Profilo metallico: Proprietà e caratteristiche ferro

L'uso del ferro da parte degli esseri umani risale a circa 5000 anni. È il secondo elemento metallico più abbondante della crosta terrestre ed è utilizzato principalmente per la produzione di acciaio, uno dei più importanti materiali strutturali del mondo.

Densità: 7. 874g / cm

• 3
• Punto di fusione: 2800 ° F (
• 1538 ° C)
• Punto di ebollizione: 5182 ° F (2862 ° C) ^{Durezza Moh: 4}
• Caratteristiche
• Il ferro puro è un metallo argentato che conduce calore e corrente elettrica.

Il ferro è troppo reattivo per esistere da sola in modo che si verifica naturalmente solo nella crosta terrestre come oro di ferro, come ematite, magnetite e siderite.

Una delle caratteristiche identificative del ferro è che è fortemente magnetico. Esposto a un campo magnetico forte, qualsiasi pezzo di ferro può essere magnetizzato. Gli scienziati ritengono che il nucleo della terra è costituito da circa il 90% di ferro. La forza magnetica prodotta da questo ferro è ciò che crea i poli magnetici Nord e Sud.

Storia

Il ferro è stato probabilmente originariamente scoperto e estratto come risultato di bruciatura di legno in cima a minerali contenenti ferro. Il carbonio all'interno del legno avrebbe reagito con l'ossigeno nel minerale, lasciando un metallo di ferro morbido e malleabile. La fusione del ferro e l'uso del ferro per realizzare strumenti e armi hanno cominciato in Mesopotamia (Iraq attuale giorno) tra il 2700 e il 3000 aC. Nei successivi 2000 anni, la conoscenza della fusione del ferro si estendeva verso est verso l'Europa e l'Africa durante un periodo noto come l'età del ferro.

A partire dal XVII secolo, fino alla metà dell'Ottocento, è stato scoperto un metodo efficace per la produzione di acciaio, il ferro è sempre più utilizzato come materiale strutturale per la realizzazione di navi, ponti e edifici. La Torre Eiffel, costruita nel 1889, è stata realizzata con oltre 7 milioni di chilogrammi di ferro battuto.

Rust

La caratteristica più difficile del ferro è la sua tendenza a formare ruggine.

La ruggine (o ossido di ferro) è un composto marrone e friabile che viene prodotto quando il ferro viene esposto all'ossigeno. Il gas ossigeno contenuto nell'acqua accelera il processo di corrosione. Il tasso di ruggine - quanto rapidamente il ferro si trasforma in ossido ferrico - è determinato dal contenuto di ossigeno dell'acqua e dalla superficie del ferro. L'acqua salata contiene più ossigeno di acqua dolce, per cui l'acqua salata arrugginisce più rapidamente dell'acqua dolce.

La ruggine può essere impedita con il rivestimento di ferro con altri metalli chimicamente più attraenti per l'ossigeno, come lo zinco (il processo di rivestimento di ferro con zinco è denominato "zincatura"). Tuttavia, il metodo più efficace per proteggere dalla ruggine è l'uso dell'acciaio.

Steel

L'acciaio è una lega di ferro e vari altri metalli, utilizzati per migliorare le proprietà (resistenza, resistenza alla corrosione, tolleranza del calore ecc.) di ferro. Cambiare il tipo e la quantità degli elementi legati con il ferro possono produrre diversi tipi di acciaio.

Gli acciai più comuni sono:

Acciai al carbonio, che contengono fra 0. 5-1. 5% di carbonio. Questi sono gli acciai più comuni e vengono utilizzati per corpi auto, scafi, coltelli, macchine e tutti i tipi di supporti strutturali.

Acciai a bassa lega, che contengono tra 1-5% altri metalli (spesso nichel o tungsteno). L'acciaio in nichel è in grado di resistere ad elevati livelli di tensione ed è quindi spesso utilizzato nella costruzione di ponti e nella realizzazione di catene per biciclette. Gli acciai in tungsteno mantengono la loro forma e la loro resistenza negli ambienti ad alta temperatura e vengono utilizzati in urti, applicazioni rotative, quali punte di trapano.

Gli acciai ad alta lega, che contengono il 12-18% di altri metalli, vengono utilizzati solo in applicazioni speciali a causa dei loro elevati costi. Un esempio di acciaio ad alta lega è l'acciaio inossidabile, che spesso contiene cromo e nichel, ma può essere legato anche con altri altri metalli. L'acciaio inossidabile è molto forte e altamente resistente alla corrosione.

Produzione

1. La maggior parte del ferro viene prodotto da oro che si trova vicino alla superficie terrestre. Le moderne tecniche di estrazione usano i forni ad alta temperatura, caratterizzati dai loro alti pili (strutture a camino). Il ferro viene versato negli stack insieme a coke (carbone ricco di carbonio) e calcare (carbonato di calcio). Oggi, il minerale di ferro va normalmente attraverso un processo di sinterizzazione prima di entrare nella pila. Questo processo forma pezzi di minerale che vanno da 10 a 25 mm, che vengono poi miscelati con coke e calcare.
2. Il minerale sinterizzato, il coke e il calcare vengono quindi versati nella pila dove si brucia a temperature di 1800 ° C. La coca brucia come fonte di calore e, insieme all'ossigeno che viene colpito nella fornace, aiuta a formare il monossido di carbonio riducente del gas. Il calcare mescola con impurità nel ferro per formare scorie. La scoria è più leggera del minerale di ferro fuso, quindi sale in superficie e può essere facilmente rimosso. Il ferro caldo viene poi versato in stampi per produrre ferro di ghisa o direttamente preparato per la produzione di acciaio.
3. Il ferro di maiale contiene ancora tra 3. 5-4. 5% di carbonio, insieme ad altre impurità, ed è fragile e difficile da lavorare. Sono stati utilizzati diversi processi per abbassare le impurità di fosforo e di zolfo in ghisa per produrre ghisa. Il ferro battuto, che contiene meno di 0,25% di carbonio, è resistente, malleabile e facilmente saldato, ma è molto più faticoso e più costoso da produrre rispetto a quello a basso tenore di carbonio.

Nel 2010 la produzione mondiale di minerali di ferro è stata di circa 2,4 miliardi di tonnellate. La Cina, il più grande produttore, rappresentava circa il 37,5% di tutta la produzione, mentre altri importanti paesi produttori includono l'Australia, il Brasile, l'India e la Russia.

Applicazioni

Il ferro è stato una volta il materiale strutturale primario, ma è stato per lungo tempo sostituito dall'acciaio nella maggior parte delle applicazioni. Tuttavia, il ghisa viene ancora utilizzato nei tubi e per realizzare parti automobilistiche, come teste cilindri, blocchi cilindri e casse del cambio. Il ferro battuto è ancora usato per produrre oggetti di arredamento domestico, come le cremagliere, i portacandele e le tende.

Riferimenti

Via, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

Metalli nel servizio dell'uomo

. 11a edizione (1998).

L'International Pig Iron Association.

Fonte: www. pigiron. org. uk USGS. Sommario delle materie prime minerali: ferro e acciaio (2011). Fonte: // minerali. USGS. gov / minerali / pub / prodotto / ferro _ & _ acciaio