Tulajdonságok
- Atomszimbólum: Fe
- Atomszám: 26
- Elem kategória: Átmeneti fém
- Sűrűség: 7,874 g / cm3
- Olvadáspont: 2800 ° F (1538 ° C)
- Forráspont: 5182 ° F (2862 ° C)
- Moh keménysége: 4
Jellemzők
A tiszta vas egy ezüstszínű fém, amely jól vezet hőt és villamos energiát.
A vas túlságosan reaktív ahhoz, hogy önmagában létezzen, így csak a földkéregben, mint vasércekben, például a hematitban, a magnetitben és a sideritben fordul elő.
A vas azonosítási jellemzője, hogy erősen mágneses . Erõs mágneses mezõnek kitéve bármilyen vasdarab mágnesezhetõ. A tudósok úgy vélik, hogy a föld magja mintegy 90% vasból áll. A vas által előállított mágneses erő a mágneses és a déli oszlopokat hozza létre.
Történelem
A vasat valószínűleg eredetileg felfedezték és kivonták, mivel a vasalattartalmú ércek tetején fából égtek. A fa belsejében lévő szén reagált volna az ércben lévő oxigénnel, így egy puha, formálható vasfém maradt. A vasötvözés és a vas felhasználása, hogy eszközöket és fegyvereket indítsanak Mezopotámiában (a mai Irakban) a Kr.e. 2700 és 3000 között. A következő 2000 évben a vasérzékenység ismerete keletre Európába és Afrikába terjedt egy vas korban ismert időszakban.
A 17. századtól kezdve egészen a 19. század közepéig hatékony módszert találtak az acélgyártásra, a vasat egyre inkább strukturális anyagként használták fel hajók, hidak és épületek készítéséhez. Az 1889-ben épített Eiffel-tornyot több mint 7 millió kilogramm kovácsoltvasból készítették.
Rozsda
A legnehezebb jellemzője a rozsda kialakulásának tendenciája.
A rozsda (vagy vas-oxid) barna, morzsalékos vegyület, amelyet akkor termelnek, amikor a vas oxigénnek van kitéve. A vízben lévő oxigéngáz gyorsítja a korrózió folyamatát. A rozsda sebességét - a vasat vas-oxid alakulása - a víz oxigéntartalmának és a vas felületének meghatározása határozza meg. A sós víz több oxigént tartalmaz, mint az édesvizet, ezért a sós víz gyorsabban rozsdásodik, mint az édesvíz.
A rozsda megakadályozható úgy, hogy a vasat más olyan fémekkel vonják be, amelyek kémiailag vonzóbbak az oxigénhez, például a cinkhez (a cinkkel bevont vas feldogozását " galvanizálásnak " nevezik). A rozsda elleni védelem leghatékonyabb módja azonban az acél használata.
Acél
Az acél ötvözet vasból és más fémekből áll, amelyek a vas tulajdonságainak (erőssége, korrózióállósága, tűrése stb.) Javítására szolgálnak. A vasalommal ötvözött elemek típusának és mennyiségének megváltoztatása különböző típusú acélokat eredményezhet.
A legáltalánosabb acélok a következők:
- Szénacélok, amelyek 0,5-1,5% szént tartalmaznak. Ezek a legáltalánosabb acélok, és használják az automatikus testek, hajótestek, kések, gépek és mindenféle szerkezeti támaszok.
- Alacsony ötvözetű acélok, amelyek 1-5% más fémeket (gyakran nikkelt vagy volfrámot ) tartalmaznak. A nikkel acél képes ellenállni a magas feszültségnek, ezért gyakran használják hidak építésénél és kerékpárláncok készítéséhez. A volfrámacélok magas hőmérsékletű környezetben tartják alakjukat és erősségüket, és ütközéses, forgó alkalmazásokban, például fúrókban használják.
- A magasan ötvözött acélok, amelyek 12-18% más fémeket tartalmaznak, csak speciális alkalmazásokban használhatók fel magas költségük miatt. A magas ötvözetű acél egyik példája a rozsdamentes acél, amely gyakran tartalmaz krómot és nikkelt, de különböző más fémekkel ötvözhető is. A rozsdamentes acél nagyon erős és ellenáll a korróziónak.
Termelés
A legtöbb vasat a Föld felszínén talált ércekből állítják elő. A modern kivonási technikák a nagy kúpok (kéményszerű szerkezetek) által jellemzett nagyolvasztó kemencéket használják. A vasat a kokillába öntik, szénnel (szénnel gazdag szén) és mészkővel (kalcium-karbonát) együtt. Napjainkban a vasérc normálisan átmegy a szinterelésen, mielőtt belép a kötegbe. Ez a folyamat olyan ércdarabokat képez, amelyek 10-25 mm között vannak, majd ezt összekeverik koksz és mészkővel.
A zsugorított ércet, kokszot és mészkőzetet ezután az oszlopba öntik, ahol 1800 ° C hőmérsékleten ég. A koksz hőforrásként ég, és a kemencében lőtt oxigén együtt segít a redukáló gáz szénmonoxid kialakításában. A mészkő a vasban lévő szennyeződésekkel keveredik, hogy salakot képezzen. A salak könnyebb, mint az olvadt vasérc, ezért a felületre emelkedik és könnyen eltávolítható. A forró vasat ezután öntőformákká öntjük öntöttvas előállítására vagy közvetlenül acélgyártásra.
A sertés vas még 3,5-4,5% szenet tartalmaz más szennyeződésekkel együtt, és törékeny és nehéz dolgozni. Különféle folyamatokat alkalmaznak a vas- és vasban lévő foszfor- és kénszennyezők csökkentésére az öntöttvas előállításához. A kovácsoltvas, amely kevesebb mint 0,25% szenet tartalmaz, kemény, könnyen olvasható és könnyen hegeszthető, de sokkal labilisabb és költséges, mint az alacsony széntartalmú acél.
2010-ben a globális vasérc-termelés mintegy 2,4 milliárd tonna volt. Kína, a legnagyobb termelő, az összes termelés mintegy 37,5% -át tette ki, míg a többi jelentős termelő ország Ausztrália, Brazília, India és Oroszország.
Alkalmazások
A vas volt az elsődleges szerkezeti anyag, de a legtöbb alkalmazásban már régóta acéllel van helyettesítve. Mindazonáltal az öntöttvas még mindig csövekben és gépjárműalkatrészekben, például hengerfejekben, hengerblokkokban és sebességváltókban készül. A kovácsoltvas még mindig használatos háztartási tárgyak, például borospolcok, gyertyatartók és függönyrudak készítésére.
Irodalom
Utca, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metálok az ember szolgálatában . 11. kiadás (1998).
A Nemzetközi Pig Iron Egyesület.
Forrás: www.pigiron.org.uk
USGS. Ásványi árucikkek összefoglalása: Vas és acél (2011).
Forrás: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel