Struttura, tipi, caratteristiche, proprietà ed esempio dei metalli ferrosi

il metalli ferrosi sono quelli che contengono ferro (Fe), così come piccole quantità di altri metalli che vengono aggiunti per dare certe proprietà benefiche alle loro leghe. Sebbene il ferro possa esistere in diversi stati di ossidazione, +2 (ferroso) e +3 (ferrico) sono i più comuni.

Tuttavia, il termine "ferroso" si riferisce alla presenza di ferro indipendentemente dal suo stato di ossidazione nel materiale. Il ferro è il quarto elemento più abbondante nella crosta terrestre, ma globalmente è il principale elemento terrestre. Pertanto, i metalli ferrosi storicamente e industrialmente hanno avuto una parte nell'evoluzione dell'uomo.

Questo è stato il caso a causa della sua grande abbondanza e proprietà modificabili. Questi metalli ferrosi partono dall'estrazione del ferro da fonti mineralogiche, quali: ematite (Fe₂O₃), magnetite (Fede₃O₄) e la siderita (FeCO₃). A causa della resa, questi ossidi sono più desiderati nella lavorazione del ferro.

L'immagine in alto mostra una "lingua di fuoco" incandescente di ghisa. Tra tutti i metalli ferrosi, il più importante consiste in una lega di ferro con piccole quantità di carbonio aggiunto: l'acciaio.

indice

• 1 struttura
• 2 Caratteristiche e proprietà
• 3 esempi
  • 3.1 Ferro forgiato o dolce
  • 3.2 Ferro grezzo o ghisa
  • 3.3 Ferro puro
  • 3.4 Ghisa o ghisa (fonderie)
  • 3.5 Ferro grigio
  • 3.6 Ferro duttile
  • 3.7 Acciai
• 4 Acciaio e sue applicazioni
  • 4.1 Acciaio al carbonio o da costruzione
  • 4.2 Acciaio al silicio
  • 4.3 Acciaio galvanizzato
  • 4.4 Acciaio inossidabile
  • 4.5 acciaio al manganese
  • 4.6 Acciaio Invar
• 5 riferimenti

struttura

Poiché il ferro è il componente principale dei metalli ferrosi, le loro strutture consistono in deformazioni cristalline del loro solido puro.

Di conseguenza, le leghe ferrose come l'acciaio non sono altro che l'inclusione interstiziale di altri atomi nella disposizione dei cristalli di ferro.

Qual è questa disposizione? Il ferro forma allotropi (diverse strutture solide) in base alla temperatura alla quale è esposto, modificandone le proprietà magnetiche. Pertanto, a temperatura ambiente presenta un array di bcc, noto anche come alfa-ferro (il cubo a sinistra, immagine in alto).

Invece, in un intervallo di alte temperature (912-1394 (ºC)), la disposizione mostra ccp o fcc: il ferro-gamma (il cubo sulla destra). Una volta superata questa temperatura, il ferro ritorna alla forma di bcc per fondere definitivamente.

Questo cambiamento di struttura alfa-gamma è noto come trasformazione di fase. La fase gamma è in grado di "imprigionare" gli atomi di carbonio, mentre la fase alfa no.

Pertanto, nel caso dell'acciaio, la sua struttura può essere visualizzata come insiemi di atomi di ferro che circondano un atomo di carbonio.

In questo modo, la struttura dei metalli ferrosi dipende dalla distribuzione delle fasi di ferro e degli atomi di altre specie nel solido.

Caratteristiche e proprietà

Il ferro puro è un metallo morbido e molto duttile, altamente sensibile alla corrosione e all'ossidazione di fattori esterni. Tuttavia, quando include diverse proporzioni di un altro metallo o carbonio, acquisisce nuove caratteristiche e proprietà.

In realtà, sono questi cambiamenti che rendono i metalli ferrosi utili per innumerevoli applicazioni.

Le leghe ferrose sono generalmente resistenti, resistenti e tenaci, dai colori grigi brillanti e con proprietà magnetiche.

Esempi

Ferro battuto o dolce

Ha un contenuto di carbonio inferiore allo 0,03%. È di colore argento, si ossida facilmente e si incrina internamente. Inoltre, è duttile e modellabile, un buon conduttore di elettricità e difficile da saldare.

È il tipo di metallo ferroso che l'uomo ha utilizzato per la prima volta nella fabbricazione di armi, utensili e costruzioni. Attualmente utilizzato in piastre, rivetti, reticoli, ecc. Poiché è un buon conduttore elettrico, è usato nel nucleo degli elettromagneti.

