примеси (празна порода) са свързани с не-намалено желязо и образуват леко твърда желязна шлака, която е преразгледана през прорезите на металната обвивка, образуваща формата, сякаш обвивката във всяка част от руда. Да се \u200b\u200bнагрява до топлината на Whiteland, тези черупки са заварени един с друг, образувайки се на дъното на планината, гъба много желязо - Криза, пропаднала с шлака. За отделяне от последното, Криз се разрушава в няколко части от планината, от която всеки тръбопровод, развъдник, след охлаждане в една и съща планина в лентата или директно на продукта (домакински стоки, оръжия). В Индия процесът на сирене се извършва и сега в незначителни пещи, които се различават от планините само малко по-голяма височина - около 1,5 m. Стените на пещите са изработени от глинена маса (не тухли) и само едно сервиране. Деюктивът се подава в пещта през една фуражна козина, задвижвана от крака или ръце. В една празна пещ се зарежда определено количество въглен ("Колош"), а след това последователно, отделни слоеве, руда и въглища, а количеството на първото постепенно се увеличава, докато достигне определено отношение към ъгъла; Теглото на цялата подута руда се определя от желаното тегло на критиката, което, общо казано, е незначително. Процесът на възстановяване е същият като в планината; Желязото също е напълно възстановено и кристалът завърта на бордюра, за да направи много железни шлака. Криза се отстранява в печката и се нарязва на части, 2-3 кг с тегло. Всяка от тях се нагрява в ковачит и се лекува под чука; Резултатът е отлично меко желязо, което е, наред с други неща, материала за производството на индийска стомана "WCC" (Bulat). Съставът на следващия (в%):

Незначително съдържание на елементи - железни примеси - или липсата на тяхното отсъствие поради чистотата на руда, непълнота на намаляването на желязото и ниската температура в пещта. Консумацията на дървесни въглища поради малкия размер на планините и пещите и периодичността на тяхното действие е много голяма. Във Финландия, Швеция и в Урал желязото е платено в пещта за сирене на HUSEV, в която е възможно да се регулира хода на процеса на възстановяване и насищане на желязо чрез въглерод; Консумацията на въглища в нея - до 1.1 на единица желязо, доходността на която достигна 90% от съдържанието си в руда.

2) В бъдеще е необходимо да се очаква развитието на железопасно производство директно от руда без използването на процеса на сирене, но до намаляване на желязото при температура недостатъчно за образуването на шлака и дори за синтероване на празна руда (1000 ° C). Предимствата на такъв процес са възможността за използване на нискокачествени горива, елиминиране на поток и консумация на топлина за топене на шлака.

3) Получаването на заваръчна желязо чрез конвейер на чугун по учебен процес се извършва в смачките на залите на гл. arr. В Швеция (имаме в Урал). За преразпределение се заплаща специално чугун, така нататък. Lancashirsky, давайки най-малкия инвен. Като част от него: 0,3-0.45% Si, 0.5-0.6% mn, 0.02 p,<0,01% S. Такой чугун в изломе кажется белым или половинчатым. Горючим в кричных горнах может служить только древесный уголь.

Процесът е следа. Обр: Планина, освободена от критиката, но с останалия край на процеса, останал на долната дъска, е пълен с въглища, гр. arr. Pine, който е подредена от продуктите на изгарянето на чугун в размер на 165-175 кг (на 3/8 м 2 напречно сечение на роговия акаунт за 100 kg чугун). Въртенето на клапана във въздушното острие е насочено през тръбите, разположени в водородното пространство на планината и се нагрява тук до температура от 150-200 ° С, ускорявайки t. O. Топене на чугун. Топеното чугун се поддържа през цялото време (с помощта на скрап) на ъгъла над фурмата. При тази операция цялата маса на чугун се подлага на окислителен ефект на кислородния въздух и въглеродния диоксид, преминаваща горещата зона под формата на капчици. Голямата повърхност им допринася за бързо окисление на желязо и неговите примеси - силиций, манган и въглерод. Гледайки съдържанието на тези примеси, чугунът е повече или по-малко губещ, преди да се грижи в дъното на планината. Т. К. В шведската планина, нискокачествените и малки товарни чугунени чужденци, след това преминават хоризонта на Furm, той губи целия си Si и Mn (чиито оксиди с Zazyu желязо образуват основната шлака) и значителна част от въглерода. Топенето на чугун продължава 20-25 минути. В края на този процес се допуска студено разпенване. Металният метал започва да реагира със зрели шлаки, разположени там, съдържащи тежък излишък сам по себе си (в сравнение с количеството силициев диоксид) железни оксиди - Fe 3 o 4 и Feo, окислен въглерод с освобождаване на въглероден оксид, което води до кипене на всички метални. Когато металът се сгъстява (от загуба на въглерод) и "вижда стока", последният се издига над Furm, да пием отново горещо и да плуваме "стоки".

По време на вторичното топене металът е кислород в кислород като взрив и шлаки, които са вмъкнати от него. Металните капки на дъното на планината след първия асансьор, достатъчно мек, за да събере Криза от индивидуалните най-зрели части. Но преди, когато се използват силикатни сортове от чугун, е необходимо да се прибегне до второто и дори третото повдигане на продукта, което, разбира се, намалява работата на рога, увеличава консумацията на гориво и UG от желязо. Резултатите от работата бяха повлияни от разстоянието от долната дъска (дълбочината на планината) и наклона на Fumm: охладителя на фурагата и по-малко дълбочината на планината, толкова по-значима действието на окислителната атмосфера на метала. По-струнната наклон на низ, както и високата дълбочина на планината, намалява прякото действие на кислорода на взрива, като осигурява, защото, по-голяма роля на действието на шлака върху железни примеси; Окислението е по-бавно, но без фуга от желязо. С всички тези условия най-високото поле на полетата спрямо долната дъска се определя от опита; В съвременното шведско планинско око, фурмата се монтира на разстояние 220 mm от долната дъска, а наклонът на FUMM се променя в близки граници - от 11 до 12 °.

В дъното на Критц, той завършва, за разлика от сиренето, много малко механично страстна шлака; Що се отнася до химическите примеси на желязо, след това Si, mn и с m. B. Напълно отстранен (обозначен с анализите, незначителното съдържание на SI и MN е част от механичната примес - шлака) и сяра - само частично, окисляваща взрив по време на топене. В същото време фосфорът окислява, тече в шлаката под формата на фосфорна сол, но след това се възстановява от въглерода, а крайният метал може да направи дори относително повече фосфор (от железния пълнеж) от оригиналното чугун. Ето защо да се получи първокласен метал за износ в Швеция, те са взети за преразпределено почистване по отношение на R чугун. Отстраняването на готовия Криза е унищожено от три части (всяка 50-55 кг) и ги прегъват под чука, давайки вида на паралелепипед.

Продължителността на процеса, пределена в шведския пункт - от 65 до 80 минути; През деня се оказва от 2,5 до 3,5 тона компресирани парчета "в пожар", с консумация на въглен, само 0,32-0,40 на единица готови материали и изход от 89 до 93,5% от чугунното желязо, посочено в преразпределението . Наскоро, в Швеция, успешните експерименти бяха произведени чрез преразпределение на течно чугун, взети от доменни пещи и ускоряване на процеса на кипене чрез разбъркване на метала, използвайки механични разбойници; В този случай Аверът намалява до 7%, а потреблението на въглища - до 0.25.

Химичният състав на шведското и юг-уралния желяз дава концепцията за следните данни (в%):

От всички раждания на желязо, произведени по индустриални методи, шведската къдрава се приближава химически чиста и вместо последната, прилагана в лабораторна практика и научноизследователска работа. Тя се различава от желязото от сирене с хомогенност и на най-мекия беден метал (чугун), липсата на манган; Характеризира се с най-висока степен на заваряване, стягане и проклятия. Шведски плачещи желязо откриват леко време съпротивление на пролуката - само около 30 kg / mm 2, с удължаване на 40% и намаление на напречното сечение от 75%. Понастоящем годишната производителност на плаччето в Швеция спадна до 500 000 тона, тъй като след войната 1914-18. Полето на индустриалните приложения за това желязо е значително намалено. Най-големият му на производството на него (в Англия. Arg. И в Германия) от най-високите класове инструментални и специални стомани; В самия шведски, те правят специален проводник ("флорални"), подкови нокти, класа си в студено състояние, вериги и лента за заварени тръби. За последните две цели свойствата на кривината са особено важни: надеждна заваряемост, и за тръби, освен това, най-високата устойчивост срещу ръждясване.

4) развитието на производството на желязо от процеса на плетене на една кука води до унищожаване на горите; След като последното в различни страни бяха взети под закрилата на закона, която ограничаваше намаляването им на годишно увеличение, Швеция, а след това и след това Русия - залепени страни, които се справят с висококачествени руди - станаха основните доставчици на желязо на международния пазар през 18 век. През 1784 г. британският съд е изобретил пудинг - процесът на смачкване на чугун върху двора на пещта на пламъка, в горивната каменна кутия, на която каменните въглища са били изгорени. След смъртта на съда Роджърс и Гол въведоха значителни подобрения в дизайна на пудлична пещ, която допринесе за бързото разпространение на полета във всички индустриални страни и напълно промениха природата и размера на производството на желязо в тях през първото полувреме от 19-ти век. Този процес е получен чрез масата на метала, която е необходима за изграждането на железни кораби, железопътни линии, локомотиви, парни котли и автомобили.

Горивото за пудинг е дългословено каменни въглища, но където не е, трябваше да прибягна до кафявите въглища, а в нашите Урал - към дървото. Борова дърва за огрев дават по-дълъг пламък от каменните въглища; Тя се затопля добре, но съдържанието на влага в дърва за огрев не трябва да надвишава 12%. Впоследствие регенеративната пещ на Siemens се прилага към пудинг в Урал. И накрая, в Съединените щати и ние (в басейните на Волжки и Кама), пещите пудлинг работят върху масло, напръскано директно в работното пространство на пещта.

За скорост, преработени и намаляват разхода на гориво, е желателно да има студено прахово чугун; Когато го топел на кокс, обаче, в продукта се оказва много сяра (0.2 и дори 0.3%) и с висок фосфор в руда и фосфор. За обикновените пазарни оценки на желязото такова ниско силиконово чугун (по-малко от 1%), наречено преразпределение, е платено преди в големи количества. Чугун от дърво, който се променя в Урал и в Централна Русия, не съдържаше сяра и даде продукт, който върви по производството на покривни желязо. Понастоящем се сервира Poudling за производство на висококачествен метал за специални спецификации и следователно в прахообразни пещи не получават обикновена емисионна чугун, но високо качество, например, манган или хематит (нисък фосфаел), или, на обратното, силното фосфер за производството на желязо. По-долу е съдържанието (в%) на основните елементи в някои сортове чугун, използван за поевлинг:

Pudlling пещ в края на предишната операция обикновено има нормално количество шлака, за да работи със следващия резервоар. При обработката на силно силикатно чугун, шлакът остава много в пещта и трябва да се пусне; Напротив, белите чугунени листа под фурните "сухи", а работата трябва да започне с хвърляне на желаното количество шлака, което отнема от под чудата ("зрял", най-богатият магнитен оксид). Кристалът е хвърлен върху шлаката, нагрява се в чугун (250-300 кг в обикновен и 500-600 кг в двоични пещи); След това свежата част на горивото се хвърля в пещта, те могат да бъдат почистени с гроб и в пещта е монтирана пълна сцепление. За 25-35 минути. чугунени топи, преминаващи б. или m. Значителна промяна в състава му. Твърдото чугун се окислява от кислорода на пламъка, а желязото, манган и силиций придават двоен силикат, протичащ върху пещта; Топеното чугун излага всички нови и нови слоеве от твърдо чугун, което също се окислява и разтопява. В края на периода на топене, два течни слоя - чугун и шлака, на повърхността на контакта, който се появява, макар и в слаба степен, въглеродния окислителен процес на магнитния оксид на желязото, както се вижда от въглероден оксид мехурчета . Гледайки съдържанието на силиций и манган в чугун, остава неравномерно количество в разтопения метал: в нискокачествено пилешко чугун или бяло - коксово топене - силиций в повечето случаи мига в топене напълно; Понякога остава малко количество в метала (0.3-0.25%), както и манган. Фосфорът също се окислява по това време, придвижва се към фосфорната сол. На намаляването на теглото на метала по време на изгаряне примесите на% въглеродното съдържание могат дори да се увеличат, въпреки че някои количества несъмнено са изгорени с пламъчен кислород и шлаки, обхващащи първите части на разтопения метал.

За да се ускори прегарянето на останалите количества силиций, манган и въглероден курорт до пудинг, т.е. разбъркване на чугун с шлака с помощта на пръчка с повдигнат десен ъгъл. Ако металът на течността (сив чугун е силно въглероден), тогава смесването не достига целта, а банята е предварително изработена с дебела зряла шлака, или намаляването на тягата е монтирано в пещта непълно изгаряне , придружен от получаването на силен охладен пламък (приемане). След няколко минути, по време на който има непрекъснато смесване, на повърхността на банята се появяват изобилни мехурчета от изгарящ се въглероден оксид - продуктът от въглероден окислител на чугунния оксид с кислород на магнитния оксид, разтворен в основната желязна шлака. Като процес на процеса, окислението се засилва и преминава в бързото "кипене" на цялата маса на метала, което е съпроводено от подуване и такова значително увеличение на обема, който част от шлаката е препълнен прага на работните дупки. Тъй като изгаря, точката на топене на метал се увеличава и за да продължи да продължи, увеличава непрекъснато в пещта. Кипенето завършва при ниски температури, придава суров продукт, т.е. висока безгревателна гъба на желязо, не може да заваля; В горещата пещ "sopot" зрели стоки. Процесът на окисляване на железни примеси в пещен пещ започва поради кислорода на шлаката, което представлява сплавта на алуминий от желязо (Fe 2 Si04) с магнитния оксид и оксид на променлив състав. В английски пещи, съставът на сместа от оксиди се експресира с формула 5ю 3О 4,5 FEO; В края на кипенето, съотношението на оксидите в изтощената шлака се изразява от Fe3O4 · 5FEO формула, т.е. 80% от целия магнитен сляп оксид участват в окислителния процес. Окислителни реакции m. Б. представени от следните термохимични уравнения:

Както може да се види от тези уравнения, окисляването на Si, P и MN е придружено от топлинно освобождаване и следователно загрява банята, а окислението с възстановяването на Fe3O4 в FeO абсорбира топлината и следователно изисква висока температура . Това обяснява реда за отстраняване на железни примеси и факта, че изгарянето на въглерод завършва повече в гореща пещ. Възстановяването на Fe 3 O 4 към метала не се случва, тъй като отнема по-висока температура от тази, при която кипене.

Сортиране на "стоки", за да стане добре заварен хардуер, той се нуждае в пара: стоките остават за няколко минути в пещта и от време на време те се превръщат в сканиране, а долните части се поставят до върха; Под кумулативното действие на пламъците на кислород и шлаки, които импрегнират цялата желязо, въглеродът продължава да изгаря по това време. Веднага след като се получи определено количество добре заварен метал, от него, избягване на излишното окисление, скамейките започват да се търкалят. Общо подвижността като стоките се преструват от 5 до 10 крачета (не повече от 50 кг всяка); Платните се държат (крадат) в прага в най-високата температура и се подават под чука за компрес, който се достига от подбора на шлака, и им дава парче парчета (секция от 10x10 до 15x15 cm), удобно за подвижни в ролки. Мястото на издадените Criszes се премества, като се движи напред след тях, до последното. Продължителността на процеса в производството на висококачествен метал (влакнест желязо) от зрял (висок въглероден) чугун, който е в Урал: 1) кацане чугун - 5 мин., 2) топене - 35 мин., 3) утре - 25 мин., 4) pullling (смесване) - 20 мин., 5) пара на стоки - 20 мин., 6) изпомпване и пара на Critz - 40 мин., 7) създаване на критик (10-11 бр. ,) - 20 мин; Само 165 минути. Когато работите върху бяло чугун, върху обичайното търговско желязо, продължителността на процеса е намалена (в 3apad Europe) до 100 и дори 75 минути.

Що се отнася до резултатите от работата, в различни металургични зони, те се променят в зависимост от вида на горивото, качеството на чугун и степента на желязо. Урал пещи, работещи върху дърва за огрев, дава изходно желязо на 1 м 3 дърва за огрев от 0,25 до 0,3 тона; Консумацията на масло е за единица желязо - 0.3 Z, каменни въглища в европейски фурни - от 0.75 до 1.1. Ежедневното изпълнение на нашите големи пещи (чугун шейна 600 кг) при работа на суха дърва за огрев е 4-5 тона; Добивът на материал, подходящ за производството на покривен желязо, е 95-93% от количеството на вписаното чугун. В Европа ежедневното изпълнение на обикновените пещи (обратно 250-300 кг) е около 3,5 тона с вулгарен в 9%, а за висококачествено желязо - 2.5 тона с ожесточена 11%.

Чрез химически състав и физични свойства, пудилинг желязото е много по-лош продукт, отколкото да крещи, от една страна, и ролите Мартовско - от друга. Обикновените сортове желязо бяха направени преди в 3apad Europe, съдържайки много сяра и фосфор, тъй като е произведен от нечисти козилки от желязо, и двете вредни примеси са само част от шлаката; Количеството шлака в пудилинг жлеза е 3-6%, като висококачествен метал не надвишава 2%. Наличието на шлака значително намалява резултатите от механичното изследване на прахообразното желязо. По-долу са дадени някои данни в%, характеризиращи се Pudling Ise - обикновен zap.-европейски и добър урал:

Ценният имот, за който сега се поддържа производството на пудилинг желязо, е неговата красива заваряемост, която понякога е от особено значение от гледна точка на сигурността. Спецификации J.-D. Обществата са предписани производството на съединителни устройства от гълъстовото желязо, сцепление за преведени стрелки и болтове. Поради по-добрата устойчивост на корозивното водно действие, изсипва желязото и за производството на водни тръби. Изработен е от ядки (фосфорен груб метал) и висококачествено влакнесто желязо за нитове и вериги.

Структурата на заваръчната желязо, открита от микроскоп, дори със слабо увеличение, се характеризира с наличието на черни и ярки компоненти в фотографското изображение; Първият принадлежи към шлаката, а вторият - зърната или влакната на желязото, получено при метала.

Желязна търговия

Металургичните растения са произведени за нуждите на промишлеността на желязото с два основни вида: 1) лист и 2) сортове.

Понастоящем листовото желязо се търкаля до 3 метра ширина; С дебелина 1-S mm, тя се нарича фин цикъл; От 3 mm и повече (обикновено до 40 mm) - котел, резервоар, кораб, в зависимост от целта, което съответства на състава и механичните свойства на материала. Най-леко е котелното желязо; Той съдържа обикновено 0,10-0.12% С, 0.4-0.5% mn, p и s - всеки не повече от 0.05%; Временната резистентност към него не е d. Повече от 41 kg / mm 2 (но не по-малко от 34 kg / mm 2), удължаване при прекъсване - около 28%. Железопътният резервоар се публикува като твърд и издръжлив; Той съдържа 0.12-0.15% С; 0.5-0.7% mn и не повече от 0.06% и P и S; Устойчивост на разкъсване 41-49 kg / mm 2, удължаване на 25-28%. Дължината на листата на котела и желязото на резервоара е установена по поръчка според размера на продукта, блестящ от листове (избягване на ненужни шевове и подстригване), но обикновено не надвишава 8 m, тъй като е ограничено до тънките Листове на бързото им охлаждане във времето на подвижния процес и за дебело - сливо тегло.

