Metalların ərimə nöqtəsi nədir. Müxtəlif metallar və qeyri-metallar hansı temperaturda əriyir? Əsas metalların ərimə nöqtəsi

Metallurgiya sənayesində prosesin ucuzluğuna və nisbi sadəliyinə görə əsas sahələrdən biri metalların və onların ərintilərinin tökülməsidir. Kiçikdən böyüyə qədər müxtəlif ölçülü istənilən konturları olan qəliblər tökülə bilər; həm kütləvi istehsal, həm də fərdi istehsal üçün uyğundur.

Döküm metallarla işin ən qədim sahələrindən biridir və təxminən Tunc dövründə başlayır: eramızdan əvvəl 7-3 minilliklər. e. O vaxtdan bəri, texnologiyada irəliləyişlərə və tökmə sənayesinə artan tələblərə səbəb olan bir çox material kəşf edildi.

Hal-hazırda, bir-birindən fərqlənən bir çox istiqamət və tökmə növləri var texnoloji proses. Bir şey dəyişməz olaraq qalır - metalların bərkdən mayeyə keçməsi fiziki xüsusiyyəti və ərimənin hansı temperaturda başladığını bilmək vacibdir. fərqli növlər metallar və onların ərintiləri.

metal əritmə prosesi

Bu proses maddənin bərk haldan maye vəziyyətə keçməsinə aiddir. Ərimə nöqtəsinə çatdıqda, metal həm bərk, həm də maye vəziyyətdə ola bilər, daha da artım materialın maye halına tam keçidinə səbəb olacaqdır.

Bərkitmə zamanı eyni şey baş verir - ərimə həddinə çatdıqda, maddə maye vəziyyətdən bərk vəziyyətə keçməyə başlayacaq və tam kristallaşmaya qədər temperatur dəyişməyəcək.

Nəzərə alın ki, bu qayda yalnız tətbiq olunur saf metal. Ərintilərin aydın bir temperatur sərhədi yoxdur və vəziyyətlərə keçid edir bəzi diapazon:

1. Solidus - ərintinin ən əriyən komponentinin əriməyə başladığı temperatur xətti.
2. Maye bütün komponentlərin son ərimə nöqtəsidir, onun altında ərintinin ilk kristalları görünməyə başlayır.

Belə maddələrin ərimə nöqtəsini dəqiq ölçmək mümkün deyil, vəziyyətlərin keçid nöqtəsi ədədi intervalı göstərir.

Metalların əriməsinin başladığı temperaturdan asılı olaraq, bölünürlər:

• 600 °C-ə qədər əriyir. Bunlara qalay, sink, qurğuşun və başqaları daxildir.
• Orta ərimə, 1600 °C-ə qədər. Ən çox yayılmış ərintilər və qızıl, gümüş, mis, dəmir, alüminium kimi metallar.
• Odadavamlı, 1600 °C-dən yuxarı. Titan, molibden, volfram, xrom.

Bir qaynama nöqtəsi də var - ərimiş metalın qaz halına keçməyə başladığı nöqtə. Bu çox yüksək temperaturdur, adətən ərimə nöqtəsindən 2 dəfə yüksəkdir.

Təzyiq təsiri

Ərimə temperaturu və ona bərabər olan bərkimə temperaturu təzyiqdən asılıdır, onun artması ilə artır. Bunun səbəbi təzyiq artdıqca atomların bir-birinə yaxınlaşması və kristal qəfəsi məhv etmək üçün onları uzaqlaşdırmaq lazımdır. Artan təzyiqdə istilik hərəkətinin daha çox enerjisi tələb olunur və ona uyğun ərimə temperaturu artır.

Maye vəziyyətə keçmək üçün tələb olunan temperaturun artan təzyiqlə azaldığı istisnalar var. Belə maddələrə buz, vismut, germanium və sürmə daxildir.

Ərimə nöqtəsi cədvəli

Polad sənayesi ilə məşğul olan hər kəs üçün, qaynaqçı, tökmə işçisi, əritmə işçisi və ya zərgər, işlədikləri materialların ərimə temperaturunu bilməsi vacibdir. Aşağıdakı cədvəldə ən çox yayılmış maddələrin ərimə nöqtələri verilmişdir.

Ərimə nöqtəsi cədvəli metallar və ərintilər

Ərimə masasına əlavə olaraq, bir çox başqa köməkçi materiallar da var. Məsələn, dəmirin qaynama nöqtəsi nədir sualının cavabı qaynayan maddələr cədvəlindədir. Qaynamağa əlavə olaraq, metallar güc kimi bir sıra digər fiziki xüsusiyyətlərə malikdir.

Metal gücü

Bərk vəziyyətdən maye vəziyyətə keçmək qabiliyyətinə əlavə olaraq, materialın vacib xüsusiyyətlərindən biri onun gücüdür - bərk cismin məhvə və formada dönməz dəyişikliklərə qarşı durma qabiliyyəti. Gücün əsas göstəricisi əvvəlcədən tavlanmış iş parçasının qırılması nəticəsində yaranan müqavimət hesab olunur. Güc anlayışı civəyə aid deyil, çünki o, maye vəziyyətdədir. Gücün təyin edilməsi MPa - Mega Paskalda qəbul edilir.

Aşağıdakı qruplar var metalların gücü:

• Kövrək. Onların müqaviməti 50MPa-dan çox deyil. Bunlara qalay, qurğuşun, yumşaq qələvi metallar daxildir
• Davamlı, 50-500 MPa. Mis, alüminium, dəmir, titan. Bu qrupun materialları bir çox struktur ərintilərinin əsasını təşkil edir.
• Yüksək möhkəmlik, 500 MPa-dan çox. Məsələn, molibden və volfram.

Metal möhkəmlik masası

Gündəlik həyatda ən çox yayılmış ərintilər

Cədvəldən göründüyü kimi, elementlərin ərimə nöqtələri hətta gündəlik həyatda tez-tez rast gəlinən materiallar üçün də çox dəyişir.

Beləliklə, civənin minimum ərimə nöqtəsi -38,9 ° C-dir, buna görə də otaq temperaturunda o, artıq maye vəziyyətdədir. Bu, məişət termometrlərinin -39 dərəcə Selsi üzrə daha aşağı işarəyə malik olmasını izah edir: bu göstəricinin altında civə bərk vəziyyətə çevrilir.

Məişət istifadəsində ən çox yayılmış lehimlər, 231,9 ° C ərimə nöqtəsinə malik olan qalayın əhəmiyyətli bir hissəsini ehtiva edir, buna görə də əksər lehimlər 250-400 ° C lehimləmə dəmirinin işləmə temperaturunda əriyir.

Bundan əlavə, 30 ° C-ə qədər aşağı ərimə sərhədi olan aşağı ərimə lehimləri var və lehimli materialların həddindən artıq istiləşməsi təhlükəli olduqda istifadə olunur. Bu məqsədlər üçün vismut ilə lehimlər var və bu materialların əriməsi 29,7 - 120 ° C arasındadır.

Alaşımlı komponentlərdən asılı olaraq yüksək karbonlu materialların əriməsi 1100 ilə 1500 ° C arasında dəyişir.

Metalların və onların ərintilərinin ərimə nöqtələri çox aşağı temperaturdan (civə) bir neçə min dərəcə həddinə qədər çox geniş bir temperatur diapazonundadır. Bu göstəricilərin, eləcə də digər fiziki xüsusiyyətlərin bilməsi metallurgiya sahəsində çalışan insanlar üçün çox vacibdir. Məsələn, qızılın və digər metalların hansı temperaturda əridiyini bilmək zərgərlərə, tökmələrə və əritməyə kömək edəcək.

Hər bir metal və ya ərinti ərimə nöqtəsi də daxil olmaqla unikal xüsusiyyətlərə malikdir. Bu zaman cisim bir vəziyyətdən digərinə keçir, konkret halda bərkdən maye halına keçir. Onu əritmək üçün ona istilik gətirmək və istənilən temperatura çatana qədər qızdırmaq lazımdır. Verilmiş bir ərintinin istənilən temperatur nöqtəsinə çatdığı anda, o, hələ də bərk vəziyyətdə qala bilər. Davamlı məruz qalma ilə əriməyə başlayır.

ilə təmasda

Civə ən aşağı ərimə nöqtəsinə malikdir - hətta -39 ° C-də əriyir, volfram ən yüksəkdir - 3422 ° C. Ərintilər (polad və başqaları) üçün dəqiq rəqəmi müəyyən etmək olduqca çətindir. Hamısı onların tərkibindəki komponentlərin nisbətindən asılıdır. Ərintilər üçün ədədi interval kimi yazılır.

Proses necədir

Elementlər, nə olursa olsun: qızıl, dəmir, çuqun, polad və ya hər hansı digər - təxminən eyni əriyir. Bu, xarici və ya daxili istiliklə baş verir. Xarici istilik istilik sobasında həyata keçirilir. Daxili, elektrik cərəyanı və ya induksiyadan keçən müqavimətli istilik istifadə olunur yüksək tezlikli elektromaqnit sahəsində istilik. Təsiri təxminən eynidir.

Nə vaxt qızdırma baş verir, molekulların istilik vibrasiyalarının amplitudası artır. Görünür şəbəkənin struktur qüsurları atomlararası bağların qırılması ilə müşayiət olunur. Şəbəkənin məhv olması və qüsurların yığılması dövrü ərimə adlanır.

Metalların ərimə dərəcəsindən asılı olaraq, onlar aşağıdakılara bölünür:

1. əriyən - 600 ° C-yə qədər: qurğuşun, sink, qalay;
2. orta ərimə - 600 ° C-dən 1600 ° C-ə qədər: qızıl, mis, alüminium, çuqun, dəmir və bütün elementlərin və birləşmələrin əksəriyyəti;
3. odadavamlı - 1600 ° C-dən: xrom, volfram, molibden, titan.

Maksimum dərəcənin nə olduğundan asılı olaraq ərimə aparatı da seçilir. Daha güclü olmalıdır, istilik daha güclüdür.

İkinci vacib dəyər qaynama dərəcəsidir. Bu, mayelərin qaynamağa başladığı parametrdir. Bir qayda olaraq, ərimə dərəcəsindən iki dəfə çoxdur. Bu dəyərlər bir-biri ilə birbaşa mütənasibdir və adətən normal təzyiqdə verilir.

Təzyiq artarsa, ərimə miqdarı da artır. Təzyiq azalırsa, o zaman azalır.

Xarakterik cədvəl

Metallar və ərintilər - əvəzolunmazdır döymə üçün əsas, tökmə zavodu, zərgərlik və bir çox başqa istehsal sahələri. Usta ne edirse ( qızıl zinət əşyaları, çuqun hasarlar, poladdan hazırlanmış bıçaqlar və ya mis bilərziklər), üçün düzgün əməliyyat o, bu və ya digər elementin əridiyi temperaturları bilməlidir.

Bu parametri tapmaq üçün cədvələ müraciət etməlisiniz. Cədvəldə qaynama dərəcəsini də tapa bilərsiniz.

Gündəlik həyatda ən çox istifadə olunan elementlər arasında ərimə nöqtəsi göstəriciləri aşağıdakılardır:

1. alüminium - 660 ° C;
2. misin ərimə nöqtəsi - 1083 ° C;
3. qızılın ərimə nöqtəsi - 1063 ° C;
4. gümüş - 960 °C;
5. qalay - 232 °C. Kalay tez-tez lehimləmə üçün istifadə olunur, çünki işləyən bir lehimləmə dəmirinin temperaturu cəmi 250-400 dərəcədir;
6. qurğuşun - 327 ° C;
7. dəmirin ərimə nöqtəsi - 1539 ° C;
8. poladın ərimə temperaturu (dəmir və karbon ərintisi) - 1300 ° C-dən 1500 ° C-ə qədər. Polad komponentlərin doymasından asılı olaraq dalğalanır;
9. çuqun ərimə nöqtəsi (həmçinin dəmir və karbon ərintisi) - 1100 ° C-dən 1300 ° C-ə qədər;
10. civə - -38,9 ° C.

Cədvəlin bu hissəsindən aydın olduğu kimi, ən çox əriyən metal müsbət temperaturda artıq maye vəziyyətdə olan civədir.

Bütün bu elementlərin qaynama dərəcəsi demək olar ki, iki dəfə, bəzən hətta ərimə dərəcəsindən də yüksəkdir. Məsələn, qızıl üçün 2660 ° C-dir alüminium - 2519°C, dəmir üçün - 2900 ° C, mis üçün - 2580 ° C, civə üçün - 356,73 ° C.

Polad, çuqun və digər metallar kimi ərintilər üçün hesablama təxminən eynidır və ərintidəki komponentlərin nisbətindən asılıdır.

Metallar üçün maksimum qaynama nöqtəsi renium - 5596°C. Ən yüksək qaynama nöqtəsi odadavamlı materiallardadır.

Bunu göstərən cədvəllər də var metalların sıxlığı. Ən yüngül metal litium, ən ağır metal isə osmiumdur. Osmium urandan daha yüksək sıxlığa malikdir və otaq temperaturunda baxdıqda plutonium. Yüngül metallara daxildir: maqnezium, alüminium, titan. Ağır metallara ən çox yayılmış metallar daxildir: dəmir, mis, sink, qalay və bir çox başqaları. Son qrup çox ağır metallar, bunlara daxildir: volfram, qızıl, qurğuşun və s.

Cədvəllərdə tapılan başqa bir göstəricidir metalların istilik keçiriciliyi. Ən pisi, neptunium istilik keçirir, gümüş isə ən yaxşı istilik keçiricisidir. Qızıl, polad, dəmir, çuqun və digər elementlər bu iki ifratın ortasındadır. Hər biri üçün aydın xüsusiyyətlər istədiyiniz cədvəldə tapıla bilər.

Ən kiçikdən (civə üçün -39 ° C) ən yüksəkə (volfram üçün 3400 ° C) qədər dəyişən metalların ərimə nöqtəsi, həmçinin 20 ° C-də bərk vəziyyətdə olan metalların sıxlığı və mayenin sıxlığı. ərimə nöqtəsində metallar, əlvan metalların ərimə cədvəlində verilmişdir .

Cədvəl 1. Əlvan metalların əriməsi

Əlvan metalların qaynaqlanması və əridilməsi

Mis qaynağı . Cu metalının ərimə temperaturu poladın ərimə temperaturundan demək olar ki, altı dəfə yüksəkdir, mis müxtəlif qazları intensiv şəkildə udur və həll edir, oksigen ilə oksidlər əmələ gətirir. Mis oksidi II mis ilə evtektika əmələ gətirir, ərimə nöqtəsi (1064 ° C) misin ərimə nöqtəsindən (1083 ° C) aşağıdır. Maye mis bərkidikdə, evtektika taxıl sərhədləri boyunca yerləşərək misi kövrək və çatlamağa meyilli edir. Buna görə də, mis qaynaqda əsas vəzifə onu oksidləşmədən və qaynaq hovuzunun aktiv deoksidləşməsindən qorumaqdır.

Çeliklərin qaynaqlanması üçün brülördən 1,5 ... 2 dəfə daha güclü olan brülörlərdən istifadə edərək, misin asetilen-oksid alovu ilə ən çox yayılmış qaz qaynağı. Doldurucu metal fosfor və silikon ehtiva edən mis çubuqlardır. Məhsulların qalınlığı 5...6 mm-dən çox olarsa, əvvəlcə 250...300°C temperatura qədər qızdırılır. Qaynaq üçün fluxlar qovrulmuş boraks və ya 70% boraks və 30% borik turşusundan ibarət qarışıqdır. Yatırılan metalın mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq və strukturunu yaxşılaşdırmaq üçün mis təxminən 200...300°C temperaturda qaynaqdan sonra döyülür. Sonra yenidən 500-550°C-ə qədər qızdırılır və suda soyudulur. Mis həm də elektrodlarla elektrik qövsü üsulu ilə, qoruyucu qazlar axınında, bir axın təbəqəsi altında, kondansatör maşınlarında, sürtünmə üsulu ilə qaynaqlanır.

