2 единицы измерения, какова температура кипения железа

Какова температура кипения железа: точное значение для элемента + разбор температур плавления для 6 популярных сплавов на основе ферума + преимущества/недостатки железа + 5 фаз существования элемента + 6 базовых характеристик металла + 4 метода производства сплавов на основе железа.

kakova-temperatura-kipenija-zheleza

Железо – один из самых распространённых металлов на земле. Он популярен не только из-за больших запасов, но и сфер применения в промышленности и быту. Оглянитесь вокруг себя, и вы наверняка найдете какой-либо предмет, имеющий в своем составе железо.

Сегодня мы расскажем, какова температура кипения железа, его точка плавления + и другие свойства чистого вещества, а также предоставим краткую характеристику металла вообще.

Что такое железо?


С точки зрения промышленности, железо является главным соорудительным материалом в мире. Его использование повсеместно – от ручки двери до двигателей межпланетных ракет. Причинность подобной популярности проста – распространенность и дешевизна сырья, ведь железо находится на втором месте по доле в земной коре после алюминия. Символьное обозначение железа «Fe»? а его порядковый номер у Менделеева 26.

Важно: не путайте сталь и железо – это совсем разные термины. Железо является чистым химическим элементом, а сталь – сплав ферума и углерода.

Иногда железом в промышленности называют высококонцентрированный сплав с долевым содержанием примесей менее 0.7% от общей массы. В таком случае, физические свойства вещества почти не теряются. Большинство сплавов на основе железа относят к группе черных металлов.

Преимущества железа
Недостатки металла
Сохранение свойств упругости при повышении прочности металла – это если речь о высококонцентрированных железных сплавах.Слабая стойкость к коррозии. Проблему исправить можно, но себестоимость производства увеличивается.
Обилие ферритов дает возможность производить материалы на основе железа для любых бытовых и промышленных задач. При чем, смена свойств протекает даже с минимальными вкраплениями примесей.Из-за накопления электричества, железо поддается коррозии электрохимического типа. По данной причине детали из железа необходимо защищать протекторами, катодами и прочими средствами защиты.
Легко поддается механической обработке, что увеличивает вариативность в отношении форм и видов изделий.Удельный вес чистого железа делает конструкции из него крайне тяжелыми.
Магнитные свойства металла позволяют с него получать магнитоприводы. Высокая ковкость железа позволяет делать из него множество декоративных элементов.

В чистой форме железо обладает хорошей пластичностью, что позволяет его легко ковать, но тяжело лить. Структура металла – это 5 фаз, у каждой из которых собственная кристаллическая структура и решеточные параметры. Детальнее в таблице ниже.


Фаза
Особенности
αТип решетки – кубическая, объемно-центрированной формы. Устойчивость фаза – до 770 градусов по Цельсию. Физическая особенность – ферромагнетические свойства.
βСуществование фазы протекает при температурных границах от 770 до 918 градусов по Цельсию. Полное сохранение физических и химических свойств, кроме намагничивания. Железо становится парамагнетиком. Структура похожа на предыдущую фазу, но у решетки параметры незначительно отличаются.
γТемпературные границы существования – от 918 градусов до 1395 градусов. Ключевое отличие – решетка кубического + гранецентрического типа.
δИмеется только нижняя температурная граница в 1395 градусов. Верхний предел отсутствует. Тип решеточной структуры – объемно-центрическая.
εУ фазы не имеется четких температурных границ, но необходимое условие существования – высокое давление + подключение к чистому железу легирующих компонентов. Тип решетки – гексагоническая с плотным расположением кристаллов.

Физические особенности железа напрямую зависят от чистоты вещества. Помимо полезных легирующих компонентов, что позитивно сказываются на свойствах металла, имеются и отрицательные элементы, способные ухудшить его характеристики. Примерами таковых может быть та же сера с фосфором, которые снижают показатели пластичности, взамен не предоставляя сплаву ничего из положительных свойств.

sostav-zheleza

Базовые характеристики железа:

  • вариативная плотность, зависящая от фазы пребывания металла. Обобщенный промежуток – от 7.4 до 7.9 грамма/кубический сантиметр;
  • стойкость железа в чистом виде небольшая. Предел прочности у рядового технического железа – 299 МПа, но если речь о быстрорежущей стали, то здесь предел прочности возрастает до значения в 2.7 ГПа;
  • чистое железо по шкале Мооса тянет на оценку в 4 балла;
  • проводимость чистого ферума ниже нежели у алюминия/меди – 9.7*10^(-8);
  • металл поддается ковке, но в чистом виде не поддается литью;
  • низкая токсичность, но не биологическая инертность.

Усвоение железа человеческим организмом составляет всего ½ от получаемого, что делает металл для человека менее опасным, нежели другие элементы группы металлов. Главный вред окружающей среде несет не железо в чистом виде, а отходы во время производства – газы и выделяющиеся шлаки. Детальнее о производстве, тепловых характеристиках и областях применения будет рассказано далее.

10 самых крепких металлов в мире

Технология плавки сплавов + какова температура кипения железа?


По оценкам специалистов, запасы железа по миру составляют почти 200 миллиардов тонн. Любая страна с более-менее развитой экономикой налаживает внутри промышленности собственную добычу железной руды с ее дальнейшей переработкой в ферум.

temperatura-kipenija-zheleza

Но и здесь имеются лидеры ниши – Бразилия, США и Австралия, располагающими наиболее крупными запасами железа вблизи поверхности земли. К слову, ядро нашей планеты состоит на 86% из чистого железа, но проблема в том, что с текущим уровнем промышленных технологий, извлечь его оттуда нереально физически.