Лист желязото е по-малко от 1 mm дебелина, наречена черна калай; Той служи за производството на бяла калай и като покривен материал. За последната цел в СССР листата от 1422x711 mm са валцовани, с тегло 4-5 кг, с дебелина 0.5-0.625 mm. Покривното желязо се произвежда от растения в опаковки с тегло 82 кг. В чужбина черната съдба се класифицира в търговията според броя на специалния калибър - от 20 до 30-та (нормалната дебелина на немската калай от 0.875 до 0.22 mm, а английският е от 1.0 до 0.31 mm). Съдбата е изработена от най-мекото чугун, съдържащо 0.08- 0.10% С, 0.3-0.35% mn, ако е направено от камъни с печеливши петна (от нас), и 0,4-0.5% mn, ако материалът на източника е сервиран от кокс чугун; Устойчивост на разкъсване - от 31 до 34 kg / mm 2, удължение - 28-30%. Разнообразие от листово желязо е вълнообразно (гофрирано) желязо. Той е разделен от естеството на вълните на желязо с ниски и високи вълни; В първото - съотношението на ширината на вълната до дълбочина варира от 3 до 4, през втората 1-2. Вълнообразното желязо прави дебелина от 0.75-2.0 mm и ширината на листата от 0.72-0.81 m (с ниски вълни) и 0.4-0.6 m (с високи вълни). Вълнообразното желязо се използва за покриви, стени от леки структури, щори и с високи вълни, в допълнение, тя отива да изгражда режещи припокривания.

Сортовото желязо е разделено на два класни напречни сечения: обикновена сортова желязо и форма.

Първият клас се отнася до желязо (с диаметър по-малък от 10 mm, наречен тел), квадрат, плосък или лента. Последният от своя страна е разделен на: всъщност ширина от 10 до 200 mm и дебелина над 5 mm; Подемникът е същата ширина, но с дебелина от 5 до 1 mm, обозначена с броя на калиба (от 3-ти до 19-ти нормален немски и от 6-ти до 20-ти от новия английски калибър); гума - от ширина от 38 до 51 mm и до 22 mm дебелина; Универсален - от ширина от 200 до 1000 мм и не по-малко от 6 mm дебелина (валцувани в специални ролки - универсални). И двете гуми, и обръчът се произвеждат от растения с кънки, валцуван проводник - серий; Останалите сортове са под формата на директни (десни) ленти, обикновено не повече от 8 m дълги (обикновено - от 4,5 до 6 m), но по специална поръчка за бетонни структури, лентите са намалени до 18 мм дълги, а понякога и понякога Повече ▼.

Основните видове оформени желязо: ъглово (равновесие и неравномерно), кутия (канал), марка, канал (греда), колона (квадрат) и zeta желязо; Има и някои други по-малко често срещани видове оформени желязо. В нашето нормално метрично сортиране, размерът на оформеното желязо е посочен профил № (№ - номерът виж ширината на рафта или най-високата височина на профила). Ъгловата неравномерна и мача желязо имат двойни не; Например, No. 16/8 означава ъглово с рафтове на 16 и 8 cm или марка с рафт от 16 см и височина на марката 8 см. Най-тежките профили на навита от нашето оформено желязо: № 15 - ъглова, № 30 - навик, № 40 - линия.

Съставът на обикновеното заварено сортово желязо: 0.12% С, 0.4% mn, по-малко от 0.05% P и S - всяка; устойчивост на разкъсване 34-40 kg / mm 2; Но кръстосаното желязо за нитове е направено от по-мек материал от състава: по-малко от 0.10% С, 0.25-0.35% mn, около 0.03% p и s - всеки. Устойчивост на почивка 32-35 kg / mm 2 и удължение 28-32%. Оформената не е заварена, а криптното желязо ("строителна стомана") съдържа: 0.15 - 0.20% С, 0.5% mn, до 0.06% p и s - всеки; Неговото съпротивление разкъсване 40-50 кг / мм 2, удължение 25-20%. За производството на ядки се произвежда желязо (Tomasovskoye), съдържащо около 0.1% С, но от 0.3 до 0.5% p (по-голямата гайка, по-голямото Р). В чужбина, за да отговори на нуждите на специалните растения под наем в търговията адреси, полупродукторът - квадратна празна, обикновено 50 х 50 mm в напречно сечение.

Желязо съединения (II)

Съединенията от желязо със степента на окисление на желязо +2 са малки устойчиви и лесно окислени към железни производни (III).

FE 2 O 3 + CO \u003d 2FEO + CO 2.

Железен хидроксид (II) Fe (OH) 2в прясно облицована форма, тя има сиво-зелен цвят, той не се разтваря във вода, при температури над 150 ° C разлага, бързо потъмнява поради окисление:

4FE (OH) 2 + O 2 + 2H20 \u003d 4FE (OH) 3.

Проявява амфотерни свойства с ниско напрежение с преобладаване на основни, лесно реагира с неокисливащи киселини:

Fe (OH) 2 + 2HCL \u003d FECL 2 + 2H2O.

Взаимодействие с концентрирани алкални разтвори, когато се нагрява до образуването на тетрахидроксиране (II):

Fe (oh) 2 + 2naoh \u003d Na2.

Изявявайки намаляващи свойства, когато взаимодействат с азотна или концентрирана сярна киселина, се образуват соли на желязо (III):

2FE (OH) 2 + 4H2S04 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 6H2O.

Оказва се във взаимодействието на железни (II) соли с алкален разтвор при отсъствието на въздушен кислород:

FESO 4 + 2NAOH \u003d FE (OH) 2 + Na2S04.

Соли на желязо (II).Желязо (II) образува соли с почти всички аниони. Обикновено, солите кристализират под формата на зелен кристален водород: Fe (No 3) 2 · 6H2O, FESO 4,7H20, FESO 2 · 6H20, (NH4) 2 Fe (SO 4) 2 · 6h 2 O (сол mora) и други. Солините разтвори имат бледо зелен цвят и поради хидролиза, кисела сряда:

Fe2 + + H2O \u003d FeoH + + H +.

Показват всички свойства на солите.

Когато стоите във въздуха, бавно се окислява от разтворен кислород към железни соли (III):

4FECL 2 + O 2 + 2H2O \u003d 4FEOHC12.