pirinç qaynağı . Pirinç mis və sinkin bir ərintisidir (50% -ə qədər). Bu vəziyyətdə əsas çirklənmə sinkin buxarlanmasıdır, bunun nəticəsində tikiş öz keyfiyyətlərini itirir, içərisində məsamələr görünür. Pirinç, mis kimi, əsasən asetilen oksidləşdirici alovla qaynaqlanır ki, bu da hamamın səthində odadavamlı sink oksidi filmi yaradır, bu da sinkin daha da yanmasını və buxarlanmasını azaldır. Fluxlar mis qaynaq üçün olduğu kimi istifadə olunur. Hamamın səthində sink oksidlərini bağlayan və qaynaq hovuzundan buxarların çıxmasını çətinləşdirən şlaklar yaradırlar. Pirinç həm də qoruyucu qazlarda və kontakt maşınlarında qaynaqlanır.

bürünc qaynaq . Əksər hallarda, bürünc bir tökmə materialıdır, belə ki

qaynaq qüsurları düzəldərkən və ya təmir zamanı istifadə olunur. Ən çox istifadə edilən metal elektrod qaynağı. Doldurucu metal əsas metal ilə eyni tərkibli çubuqlardır və axınlar və ya elektrod örtüyü kalium və natriumun xlorid və ftorid birləşmələridir.

. Alüminiumun qaynaqlanmasına mane olan əsas amillər onun aşağı ərimə temperaturu (658°C), yüksək istilik keçiriciliyi (poladın istilik keçiriciliyindən təxminən 3 dəfə yüksək), ərimə temperaturu 2050° olan odadavamlı alüminium oksidlərinin əmələ gəlməsidir. C, belə ki, əlvan metalların əridilməsi texnologiyası , mis və ya bürünc kimi alüminium əridilməsi üçün uyğun deyil. Bundan əlavə, bu oksidlər həm turşu, həm də əsas axınlarla zəif reaksiya verirlər, buna görə də qaynaqdan zəif çıxarılırlar.

Ən çox istifadə edilən qaz qaynağı alüminium asetilen alovu. Son illərdə avtomatik sualtı qövs və arqon metal qövs qaynağı da geniş yayılmışdır. Arqon-qövs istisna olmaqla, bütün qaynaq üsulları üçün litium, kalium, natrium və digər elementlərin flüor və xlorid birləşmələrini ehtiva edən fluxlar və ya elektrod örtükləri istifadə olunur. Bütün qaynaq üsulları üçün doldurucu metal kimi, əsas metal ilə eyni tərkibli tel və ya çubuqlar istifadə olunur.

Alüminium vakuumda elektron şüası ilə, kontakt maşınlarında, elektroşlak və digər üsullarla yaxşı qaynaqlanır.

Alüminium ərintisi qaynağı . Maqnezium və sink ilə alüminium ərintiləri olmadan qaynaq edilir

xüsusi ağırlaşmalar, eləcə də alüminium. İstisna duralumindir - alüminiumun mis ilə ərintiləri. Bu ərintilər söndürüldükdən və sonrakı yaşlanmadan sonra termal olaraq bərkidilir. Əlvan metalların ərimə temperaturu 350 ° C-dən yuxarı olduqda, onlarda istilik müalicəsi ilə bərpa olunmayan gücün azalması baş verir. Buna görə də, istidən təsirlənən zonada duralumini qaynaq edərkən, gücü 40 ... 50% azalır. Duralumin qoruyucu qazlarda qaynaqlanırsa, onda belə bir azalma əsas metalın gücünə nisbətən 80 ... 90% -ə qədər istilik müalicəsi ilə bərpa edilə bilər.

Maqnezium ərintilərinin qaynağı . Qaz qaynaqında, xlorid axınından fərqli olaraq, qaynaqlı birləşmələrin korroziyasına səbəb olmayan flüorid axınları mütləq istifadə olunur. Maqnezium ərintilərinin metal elektrodlarla qövs qaynağı Aşağı keyfiyyət qaynaq tikişləri bu günə qədər istifadə edilmir. Maqnezium ərintilərini qaynaq edərkən, qaynaq sahəsinə yaxın yerlərdə əhəmiyyətli taxıl artımı və sütunlu kristalların güclü inkişafı var. qaynaq. Buna görə də, qaynaqlı birləşmələrin gərginliyi əsas metalın gərilmə gücünün 55 ... 60% -ni təşkil edir.

Cədvəl 2. Sənaye əlvan metalların fiziki xassələri

Pota əriməsi

Metal və metal məmulatlarının istehsalının tərkib hissəsi zamanı istifadə olunur istehsalat prosesi həm qara, həm də əlvan metalların istehsalı, əridilməsi və yenidən əridilməsi üçün tigelər. Titrelər müxtəlif metalların, ərintilərin və s. tökmək üçün metallurgiya avadanlıqlarının tərkib hissəsidir.

Əlvan metalların əridilməsi üçün keramika tige qədim zamanlardan metalların (mis, tunc) əridilməsi üçün istifadə olunur.

Yüksək kimyəvi reaktivliyə malik elastik gümüşü ağ metal: dəmir yüksək temperaturda və ya havada yüksək rütubətdə tez korroziyaya məruz qalır. Təmiz oksigendə dəmir yanır, incə dağılmış vəziyyətdə isə havada özbaşına alışır. Fe (lat. Ferrum) simvolu ilə təyin olunur. Yer qabığında ən çox yayılmış metallardan biri (sonra ikinci yer).