1) Какова температура плавления/кипения железа: точное значение для элемента и сплавов


В чистом виде железо используется редко, ибо металл не обладает высококачественными свойствами в отношении каких-либо физических характеристик. Больше 95% металла используется с целью получения сплавов.

Термодинамические характеристики чистого ферума:

  • 1539 Цельсия или 1812 Кельвина – температура плавления;
  • 2 861 Цельсия или 3 134 Кельвина – температура кипения;
  • 14 килоджоулей/моль – удельная теплота плавления;
  • 240 килоджоулей/моль – удельная теплота испарения;
  • 25 Джоулей/(Кельвины*моль) – молярная теплоемкость.

В 2020 году насчитывается порядка 15 промышленно-значимых разновидностей сплавов на основе железа. Каждый из них располагает собственным набором характеристик в отношении физики и химии. Детальнее по наиболее популярным в таблице ниже.

Технология и температура закалки стали 45

Сплав
Температура плавления (в C)
Особенности
Сталь1 450-1 520В основе железо + углерод, при чем, долевое содержание второго не превышает 2.2% от общей массы. Маркировка сталей по ГОСТам многообразная, и на разбор ее типов уйдет не одна статья. Детальнее можете изучить вопрос в рамках нашего сайта в прочих разделах.
Чугун1 150 – 1 200Крайне популярный сплав, с долевым содержанием углерода в 3.5% от общей массы. В дополнение к железу, идет марганец, сера и фосфор.
Перлит1 100- 1 200Долевое вхождение углерода менее 0.8%. Сам по себе сплав относится к природным – это горная порода вулканического происхождения.
Феррит1 100Ферромагнетические соединения оксида железа с основными оксидами прочих металлов. Углеродная примесь занимает всего 0.04% от общей массы вещества.
Цементит1250Соединение углерода и железа химическим путем. Сплав имеет твердость в 800 НВ и обладает крайне низкой пластичностью.
Аустенит730-1 550Долевое содержание углерода составляет 2.14%. Особенность материала – возможность существования только при высоких температурах.

Все оговоренные сплавы относятся к металлам черной металлургии. Наибольшее применение у чугуна и стали, далее идет перлит и феррит. По объемам добычи/производства выделяются те же страны, что занимаются разработкой месторождений железа.

Свойства и применение ковкого чугуна

Описание процесса добычи и плавки железа с помощью графитового тигля:

2) Промышленные технологии плавки железа + применение металла

Месторождения железа разрабатывают 2 способами – шахтным и открытым. Хотя железо и содержится в абсолютно всех горных породах, финансово целесообразно разрабатывать только те месторождения, где концентрация данного химического элемента повышена.

tehnologii-plavki-zheleza

К богатым на железо рудам относят железняк (до 75% Fe), марказит (до 40% Fe) и вариант победнее – сидерит (более 25% ферума). При обработке железняка, тот сразу отправляют на заводы, а руды со средним и низким содержанием железа искусственно обогащаются. Большинство ферума уходит на производство 2 сплавов – чугуна стали. Следовательно, необходимо рассмотреть методы производства именно данных двух лидеров промышленности.

Специфика термообработки стали 40х

Метод
Описание
Популярность (из 5 ★)
ПрямойДля производства используется печь шахтного типа, где окатыши руды железа поддаются продувке посредством комбинации угарного газа с аммиаком и кислородом. Рабочий температурный режим – 1000 градусов Цельсия.★★★★
МартеновскийБазовым оборудование выступает мартеновская печь, где белый чугун со скрапом выплавляют при температуре в 2000 Цельсия, дабы избавиться от лишнего углерода. Итог – сталь высокого качества.★★★★★
ЭлектроплавильныйБазовое оборудование – печь электрического типа. Рабочая температура составляет от 2 150 до 2 250 градусов по Цельсию. Чугун с примесями при такой температуре становится высококачественной легированной сталью.★★★★
Кислородно-конвертерныйВариант производства, отличающийся повышенной производительностью. В специализированных печах происходит продувка сырья при давлении в 25 килограмм на квадратный сантиметр. Для повышения результата стали может применяться чистый кислород.★★★★

Из-за особенностей черной металлургии как направления, рынок видит 2 типа товара – или руду или уже готовую продукцию. Заготовки из стали редко, когда можно приобрести, потому, занимаясь бизнесом в данной сфере, придется налаживать производство от «А» до «Я».

Где применяется железо:

  • ключевой компонент для производства всех типов стали и других сплавов, используемых в конструкционных целях;
  • магнетит используется в компьютерной технике, а именно – устройствах памяти;
  • добавка в порошковые принтеры;
  • электротехника. Железо – как магнитопровод для трансформаторов и электрических двигателей;
  • травление печатных плат;
  • как средство борьбы с грибком при строительстве и садоводстве;
  • анод в аккумуляторах;
  • коагулянты при чистке сточных вод.

Железо важно для человека и в биологическом плане – катализатор процесса обмена кислорода. Организм человека всегда содержит в себе от 2 до 4 граммов железа, из которых 95% расположено в плазме крови. Недостаток ферума в организме приводит к анемии, а избыток к гемохроматозу.

На этом все. Сегодня мы не только узнали какова температура кипения железа, но и дали краткую характеристику самому металлу. Надеемся предоставленная исчерпывающая информация вам пригодится. Удачи!

Рейтинг автора
Автор статьи
Олег Селизнев
Инженер-технолог в области металлургии и металлообработки
Написано статей
26
Поиск записей с помощью фильтра:
Вид обработки
Вид проката
Вид материала
Adblock
detector