Ferro grezzo o ghisa

Nel prodotto iniziale degli altiforni, contiene il 3-4% di carbonio e tracce di altri elementi come silicio, magnesio e fosforo. Il suo uso principale è quello di intervenire nella produzione di altri metalli ferrosi.

Ferro puro

È un metallo bianco grigiastro con proprietà magnetiche. Nonostante la sua durezza, è fragile e fragile. Il suo punto di fusione è alto (1500 ºC.) E si ossida rapidamente.

È un buon conduttore elettrico, quindi è utilizzato nei componenti elettrici ed elettronici. Per il resto, è di scarsa utilità.

Ghisa o ghisa (fonderie)

Hanno un alto contenuto di carbonio (tra 1,76% e 6,67%). Sono più duri dell'acciaio ma più fragili. Si sciolgono a una temperatura inferiore a quella del ferro puro, intorno ai 1100 ° C.

Perché è modellabile, pezzi di diverse dimensioni e complessità possono essere realizzati con esso. In questo tipo di ferro viene utilizzata la ghisa grigia, che conferisce stabilità e stampabilità.

Hanno una maggiore resistenza alla corrosione rispetto all'acciaio. Inoltre, sono economici e densi. Presentano fluidità a temperature relativamente basse, essendo in grado di riempire gli stampi.

Inoltre, hanno buone proprietà di compressione, ma sono fragili e si rompono prima di piegarsi, quindi non funzionano per pezzi molto elaborati.

Ferro grigio

È la ghisa più comune, la sua tonalità grigia è dovuta alla presenza di grafite. Ha una concentrazione di carbonio tra 2,5% e 4%; Inoltre, contiene silicone 1-3% per stabilizzare la grafite.

Presenta molti degli attributi delle ghise di base, essendo di alta fluidità. È inflessibile e si piega poco prima di rompersi.

Ferro duttile

Il carbonio viene aggiunto, sotto forma di granito sferico, ad una concentrazione tra il 3,2% e il 3,6%. La forma sferica della grafite gli conferisce una maggiore resistenza agli urti e alla malleabilità rispetto al ferro grigio, che ne consente l'uso in disegni dettagliati e con bordi.

acciai

Contenuto di carbonio tra 0,03% e 1,76%. Tra le sue qualità sono la durezza, la tenacia e la resistenza allo sforzo fisico. In generale, si ossidano facilmente. Sono saldabili e possono essere lavorati nella fucina o meccanicamente.

Inoltre, hanno una maggiore durezza e una minore fluidità rispetto alle ghise. Per questo motivo hanno bisogno di alte temperature per scorrere negli stampi.

Acciaio e sue applicazioni

Esistono diversi tipi di acciaio, ciascuno con diverse applicazioni:

Acciaio al carbonio o costruzione

La concentrazione di carbonio può variare, stabilendo quattro forme: acciaio dolce (0,25% di carbonio), acciaio semidolce (0,35% di carbonio), acciaio semiduro (0,45% di carbonio) e duro (0,5%) ).

È utilizzato nello sviluppo di utensili, lamiere di acciaio, veicoli ferroviari, chiodi, viti, automobili e barche.

Acciaio al silicio

Chiamato anche acciaio elettrico o acciaio magnetico. La sua concentrazione di silicio varia tra l'1% e il 5%, il Fe varia tra il 95% e il 99% e il carbonio lo 0,5%.

Inoltre, vengono aggiunte piccole quantità di manganese e alluminio. Ha grande durezza ed elevata resistenza elettrica. Viene utilizzato nella produzione di magneti e trasformatori elettrici.

Acciaio zincato

È ricoperto da un rivestimento di zinco che lo protegge dall'ossidazione e dalla corrosione. Pertanto, è utile per la produzione di parti e strumenti per tubi.

Acciaio inossidabile

Ha una composizione di Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) e C (0,2%). È resistente all'ossidazione e alla corrosione. Viene utilizzato nella produzione di posate e materiale da taglio.

Acciaio al manganese

La sua composizione è Mn (10-18%), Fe (82-90%) e C (1,12%). È duro e resistente all'usura. Viene utilizzato su binari ferroviari, casseforti e armature.

Invar acciaio

Presenta il 36% di Ni, il 64% di Fe e lo 0,5% di carbonio. Ha un basso coefficiente di espansione. È usato nella costruzione di scale di indicatori; per esempio: misure di nastro.

riferimenti

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