В чистом виде железо – блестящий серебристо-белый металл, плотность которого составляет 7,847 г/см3, а температура плавления 1539 С. Железо обладает небольшой твердостью, относительно низкой прочностью и высокой пластичностью. Примеси повышают прочность и твердость железа, но снижают его пластичность. Поэтому на практике используют не чистое железо, а его сплавы с другими элементами и в первую очередь с углеродом, которые получили название черные металлы. По свойствам черные металлы делят на три группы – в зависимости от содержания углерода: техническое железо (до 0,02 % С); сталь (от 0,02 до 2,14 % С) и чугун (от 2,14 до 7 % С). Доля черных металлов составляет около 95 % от общего объема производства всех металлов. Они, и, прежде всего, различные марки стали, успешно применяются в промышленности, транспорте, строительстве, и в быту. Такое широкое распространение черных металлов объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, в земной коре содержатся большие запасы железорудного сырья, а стоимость извлечения железа из них сравнительно невелика. Во-вторых, черные металлы удовлетворяют большинство требований, предъявляемых к конструкционным материалам в машиностроении, энергетике, строительстве и других отраслях промышленности. Введение в сталь легирующих добавок, а также применение термической обработки, позволяет получить необходимые механические, электрические, химические и другие свойства.
В химических соединениях железо двух- и трехвалентно. При взаимодействии с кислородом железо легко образует оксиды FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Во влажном воздухе железо покрывается рыхлой ржавчиной (атмосферная коррозия), которая ежегодно уносит до 10 % выплавляемых черных металлов, нанося огромный ущерб. По химическому составу различают углеродистые и легированные стали. К углеродистым сталям относят сплавы, содержащие обычно до 1,3 % С, до 0,35 % Si, до 0,6 % Mn и ряд примесей. Легированными называют стали, в которые для получения заданных свойств вводят специальные добавки. В зависимости от количества добавок сталь подразделяют на низколегированную (суммарное содержание добавок до 2,5 %), среднелегированную (2,5-10 %) и высоколегированную (более 10 %). По основному легирующему компоненту стали называют хромистыми, кремнистыми, никелевыми, марганцовистыми и пр. По назначению стали подразделяют на конструкционные, инструментальные и специальные. По получения различают мартеновскую и конвертерную стали, а также электросталь. При производстве стали для ее раскисления (удаления воздуха из жидкого металла) и легирования находят широкое применение ферросплавы – сплавы железа с другими элементами. Наибольшее применение нашли ферросилиций (9-95 % Si), феррохром (до 70 % Cr), ферромарганец (70-80 % Mn) и другие сплавы. При производстве цветных металлов железо иногда используют в качестве легирующего компонента. Современная технологическая схема производства стали включает в себя четыре стадии:
I – механическое обогащение и окускование железных руд;II – восстановление оксидов железа и отделение железа от пустой породы пирометаллургическим доменной плавкой;III – очистка полупродукта – чугуна – от нежелательных примесей с получением стали заданного химсостава;IV – улучшение потребительских свойств стали путем дальнейшей ее очистки от газовых и неметаллических включений.
M(Cr(NO3)3)=52+(14+16*3)*3=238g/mol
W(Cr)=52/238*100%=21.85%
W(N)=14*3/238*100%=17.65%
W(O)=16*9/238*100%=60.5%
BaCO3
M(BaCO3)=137+12+16*3=197g/mol
W(Ba)=137/197*100%=69.54%
W(C)=12/197*100%=6.09%
W(O)=16*3/197*100%=24.37%
Ag2CO3
M(Ag2CO3)=108*2+12+16*3=276g/mol
W(Ag)=108*2/276*100%=76.26%
W(C)=12/276*100%=4.35%
W(O)=16*3/276*100%=17.39%
MgIO3
M(MgIO3)=24+127+16*3=199g/mol
W(Mg)=24/199*100%=12.06%
W(I)=127/199*100%=63.82%
W(O)=16*3/199*100%=24.12%
NaPO3
M(NaPO3)=23+31+16*3=102g/mol
W(Na)=23/102*100%=22.55%
W(P)=31/102*100%=30.39%
W(O)=16*3/102*100%=47.06%
В чистом виде железо – блестящий серебристо-белый металл, плотность которого составляет 7,847 г/см3, а температура плавления 1539 С. Железо обладает небольшой твердостью, относительно низкой прочностью и высокой пластичностью. Примеси повышают прочность и твердость железа, но снижают его пластичность. Поэтому на практике используют не чистое железо, а его сплавы с другими элементами и в первую очередь с углеродом, которые получили название черные металлы. По свойствам черные металлы делят на три группы – в зависимости от содержания углерода: техническое железо (до 0,02 % С); сталь (от 0,02 до 2,14 % С) и чугун (от 2,14 до 7 % С). Доля черных металлов составляет около 95 % от общего объема производства всех металлов. Они, и, прежде всего, различные марки стали, успешно применяются в промышленности, транспорте, строительстве, и в быту. Такое широкое распространение черных металлов объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, в земной коре содержатся большие запасы железорудного сырья, а стоимость извлечения железа из них сравнительно невелика. Во-вторых, черные металлы удовлетворяют большинство требований, предъявляемых к конструкционным материалам в машиностроении, энергетике, строительстве и других отраслях промышленности. Введение в сталь легирующих добавок, а также применение термической обработки, позволяет получить необходимые механические, электрические, химические и другие свойства.
В химических соединениях железо двух- и трехвалентно. При взаимодействии с кислородом железо легко образует оксиды FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Во влажном воздухе железо покрывается рыхлой ржавчиной (атмосферная коррозия), которая ежегодно уносит до 10 % выплавляемых черных металлов, нанося огромный ущерб. По химическому составу различают углеродистые и легированные стали. К углеродистым сталям относят сплавы, содержащие обычно до 1,3 % С, до 0,35 % Si, до 0,6 % Mn и ряд примесей. Легированными называют стали, в которые для получения заданных свойств вводят специальные добавки. В зависимости от количества добавок сталь подразделяют на низколегированную (суммарное содержание добавок до 2,5 %), среднелегированную (2,5-10 %) и высоколегированную (более 10 %). По основному легирующему компоненту стали называют хромистыми, кремнистыми, никелевыми, марганцовистыми и пр. По назначению стали подразделяют на конструкционные, инструментальные и специальные. По получения различают мартеновскую и конвертерную стали, а также электросталь. При производстве стали для ее раскисления (удаления воздуха из жидкого металла) и легирования находят широкое применение ферросплавы – сплавы железа с другими элементами. Наибольшее применение нашли ферросилиций (9-95 % Si), феррохром (до 70 % Cr), ферромарганец (70-80 % Mn) и другие сплавы. При производстве цветных металлов железо иногда используют в качестве легирующего компонента. Современная технологическая схема производства стали включает в себя четыре стадии:
I – механическое обогащение и окускование железных руд;II – восстановление оксидов железа и отделение железа от пустой породы пирометаллургическим доменной плавкой;III – очистка полупродукта – чугуна – от нежелательных примесей с получением стали заданного химсостава;IV – улучшение потребительских свойств стали путем дальнейшей ее очистки от газовых и неметаллических включений.Рассмотрим эти стадии производства железа.