Həmçinin bax:

STRUKTUR

Dəmir üçün bir neçə polimorfik modifikasiya müəyyən edilmişdir, bunlardan yüksək temperatur modifikasiyası - γ-Fe (906 ° -dən yuxarı) Cu tipli (a 0 \u003d 3.63) üz mərkəzli bir kub qəfəs təşkil edir və aşağı temperatur modifikasiya - α-Fe tipli mərkəzləşdirilmiş kubun α-Fe-qəfəsi ( a 0 = 2.86).
İstilik temperaturundan asılı olaraq, dəmir üç modifikasiyada ola bilər, kristal qəfəsin fərqli bir quruluşu ilə xarakterizə olunur:

1. Ən aşağıdan 910 ° C-ə qədər olan temperatur aralığında - mərkəzləşdirilmiş kub şəklində kristal qəfəs quruluşuna malik olan a-ferrit (alfa-ferrit);
2. 910-dan 1390°C-ə qədər olan temperatur diapazonunda - kristal şəbəkəsi üz mərkəzli kub quruluşuna malik olan austenit;
3. 1390 ilə 1535 ° C arasında olan temperatur aralığında (ərimə nöqtəsi) - d-ferrit (delta-ferrit). d-ferritin kristal qəfəsi a-ferritin kristal şəbəkəsi ilə eynidir. Onların arasındakı fərq yalnız atomlar arasındakı digər (d-ferrit üçün böyük) məsafələrdədir.

Maye dəmir soyuduqda, soyudulmuş həcmin bir çox nöqtəsində eyni vaxtda ilkin kristallar (kristallaşma mərkəzləri) görünür. Sonrakı soyutma zamanı maye metalın bütün ehtiyatı tükənənə qədər hər mərkəz ətrafında yeni kristal hüceyrələr qurulur.
Nəticə metalın dənəvər quruluşudur. Hər bir taxıl, oxlarının müəyyən bir istiqaməti olan bir kristal qəfəsə malikdir.
Bərk dəmirin sonradan soyudulması zamanı d-ferritin austenite və austenitin α-ferritə keçidi zamanı taxıl ölçüsündə müvafiq dəyişikliklə yeni kristallaşma mərkəzləri yarana bilər.

XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Normal şəraitdə təmiz formada bərkdir. Gümüş-boz rəngə və açıq metal parıltıya malikdir. Mexaniki xüsusiyyətləri dəmir Mohs şkalası üzrə sərtlik səviyyəsini əhatə edir. Dörd (orta) bərabərdir. Dəmir yaxşı elektrik və istilik keçiriciliyinə malikdir. Son xüsusiyyəti soyuq otaqda dəmir əşyaya toxunmaqla hiss etmək olar. Bu material istiliyi tez ötürdüyü üçün qısa müddətdə dərinizdən çoxlu miqdarda götürür, buna görə də soyuqluq hiss edirsiniz.
Məsələn, bir ağaca toxunaraq, onun istilik keçiriciliyinin daha aşağı olduğunu qeyd etmək olar. Dəmirin fiziki xüsusiyyətləri onun ərimə və qaynama nöqtələridir. Birincisi 1539 dərəcə Selsi, ikincisi 2860 dərəcədir. Belə nəticəyə gəlmək olar ki, dəmirin xarakterik xüsusiyyətləri yaxşı çeviklik və ərimə qabiliyyətidir. Ancaq bu hamısı deyil. həm də içində fiziki xassələri dəmir də onun ferromaqnetizmini ehtiva edir. Bu nədir? Maqnit xüsusiyyətlərini hər gün praktiki nümunələrdə müşahidə edə bildiyimiz dəmir, belə unikal xüsusiyyətlərə malik yeganə metaldır. əlamətdar. Bu, bu materialın bir maqnit sahəsinin təsiri altında maqnitləşməyə qadir olması ilə bağlıdır. Və sonuncunun fəaliyyəti dayandırıldıqdan sonra, maqnit xassələri yeni yaranan dəmir uzun müddət maqnit olaraq qalır. Bu hadisəni onunla izah etmək olar ki, bu metalın strukturunda hərəkət edə bilən çoxlu sərbəst elektronlar var.

Ehtiyatlar və istehsal

Dəmir günəş sistemində, xüsusən yerüstü planetlərdə, xüsusən də Yer kürəsində ən çox yayılmış elementlərdən biridir. Yer planetlərinin dəmirinin əhəmiyyətli bir hissəsi planetlərin nüvələrində yerləşir və burada onun tərkibinin təxminən 90% olduğu təxmin edilir. Yer qabığında dəmirin miqdarı 5%, mantiyada isə təxminən 12% təşkil edir.

Yer qabığında dəmir geniş yayılmışdır - yer qabığının kütləsinin təxminən 4,1% -ni təşkil edir (bütün elementlər arasında 4-cü yer, metallar arasında 2-ci yer). Mantiyada və yer qabığında dəmir əsasən silikatlarda cəmləşmişdir, əsas və ultraəsaslı süxurlarda onun tərkibi əhəmiyyətli, turşu və aralıq süxurlarda isə azdır.
Tərkibində dəmir olan çoxlu sayda filizlər və minerallar məlumdur. Ən böyük praktik əhəmiyyətə malik olan qırmızı dəmir filizi (hematit, Fe2O3; 70%-ə qədər Fe ehtiva edir), maqnit dəmir filizi (maqnetit, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4 ; tərkibində 72,4% Fe), qəhvəyi dəmir filizi və ya limonit ( goetit və hidrogoetit, müvafiq olaraq FeOOH və FeOOH nH 2 O). Goethite və hydrogoethite ən çox qalınlığı bir neçə yüz metrə çatan sözdə "dəmir papaqlar" meydana gətirən qabıqlarda olur. Onlar həmçinin göllərdə və ya dənizlərin sahilyanı ərazilərində kolloid məhlullardan düşərək çökmə mənşəli ola bilər. Bu zaman oolitik, yaxud paxlalı, dəmir filizləri əmələ gəlir. Onların tərkibində tez-tez vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O var ki, bu da qara uzunsov kristallar və radial parlaq aqreqatlar əmələ gətirir.
Dəniz suyunda dəmirin miqdarı 1 10 -5 -1 10 -8% təşkil edir.
Sənayedə dəmir dəmir filizindən, əsasən hematitdən (Fe 2 O 3) və maqnetitdən (FeO·Fe 2 O 3) alınır.
Mövcüd olmaq müxtəlif yollarla filizlərdən dəmirin çıxarılması. Ən çox yayılmışı domen prosesidir.
İstehsalın birinci mərhələsi 2000 °C temperaturda yüksək sobada dəmirin karbonla reduksiyasıdır. Domna sobasında koks şəklində karbon, sinter və ya qranullar şəklində dəmir filizi və flux (məsələn, əhəngdaşı) yuxarıdan qidalanır və aşağıdan məcburi isti hava axını ilə qarşılanır.
Domna prosesinə əlavə olaraq, dəmirin birbaşa istehsalı prosesi geniş yayılmışdır. Bu zaman qranullar əmələ gətirmək üçün əvvəlcədən əzilmiş filiz xüsusi gil ilə qarışdırılır. Qranullar qovrulur və tərkibində hidrogen olan isti metan çevrilmə məhsulları ilə şaft sobasında işlənir. Hidrogen, dəmiri kömürün ümumi çirkləri olan kükürd və fosfor kimi çirklərlə çirkləndirmədən asanlıqla dəmiri azaldır. Dəmir bərk formada alınır, sonra isə elektrik sobalarında əridilir. Kimyəvi cəhətdən təmiz dəmir onun duzlarının məhlullarının elektrolizi yolu ilə əldə edilir.

MƏŞKİL

Tellurik (yerüstü) dəmirin mənşəyi nadir hallarda bazalt lavalarında (Wifaq, Disko adası, Qrenlandiyanın qərb sahillərində, Almaniyanın Kassel şəhəri yaxınlığında) tapılır. Pirotit (Fe 1-x S) və kohenit (Fe 3 C) hər iki nöqtədə onunla əlaqələndirilir ki, bu da həm karbonla reduksiyanı (o cümlədən ana süxurlardan), həm də Fe(CO) n tipli karbonil komplekslərinin parçalanmasını izah edir. Mikroskopik taxıllarda, dəyişdirilmiş (serpentinləşmiş) ultrabazik süxurlarda, həmçinin pirrotitlə, bəzən maqnetitlə paragenezdə bir neçə dəfə qurulmuşdur, buna görə reduksiya reaksiyaları zamanı yaranır. Filiz yataqlarının oksidləşmə zonasında, bataqlıq filizlərinin əmələ gəlməsi zamanı çox nadirdir. Çöküntü süxurlarında dəmir birləşmələrinin hidrogen və karbohidrogenlərlə reduksiyası ilə bağlı tapıntılar qeydə alınmışdır.
Ay torpağında demək olar ki, təmiz dəmir tapılıb ki, bu da həm meteoritlərin düşməsi, həm də maqmatik proseslərlə əlaqələndirilir. Nəhayət, meteoritlərin iki sinfi - daşlı dəmir və dəmir - qaya əmələ gətirən komponent kimi təbii dəmir ərintilərini ehtiva edir.

TƏTBİQ

Dəmir ən çox istifadə edilən metallardan biridir və dünya metallurgiya istehsalının 95%-ə qədərini təşkil edir.
Dəmir poladların və çuqunların əsas komponentidir - ən vacib struktur materialları.
Dəmir digər metallara əsaslanan ərintilərin bir hissəsi ola bilər - məsələn, nikel.
Maqnit dəmir oksidi (maqnetit) kompüterin uzunmüddətli yaddaş qurğularının istehsalında mühüm materialdır: sərt disklər, disketlər və s.
Ultra incə maqnit tozu polimer qranullarla qarışdırılmış bir çox qara və ağ lazer printerlərdə toner kimi istifadə olunur. O, həm maqnitin qara rəngindən, həm də onun maqnitləşdirilmiş ötürücü rulona yapışma qabiliyyətindən istifadə edir.
Bir sıra dəmir əsaslı ərintilərin unikal ferromaqnit xassələri onların transformatorların və elektrik mühərriklərinin maqnit nüvələri üçün elektrik mühəndisliyində geniş istifadəsinə kömək edir.
Dəmir (III) xlorid (dəmir xlorid) həvəskar radio praktikasında çap dövrə lövhələrini aşındırmaq üçün istifadə olunur.
Mis sulfatla qarışdırılmış dəmir sulfat (dəmir sulfat) bağçılıqda və tikintidə zərərli göbələklərə qarşı mübarizə aparmaq üçün istifadə olunur.
Dəmir dəmir-nikel batareyalarında, dəmir-hava batareyalarında anod kimi istifadə olunur.
İkivalentli və dəmir dəmirin xloridlərinin sulu məhlulları, həmçinin onun sulfatları sənaye müəssisələrinin suyun təmizlənməsində təbii və tullantı sularının təmizlənməsində koaqulyant kimi istifadə olunur.