Висококачествена реакция към Fe2+ катион - взаимодействие с калиев хексасиатрат (III) (Saline Red Blood):

FESO 4 + K 3 \u003d KFE ↓ + k 2S0 4

FE 2+ + K + + 3- \u003d KFE ↓

в резултат на реакцията се образува синя утайка - Hexaciaranrat (II) желязо (III) - калий.

Степента на окисление е +3 характеристика на желязото.

Железен оксид (III) Fe 2 O 3 -кафявото вещество съществува в три полиморфни модификации.

Показва ниско генерирани амфотерни свойства с преобладаването на основната. Лесно реагира с киселини:

FE 2 O 3 + 6HCL \u003d 2FECL 3 + 3H2O.

С алкални разтвори, той не реагира, но когато се сливат, формира ферити:

FE 2 O 3 + 2NAOH \u003d 2NAFEO 2 + H 2 O.

Показва окислителни и рехабилитационни свойства. При нагряване се възстановява чрез водород или въглероден оксид (II), показващ окислителни свойства:

FE 2 O 3 + H2 \u003d 2FEO + H2O,

FE 2 O 3 + CO \u003d 2FEO + CO 2.

В присъствието на силни окислители, алкалната среда показва рехабилитационните свойства и се окислява с железни производни (VI):

FE 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH \u003d 2K 2 FEO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O.

При температури над 1400 ° C разлагат:

6FE 2O 3 \u003d 4FE3O 4 + O 2.

Оказва се с термично разлагане на железен хидроксид (III):

2FE (о) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3H20

или окисление на пирит:

4fes 2 + 11O 2 \u003d 2FE 2 O 3 + 8SO2.

Fecl 3 + 3kcns \u003d fe (cns) 3 + 3kcl,

Желязо - основният строителен материал. Металът се използва буквално навсякъде - от ракети и подводници до прибори и ковани бижута по мрежата. В голяма степен тя допринася за елемента в природата. Въпреки това, истинската причина е, неговата сила и дълготрайност.

В тази статия ще получим характеристика на желязо като метал, неговото полезни физични и химични свойства са посочени. Отделно, ние казваме защо желязото се нарича черен метал, отколкото се различава от други метали.

Като странно, но все пак понякога има въпрос дали желязото е метал или неметален. Желязо - елемент 8 от групата, 4 периода на маса Г. I. Менделеев. Молекулно тегло 55.8, което е доста много.

Това е сребърен сив метал, доста мека, пластмаса, която има магнитни свойства. Всъщност, чисто желязо се намира и е изключително рядко, тъй като металът е химически активен и влиза в различни реакции.

За това, което е желязо, казва на това видео:

Концепция и функции

Желязото обикновено се нарича сплав с малка част от примеси - до 0,8%, което запазва почти всички свойства на метала. Универсалната употреба дори не е тази опция, но стомана и чугун. Името му е черен метал, желязо, но по-скоро, говорене, цялото едно чугун и стомана, се дължи на цвета на руда - черно.

Днес железни метали се наричат \u200b\u200bжелезни сплави: стомана, чугун, ферит, както и манган, а понякога хром.

Желязото е много често срещан елемент. По съдържание в земната кора е необходимо 4 място, което дава кислород и. В ядрото на земята има 86% желязо и само 14% в мантията. В морската вода на веществото, съдържаща много малко - до 0.02 mg / l, в река вода донякъде - до 2 mg / l.

Желязо - типичен метал, освен доста активен. Взаимодейства с разредени и концентрирани киселини, но под действието на много силни окислители могат да образуват соли от желязо киселина. Във въздух желязото бързо се покрива с предупреждение за оксиден филм.

Въпреки това, в присъствието на влага, вместо оксиден филм, се появява ръжда, която поради свободната структура не пречи на допълнително окисление. Тази функция е корозия в наличието на влага, е основният недостатък на железни сплави. Заслужава да се отбележи, че те провокират корозия на примесите, докато химически чист метал е устойчив на вода.

Важни параметри

Чистото метално желязо е доста пластмаса, достатъчно достатъчно коване и слабо инжектирано. Въпреки това, малките въглеродни примеси значително увеличават твърдостта и нечувствителността. Това качество се превърна в една от причините за изместване на бронзовите инструменти на труда.

Ако сравните железни сплави и от тези, които са били известни в древния свят, очевидно е, че и в устойчивост на корозия, и това означава, при издръжливост. Въпреки това, масата доведе до изчерпване на калайните мини. И тъй като е много по-малко от, пред металурзите от миналото, въпросът за заместването остана. И желязо замени бронз. Напълно последният се приспособи, когато се появи стомана: такава комбинация от твърдост и еластичност, бронз не дава.
Железни форми с кобалт и желязна триада. Свойствата на елементите са много близки, по-близо от аналозите им със същата структура на външния слой. Всички метали имат отлични механични свойства: лесно обработени, валцувани, опънати, те могат да бъдат навити и щамповани. Кобалт и не толкова реактивен и по-устойчив на корозия от желязо. Въпреки това, по-малката разпространение на тези елементи не позволява да ги използва толкова широко като желязо.
Главата на главния "състезател" в областта на използване на стойки. Но всъщност и двата материала имат напълно различни качества. Не е толкова издръжлив като желязо, това е по-лошо, не е податливо за коване. От друга страна, металът е различен, много по-малко тегло, което значително улеснява дизайните.

Електрическата проводимост на желязото е доста средна, докато алуминият е по-малък от сребро и злато. Желязото е FerroMagnet, т.е. запазва намагнитването в отсъствието на магнитно поле и се изтегля в магнитно поле.

Такива различни свойства причиняват абсолютно различни области на приложение, така че "борбата" структурни материали са много редки, например, в производството на мебели, където лекотата на алуминиевия профил се противопоставя на стоманена сила.

По-долу се считат предимствата и недостатъците на желязото.

Предимства и недостатъци

Основното предимство на желязо в сравнение с други структурни метали е разпространението и относителната простота на топенето. Но, като се има предвид количеството желязо, това е много важен фактор.

Ползи

Металните плюсове включват други качества.

Силата и твърдостта, докато поддържането на еластичност не е за химически чиста жлеза, а за сплави. Освен това тези качества варират в доста широки граници в зависимост от стоманената степен, метода на топлинна обработка, метода на получаване и т.н.
Разнообразие от стомани и ферити ви позволява да създавате и изберете материала буквално за всяка задача - от рамката на моста до режещия инструмент. Възможността за получаване на определени свойства при добавяне на много леки примеси е изключително голямо достойнство.
Лекотата на механичната обработка ви позволява да получите продуктите от най-различния тип: пръти, тръби, оформени продукти, греди, листово желязо и т.н.
Магнитните свойства на желязото са такива, че металът е основният материал при получаването на магниноиди.
Разходите за сплави зависи, разбира се, върху състава, но все още значително по-ниски от тези на по-голямата част от цвета, дори и с по-високи якост.
Железни котлони осигуряват материал много високи декоративни функции.

Недостатъци

Против на железни сплави са значителни.

На първо място, това е недостатъчна устойчивост на корозия. Специални видове стомани са неръждаеми, притежават тези полезни качество, но също така струват много по-скъпи. Много по-често металът е защитен чрез покритие - метал или полимер.
Желязото може да натрупва електричество, така че продуктите от нейните сплави са изложени на електрохимична корозия. Случаи на инструменти и машини, тръбопроводите трябва по някакъв начин да се защитават - катоден защита, защитник и т.н.
Метални тежки, затова железни структури са забележимо претегляне на строителния обект - изграждане, железопътен автомобил, морски кораб.

Състав и структура

Желязо съществува в 4 различни модификации, които се различават един от друг с параметрите и структурата на решетката. Наличието на фази е от решаващо значение за топенето, тъй като фазовите преходи и тяхната зависимост от легиращите елементи осигуряват цели металургични процеси в този свят. Така че говорим за следните фази:

Α-фазата е стабилна до +769 C, има обемна кубична решетка. Α-фазата е Ferromagnet, т.е. запазва магнитизацията при отсъствието на магнитно поле. Температурата в 769 ° С е точка на кюри за метал.
Β-фазата съществува от +769 с до +917 C. структурата на модификация е същата, но параметрите на решетката са няколко други. В същото време почти всички физически свойства са запазени, с изключение на магнитното: желязо става парабамнет.
γ - фаза се появява в диапазона от +917 до +1394 ° С за нея, лагерна кубична решетка.
Δ-фазата съществува над температурата в +1394 ° С, има кубична решетка, центрираща обем.

Ε-модификацията също е изолирана, която се появява при високо налягане, както и с допинг с някои елементи. ε -fase има дерочна шестнагунска решетка.

За физическото и химичното свойства на желязото ще вземе това видео:

Имоти и характеристики

Много зависи от неговата чистота. Разликата между свойствата на химически чисто желязо и обичайната технически и още по-голяма стомана е много значима. Като правило са дадени физически характеристики за техническо желязо с част от примеси от 0.8%.

Необходимо е да се разграничат вредните примеси от легиращи добавки. Първият - сяра и фосфор например придават нестабилността на сплавите, без увеличаване на твърдостта или механичната устойчивост. Въглеродът в стоманата увеличава тези параметри, това е полезен компонент.

Плътността на желязото (g / cm3) до известна степен зависи от фазата. Така че, α-fe има плътност, равна на 7,87 g / cube. Вижте при нормална температура и 7.67 g / куб. Вижте при +600 ° С. Плътността на γ-фазата по-долу е 7.59 g / cube. Виж и δ-фазите са още по-малко - 7,409 g / cc. Cm.
Точката на топене на веществото е +1539 S. Желязото се отнася до умерено огнеупорни метали.
Точка на кипене - +2862 C.
Сила, т.е. съпротивление на много видове подложки, разтягане, огъване, се регулира за всяка стоманена степен, чугун и ферит, така че тези индикатори обикновено са трудни за говорене. По този начин високоскоростната стомана има якост на огъване, равна на 2.5-2.8 GPA. И същия параметър на обичайното техническо желязо е 300 mPa.
Твърдостта на скалата на МОС е 4-5. Специална стомана и химически чист желязо достига много по-високи показатели.
Специфична електрическа съпротивление 9.7 · 10-8 ома · m. Желязото провежда ток много по-лошо от мед или алуминий.
Топлопроводимостта също е по-ниска от тези метали и зависи от фазовия състав. При 25 s е 74.04 w / (m · k)., При 1500 s - 31.8 [w / (mk)].
Желязото е красиво, както при нормални, така и при повишени температури. Чугунен и стоманен разрешител.
Невъзможно е да се назове биологично инертното вещество. Неговата токсичност е много ниска. Свързано е обаче, не толкова с активността на елемента, колко с неспособността на човешкото тяло е добре да го асимилира: максимумът е 20% от получената доза.

Невъзможно е да се припише желязото до екологични вещества. Въпреки това, основната вреда на околната среда причинява не нейните отпадъци, като желязо ръжда и доста бързо, и производствени отпадъци - шлаки, които се отличават с газове.

Производство

Желязото се отнася до много често срещани елементи, така че не изисква обширни разходи. Разработват се депозитите на отворени и шахти. Всъщност всички планински руди включват желязо, но само тези, където делът на метала е достатъчно голям. Това са богати руди - червено, магнитно и кафяво желязо с ютия до 74%, руди със средно съдържание - Marcasit, например и бедни руди с желязна степен от най-малко 26% - сидерит.

Богата руда веднага отива на растението. Породите със средно и ниско съдържание са обогатени.

Има няколко метода за производство на железни сплави. Като правило, топенето на всяка стомана включва производството на чугун. Плаща се в доменна пещ при температура от 1600 ° С. Симчти - агломерат, пелети, натоварени заедно с поток към пещта и блокиран горещ въздух. В същото време металът се топи и коксът свети, което ви позволява да намажете нежеланите примеси и отделете шлаката.

За да се получи стомана, обикновено се използва бяло чугун - въглеродът е свързан с химическа връзка с желязо. Най-често 3 начина:

мартенвски - разтопено чугун с добавка на руда и скрап плувка при 2000 г., за да се намали съдържанието на въглерод. Допълнителни съставки, ако има такива, добавете в края на топенето. Така се получава най-висококачествената стомана.
кислородният конвертор е по-продуктивен начин. Във фурната дебелината на чугун се продухва по въздух под налягане в 26 кг / кв.м. Виж смес от кислород с въздух или чист кислород може да се използва за подобряване на стоманените свойства;
електрическа вълна - по-често се използва за получаване на специални легирани стомани. Чугунът е в електрическа пещ при температура 2200 ° С.

Стоманата може да бъде получена чрез директен метод. За да направите това, пелетите се зареждат с голямо съдържание на желязо и при температура от 1000 s се продухва с водород. Последното възстановява желязото от оксид без междинни етапи.

Благодарение на спецификата на черна металургия, или руда с определено съдържание на желязо, или готови продукти - чугун, стомана, ферит. Цената им е много различна. Средната цена на желязната руда през 2016 г. е богата, със съдържанието на елементи повече от 60%, е $ 50 на тон.

Цената на стоманата зависи от набора от фактори, които понякога съставляват, и спадът в цените се извършва непредсказуемо. През есента на 2016 г. цената на армировката, горещата и студена стомана се увеличи драстично поради не по-малко рязко покачване на цените за коксуване на въглища - незаменим участник в топенето. През ноември европейските компании предлагат горещовалцувана стоманена ролка за 500 евро на тона.

Площ на приложение

Обхватът на използването на железни и железни сплави е огромен. По-лесно е да се уточни къде не се прилага металът.

Строителство - изграждането на всички видове рамки, от каркаса на носача, до кутията с декоративна камина в апартамента, не може да се направи без стомана от различни сортове. Арматура, пръти, булове, канали, ъгли, тръби: Абсолютно всички формирани и сортови продукти се използват в строителството. Същото се отнася и за листата валцувани продукти: тя е направена от покрив от него и така нататък.
Механично инженерство - за сила и устойчивост на носене със стомана, много малко, което може да бъде сравнено, така че частите на тялото на абсолютното мнозинство машини са направени от стомани. Особено в случаите, когато оборудването трябва да работи при високи температури и налягане.
Инструменти - с легиращи елементи и втвърдяване на метала Можете да дадете твърдост и сила близо до диаманти. Филтърна стомана - основата на всички инструменти за обработка.
В електротехниката използването на желязо е по-ограничено, точно защото примесите значително влошават своите електрически свойства и са толкова малки. Но металът е незаменим при производството на магнитни части на електрическото оборудване.
Тръбопровод - Изработен от стомана и чугун Направете комуникации от всякакъв вид и тип: отопление, водопроводи, газопроводи, включително багажници, черупки за захранващи кабели, маслени тръбопроводи и т.н. Само стоманата може да издържи толкова огромни натоварвания и вътрешно налягане.
Употреба на домакинството - стомана се прилага навсякъде: от аксесоари и прибори за желязо и ключалки. Металната сила и износоустойчивостта го правят незаменим.

Желязо и неговите сплави комбинират якост, устойчивост на издръжливост на носене. В допълнение, металът е сравнително нисък в производството, което го прави незаменим материал за съвременната национална икономика.

За железни сплави с цветни метали и тежки черни ще разкажат това видео:

Означаване - Fe (желязо);
Период - IV;
Група - 8 (VIII);
Атомно тегло - 55,845;
Атомния номер - 26;
Радиус на атом \u003d 126 pm;
Ковалентен радиус \u003d 117 pm;
Електронно разпределение - 1S 2 2S 2 2g 6 3S 2 3P 6 3D 6 4S 2;
t топене \u003d 1535 ° С;
t кипене \u003d 2750 ° C;
Електричество (от Paulonga / от Alpreda и Rokhov) \u003d 1.83 / 1.64;
Степента на окисление: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
Плътност (п. Y.) \u003d 7,874 g / cm3;
Моларен обем \u003d 7.1 cm 3 / mol.

Жан:

Желязото е най-често срещаният метал в земната кора (5.1% тегловни) след алуминий.

На земята желязото е в свободно състояние, възниква в малки количества под формата на хапки, както и в паднали метеорити.

Промишленият процес на желязо е добит на железопътни депозити, от железни минерали: магнитна, червена, кафява железопътна линия.

Трябва да се каже, че желязото е част от много естествени минерали, причинявайки естествената им живопис. Цветът на минералите зависи от концентрацията и съотношението на железни йони Fe 2+ / Fe 3+, както и от атомите около тези йони. Например, наличието на примеси на железни йони влияе върху цвета на много скъпоценни и полускъпоценни камъни: Топаз (от бледожълт до червено), сапфири (от синьо до тъмно синьо), аквамарини (от светло синьо до зеленикаво синьо) и скоро.

Желязото се съдържа в животински тъкани и растения, например, около 5 g желязо присъстват в тялото на възрастен. Желязото е жизненоважен елемент, той е част от хемоглобинов протеин, участващ в транспортирането на кислород от белите дробове до тъканите и клетките. С липсата на желязо в човешкото тяло, анемията се развива (анемия на недостиг на желязо).

Фиг. Структурата на железен атом.

Електронната конфигурация на желязния атом - 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3D 6 4S 2 (виж електронната структура на атомите). При формирането на химични връзки с други елементи, 2 електрона, разположени на външни 4s ниво + 6 електрона 3D-костюми (само 8 електрона) могат да участват, следователно в съединения на желязо могат да се вземе степен на окисление +8, +6 , +4, +3, +2, +1, (най-често срещан +3, +2). Желязото има средна химическа активност.

Фиг. Степента на окисление на желязо: +2, +3.

Физически свойства на желязо:

метален сребрист бял цвят;
доста мека и пластмаса;
възпрепятства добрата топлинна и електрическа проводимост.

Желязо съществува под формата на четири модификации (различава се в структурата на кристалната решетка): α-желязо; β-желязо; γ-желязо; Δ-желязо.

Химични свойства на желязото

реагира с кислород, в зависимост от температурата и концентрацията на кислород, могат да бъдат оформени различни продукти или смес от железни окислителни изделия (FEO, FE 2O 3, FE3O 4):
3FE + 2O 2 \u003d Fe3O 4;
желязо окисление при ниски температури:
4FE + 3O 2 \u003d 2FE2O3;
реагира с водна пара:
3FE + 4H2O \u003d Fe3O4 + 4H2;
фино фрагментираното желязо реагира при нагряване със сив и хлор (сулфид и железен хлорид):
Fe + S \u003d FES; 2FE + 3CI2 \u003d 2FECL 3;
при високи температури тя реагира със силиций, въглерод, фосфор:
3FE + C \u003d Fe3C;
с други метали и с неметални желязо могат да образуват сплави;
желязото измества по-малко активни метали от техните соли:
FE + CUCL 2 \u003d FECL 2 + CU;
при разредени киселини желязо действа като редуциращ агент, образувайки соли:
FE + 2HCL \u003d FECL 2 + Н2;
при разредена азотна киселина желязо образува различни продукти за възстановяване на киселини, в зависимост от неговата концентрация (N2, N2O, NO2).

Получаване и използване на желязо

Получава се промишлено желязо топене Чугун и стомана.

Чугун е железен сплав със силиконови примеси, манган, сяра, фосфор, въглерод. Съдържанието на въглерод в чугун надвишава 2% (в стомана по-малко от 2%).

Чистото желязо получава:

в кислородни преобразуватели от чугун;
възстановяване на железни оксиди с водород и двувалентен въглероден оксид;
електролиза на подходящи соли.

Чугун се получава от желязна руда възстановяване на железни оксиди. Чугун от чугун се извършва в доменни пещи. COX се използва като източник на топлина в доменната пещ.

Пещта на домейна е много сложна техническа структура с височина от няколко десетки метра. Тя е поставена от огнеупорна тухла и е защитена от външна стоманена обвивка. От 2013 г. най-голямата пещ за домейн е построена в Южна Корея от стоманодобивната компания Posco в металургичния завод в град Куанжан (фурната след модернизацията е 6000 кубични метра при годишна производителност от 5 700 000 тона).

Фиг. Доменна пещ.

Процесът на топене на чугун в доменната пещ е непрекъснато в продължение на няколко десетилетия, докато фурната не произвежда своя ресурс.

Фиг. Чугунен процес на топене в доменна пещ.

обогатени руди (магнитни, червени, кафяви zheleznyak) и кокс заспиват през прилив, разположен в най-горната част на доменната пещ;
процесите за намаляване на желязото от руда под действието на въглероден оксид (II) продължават в средната част на доменната пещ (мина) при температура от 450-1100 ° С (железни оксиди се възстановяват на метала):
- 450-500 ° C - 3FE 2 O 3 + CO \u003d 2FE 3 O 4 + CO 2;
- 600 ° C - Fe 3 O 4 + Co \u003d 3FEO + CO 2;
- 800 ° C - FEO + CO \u003d FE + CO 2;
- част от двувалентен железен оксид се възстановява от кокс: feo + c \u003d fe + сътрудничество.
успоредно с това, процесът на възстановяване на силиций и манганови оксиди е в ход (влизане в желязна руда под формата на примеси), силиций и манган са част от топене на чугун:
- Si02 + 2C \u003d Si + 2co;
- MN 2O 3 + 3C \u003d 2MN + 3CO.
при термично разлагане на варовик (въведени в доменна пещ) се образува калциев оксид, който реагира със силиций и алуминиеви оксиди, съдържащи се в руда:
- CACO 3 \u003d CAO + CO 2;
- CAO + SiO 2 \u003d Casio 3;
- CAO + AL 2O 3 \u003d СА (ALO 2) 2.
при 1100 ° C, процесът на оползотворяване на желязо престане;
под мината се намира, най-широката част на доменната пещ е под която се следва крайбрежният, в който са оформени коксовите изгаряния и течни топене на продукти - чугун и шлаки, натрупващи се на дъното на пещта - планина;
в горната част на планината при температура от 1500 ° С се появява интензивно изгаряне на кокс в струята на въздуха на въздуха: C + O 2 \u003d CO 2;
преминаването през горещата кокс, въглеродният оксид (IV) се превръща в въглероден оксид (II), който е редуциращ желязо (виж по-горе): СО2 + С \u003d 2CO;
slags, образувани от силикати и алуминиевици на калций, са разположени над чугун, които я предпазват от действието на кислород;
чрез специални отвори, разположени на различни нива на рога, чугун и шлаки са навън;
повечето от чугун отива за по-нататъшно рециклиране - стоманена топена.

Стоманата е тясна от чугун и метал скрап с метод на преобразувателя (Мартенвски вече е остарял, въпреки че се използва и електрически филц (в електрически кухини, индукционни пещи). Същността на процеса (Redo чугун) е да се намали концентрацията на въглерод и други примеси чрез окисляване на кислород.

Както бе споменато по-горе, концентрацията на въглерод в стоманата не надвишава 2%. Благодарение на това, стоманата, за разлика от чугун, е доста лесна за пренасяне коване и валцуване, което ви позволява да направите разнообразие от продукти с висока твърдост и дълготрайност от нея.

Твърдостта на стоманата зависи от съдържанието на въглерод (колкото повече въглерод, по-твърдата стомана) в определена марка стоманена и топлинна обработка. На почивка (бавно охлаждане) стоманата става мека; При гасене (бързо охлаждане) стоманата се получава много твърдо.

Да се \u200b\u200bдадат необходимите специфични свойства, за да добавите лигиращи добавки: хром, никел, силиций, молибден, ванадий, манган и т.н.

Чугун и стомана са съществени структурни материали в огромното мнозинство от секторите на националната икономика.

Желязната биологична роля:

тялото на възрастен съдържа около 5 g желязо;
желязото играе важна роля в работата на хематопоетичните тела;
желязото е част от много сложни протеинови комплекси (хемоглобин, миоглобин, различни ензими).

68. Желязо съединения

Железен оксид (II) FEO- Черно кристално вещество, неразтворимо във вода и основи. Feo.съответства на основата Fe (о) 2.

Получаване.Желязо (II) оксид може да бъде получен чрез непълно намаляване на магнитен Zheleznyak въглероден оксид (II):

Химични свойства.Това е основният оксид. Реагиране с киселини, формира соли:

Железен хидроксид (II) Fe (OH) 2- Бяло кристално вещество.

Получаване.Хидроксидът на желязо (II) се получава от солите на двувалентно гладене на действието на алкални разтвори:

Химични свойства.Основен хидроксид. Реагира с киселини:

На Air Fe (OH) 2 окислява до Fe (OH) 3:

Железен оксид (III) FE2O3- веществото с кафяв цвят, възниква в природата под формата на червена зона, неразтворима във вода.

Получаване. Когато стрелят пирит:

Химични свойства.Показва слаби амфотерни свойства. Когато взаимодействат с алкали, той образува соли:

Железен хидроксид (III) Fe (OH) 3- червени кафяви неща, неразтворими във вода и излишък на алкали.

Получаване. Получени чрез окисляване на желязо (III) оксид и железен хидроксид (II).

Химични свойства.Това е амфотерно съединение (с преобладаване на основни свойства). Утаява се под действието на основите на тривалентните железни соли:

Соли на двувалентно желязовземете взаимодействието на метално желязо с подходящи киселини. Те са силно хидро-Lisps, защото техните водни разтвори - енергични редуциращи агенти:

При нагряване над 480 ° C се разлага, образувайки оксиди:

Под действието на алкали върху железен сулфат (II) се образува железен хидроксид (II):

Форми кристален хидрат - FESO4? 7N2O (желязна сила). Железен хлорид (III) FECL3 -кристалното вещество е тъмно кафяво.

Химични свойства.Разтворим във вода. FECL3.показва окислителни свойства.

Реставратори - магнезий, цинк, водороден сулфид, окислен без нагряване.