Dəmir (İngilis Dəmir) - Fe

TƏSNİFAT

Hey's CIM Ref1.57

- struktur materialın əhəmiyyətinə və yayılmasına görə birinci. Qədim dövrlərdən bəri məlumdur və onun xassələri elədir ki, dəmirin əhəmiyyətli miqdarda əridilməsi öyrənildikdə, metal bütün digər ərintiləri əvəz etdi. Dəmir dövrü gəldi və mühakimə etsək, bu zaman tezliklə bitməyəcək. Bu məqalə sizə dəmirin xüsusi çəkisinin nə olduğunu, onun saf formada ərimə nöqtəsinin nə olduğunu izah edəcəkdir.

Dəmir tipik bir metaldır və kimyəvi cəhətdən aktivdir. Maddə normal temperaturda reaksiya verir və istilik və ya artan rütubət onun reaktivliyini çox artırır. Dəmir havada korroziyaya uğrayır, atmosferdə yanır təmiz oksigen, və incə toz şəklində havada alovlana bilər.

Saf dəmir çevikdir, lakin bu formada metal çox nadirdir. Əslində, dəmir kiçik nisbətdə çirkləri olan bir ərintidir - 0,8% -ə qədər, təmiz bir maddənin yumşaqlığı və elastikliyi ilə xarakterizə olunur. Polad, çuqun, paslanmayan polad - milli iqtisadiyyat üçün əhəmiyyəti karbon ilə ərintilərə malikdir.

Polimorfizm dəmirə xasdır: struktur və qəfəs parametrləri ilə fərqlənən 4-ə qədər modifikasiya var:

• α-Fe - sıfırdan +769 C-ə qədər mövcuddur. O, bədən mərkəzli kub qəfəsə malikdir və ferromaqnitdir, yəni xarici maqnit sahəsi olmadıqda maqnitləşməni saxlayır. +769 С – Metal üçün Küri nöqtələri;
• +769 ilə +917 C arasında, β-Fe görünür. α-fazadan yalnız qəfəs parametrləri ilə fərqlənir. Bu vəziyyətdə, maqnit olanlar istisna olmaqla, demək olar ki, bütün fiziki xüsusiyyətlər qorunur: dəmir paramaqnit olur, yəni maqnitləşmə qabiliyyətini itirir və maqnit sahəsinə çəkilir. Metalşünaslıq β-fazanı ayrıca modifikasiya kimi qəbul etmir. Keçid əhəmiyyətli fiziki xüsusiyyətlərə təsir etmədiyi üçün;
• 917 ilə 1394 C diapazonunda üz mərkəzli kub qəfəs ilə xarakterizə olunan γ-modifikasiyası var;
• +1394 C-dən yuxarı olan temperaturda bədən mərkəzli kub qəfəs ilə xarakterizə olunan δ-faza görünür.

Yüksək təzyiqdə, eləcə də metal bəzi əlavələrlə ərintiləndikdə, altıbucaqlı sıx yığılmış qəfəs ilə ε-faza əmələ gəlir.

Faza keçidlərinin temperaturu eyni karbonla dopinq edildikdə nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişir. Əslində, dəmirin bu qədər çox modifikasiya yaratmaq qabiliyyəti müxtəlif temperatur şəraitində poladın emalı üçün əsasdır. Belə keçidlər olmasaydı, metal bu qədər geniş yayılmazdı.

İndi növbə dəmir metalın xüsusiyyətlərinə aiddir.

Bu video dəmirin quruluşundan bəhs edir:

Metalların xüsusiyyətləri və xüsusiyyətləri

Dəmir kifayət qədər yüngül, orta odadavamlı metaldır, gümüşü-boz rəngdədir. Seyreltilmiş turşularla asanlıqla reaksiya verir və buna görə də orta aktivliyin elementi hesab olunur. Quru havada metal tədricən bir oksid filmi ilə örtülür, bu da sonrakı reaksiyanın qarşısını alır.

Ancaq ən kiçik rütubətdə, bir film əvəzinə pas görünür - tərkibində boş və heterojendir. Pas dəmirin daha da korroziyasına mane olmur. Bununla belə, metalın fiziki xassələri və ən əsası, karbonla ərintiləri belədir ki, aşağı korroziyaya davamlılığına baxmayaraq, dəmirdən istifadə daha çox haqlıdır.

Kütlə və Sıxlıq

Dəmirin molekulyar çəkisi 55,8-dir ki, bu da maddənin nisbi yüngüllüyünü göstərir. Dəmirin sıxlığı nədir? Bu göstərici faza modifikasiyası ilə müəyyən edilir:

• α-Fe - 7,87 q / kub. sm 20 C-də və 7,67 q / kub. sm 600 C;
• γ-fazası daha da aşağı sıxlıq ilə fərqlənir - 1000C-də 7,59 q/cc;
• δ-fazanın sıxlığı 7,409 q/sm3 təşkil edir.

Temperatur yüksəldikcə dəmirin sıxlığı təbii olaraq azalır.

İndi gəlin, məsələn, dəmir və ya çuqun ilə müqayisə edərək, Selsidə dəmirin ərimə nöqtəsinin nə olduğunu öyrənək.

Temperatur Aralığı

Metal orta dərəcədə odadavamlı kimi təsnif edilir, bu, birləşmə vəziyyətindəki dəyişikliyin nisbətən aşağı temperaturu deməkdir:

• ərimə nöqtəsi - 1539 C;
• qaynama nöqtəsi - 2862 C;
• Curie temperaturu, yəni maqnitləşmə qabiliyyətinin itirilməsi - 719 C.

Nəzərə almaq lazımdır ki, ərimə və ya qaynama nöqtəsindən danışarkən onlar maddənin δ-fazası ilə məşğul olurlar.

Bu video sizə fiziki və kimyəvi xassələri vəzi:

Mexanik xüsusiyyətlər

Dəmir və onun ərintiləri o qədər geniş yayılmışdır ki, məsələn, daha sonra istifadə olunmağa başlasalar da, bir növ standart halına gəldilər. Metalları müqayisə etdikdə dəmiri göstərirlər: poladdan möhkəm, dəmirdən 2 dəfə yumşaq və s.

Xarakteristikalar kiçik nisbətdə çirkləri olan bir metal üçün verilmişdir:

• Mohs şkalası üzrə sərtlik - 4-5;
• Brinell sərtliyi - 350-450 Mn / sq. m Üstəlik, kimyəvi cəhətdən təmiz dəmir daha yüksək sərtliyə malikdir - 588–686;

Güc göstəriciləri çirklərin miqdarından və təbiətindən son dərəcə asılıdır. Bu dəyər hər bir ərinti və ya təmiz metal markası üçün GOST tərəfindən tənzimlənir. Beləliklə, ərintisiz polad üçün son sıxılma gücü 400-550 MPa-dır. Bu dərəcəli sərtləşdirildikdə, dartılma gücü 700 MPa-a qədər artır.

• metalın zərbəyə davamlılığı 300 MN/kv m;
• məhsuldarlıq -100 MN/kv. m.

Dəmirin xüsusi istilik tutumunu təyin etmək üçün nə lazım olduğunu daha çox öyrənəcəyik.

İstilik tutumu və istilik keçiriciliyi

Hər hansı bir metal kimi, dəmir də istilik keçirir, baxmayaraq ki, bu sahədə performansı aşağıdır: istilik keçiriciliyi baxımından metal alüminiumdan aşağıdır - 2 dəfə az və 5 dəfə.

25°C-də istilik keçiriciliyi 74,04 Vt/(m·K) təşkil edir. Dəyər temperaturdan asılıdır;

• 100 K-də istilik keçiriciliyi 132 [W/(m.K)];
• 300 K-da - 80,3 [W / (m.K)];
• 400-də - 69,4 [W / (m.K)];
• və 1500-də - 31,8 [W / (m.K)].

• 20 C-də istilik genişlənmə əmsalı 11,7 10-6-dır.
• Metalın istilik tutumu onun faza quruluşu ilə müəyyən edilir və olduqca mürəkkəb şəkildə temperaturdan asılıdır. 250 C-ə qədər artımla istilik tutumu yavaş-yavaş artır, sonra Küri nöqtəsinə çatana qədər kəskin şəkildə artır və sonra azalmağa başlayır.
• 0-dan 1000C-ə qədər olan temperatur intervalında xüsusi istilik tutumu 640,57 J/(kq K) təşkil edir.

Elektrik keçiriciliyi

Dəmir cərəyan keçirir, lakin mis və gümüş qədər deyil. Normal şəraitdə metalın xüsusi elektrik müqaviməti 9,7 10-8 ohm m-dir.

Dəmir ferromaqnit olduğundan, onun bu sahədəki fəaliyyəti daha əhəmiyyətlidir:

• doyma maqnit induksiyası 2,18 T;
• maqnit keçiriciliyi - 1.45.106.

Toksiklik

Metal insan orqanizmi üçün təhlükə yaratmır. polad və dəmir məmulatlarının istehsalı təhlükəli ola bilər, lakin yalnız yüksək temperatur və müxtəlif ərintilərin istehsalında istifadə olunan əlavələr səbəbindən. Dəmir tullantıları - metal qırıntıları, təhlükə yaradır mühit, lakin olduqca mülayim, çünki metal havada paslanır.

Dəmir bioloji inertliyə malik deyil, ona görə də protez üçün material kimi istifadə edilmir. Bununla belə, insan orqanizmində bu element ən vacib rollardan birini oynayır: dəmirin udulmasının pozulması və ya pəhrizdə sonuncunun qeyri-kafi miqdarı ən yaxşı halda anemiyaya zəmanət verir.

Dəmir böyük çətinliklə sorulur - bədənə verilən ümumi miqdarın 5-10% -i və ya çatışmazlıq olduqda 10-20%.

• Adi gündəlik dəmir ehtiyacı kişilər üçün 10 mq, qadınlar üçün isə 20 mq təşkil edir.
• Zəhərli doza 200 mq/gün təşkil edir.
• Ölümcül - 7-35 q.Belə miqdarda dəmir əldə etmək demək olar ki, mümkün deyil, buna görə də dəmir zəhərlənməsi olduqca nadirdir.

Dəmir elə bir metaldır ki, fiziki xüsusiyyətləri, xüsusən də gücü mexaniki emal və ya çox az miqdarda ərinti elementlərinin əlavə edilməsi ilə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirilə bilər. Bu xüsusiyyət metalın mövcudluğu və çıxarılması asanlığı ilə birlikdə dəmiri ən çox tələb olunan konstruktiv material edir.

Bir mütəxəssis sizə aşağıdakı videoda dəmirin xüsusiyyətləri haqqında daha ətraflı məlumat verəcəkdir: