جهت مشاوره و استعلام قیمت تماس بگیرید : 09121504568

لوله آلومینیوم

آهن (/ˈaɪərn/) یک عنصر شیمیایی با نماد Fe (از لاتین: ferrum) و عدد اتمی 26 است. فلزی است که متعلق به اولین سری انتقال و گروه 8 جدول تناوبی است. از نظر جرم، رایج ترین عنصر روی زمین است، درست در مقابل اکسیژن (به ترتیب 1/32 و 1/30 درصد)، که بخش اعظم هسته بیرونی و درونی زمین را تشکیل می دهد. این عنصر چهارمین عنصر رایج در پوسته زمین است.

در حالت فلزی خود، آهن در پوسته زمین نادر است و عمدتاً به رسوب توسط شهاب سنگ ها محدود می شود. در مقابل، سنگ‌های آهن از فراوان‌ترین سنگ‌ها در پوسته زمین هستند، اگرچه استخراج فلز قابل استفاده از آنها به کوره‌ها یا کوره‌هایی نیاز دارد که قادر به رسیدن به دمای ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد (۲۷۳۰ درجه فارنهایت) یا بالاتر، حدود ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد (۹۳۲ درجه فارنهایت) بالاتر هستند. از آنچه برای ذوب مس لازم است. انسانها در هزاره دوم قبل از میلاد در اوراسیا بر این فرآیند تسلط یافتند و استفاده از ابزار و سلاح آهن برای جابجایی آلیاژهای مس در برخی مناطق تنها حدود 1200 سال قبل از میلاد آغاز شد. آن رویداد گذار از عصر برنز به عصر آهن در نظر گرفته می شود. در دنیای مدرن، آلیاژهای آهن مانند فولاد، فولاد ضد زنگ، چدن و ​​فولادهای مخصوص، به دلیل خواص مکانیکی و هزینه کم، رایج ترین فلزات صنعتی هستند. بنابراین صنعت آهن و فولاد از نظر اقتصادی بسیار مهم است و آهن با قیمت چند دلار در هر کیلوگرم یا هر پوند ارزان‌ترین فلز است.

سطوح آهن خالص بکر و صاف به رنگ خاکستری نقره ای آینه مانند است. با این حال، آهن به آسانی با اکسیژن و آب واکنش می دهد و اکسیدهای آهن هیدراته قهوه ای به سیاه می دهد که معمولاً به عنوان زنگ شناخته می شود.

حجم مولی در برابر فشار برای آهن α در دمای اتاق
حداقل چهار آلوتروپ آهن (آرایش اتم های متفاوت در جامد) شناخته شده است که به طور معمول α، γ، δ و ε نشان داده می شوند.


نمودار فاز کم فشار آهن خالص
همانطور که آهن مذاب از نقطه انجماد خود 1538 درجه سانتیگراد سرد می شود، به آلوتروپ δ خود متبلور می شود که دارای ساختار کریستالی مکعبی (bcc) است. با سرد شدن بیشتر تا 1394 درجه سانتیگراد، به آلوتروپ آهن γ، ساختار کریستالی مکعبی (fcc) و یا آستنیت تغییر می کند. در دمای 912 درجه سانتی گراد و پایین تر، ساختار کریستالی دوباره به آلوتروپ bcc α-آهن تبدیل می شود.

خواص فیزیکی آهن در فشارها و دماهای بسیار بالا نیز به دلیل ارتباط آنها با نظریه های مربوط به هسته های زمین و سایر سیارات به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. بالاتر از تقریباً 10 گیگا پاسکال و دمای چند صد کلوین یا کمتر، آهن α به ساختار بسته بندی بسته شش ضلعی دیگری (hcp) تغییر می کند که به آهن ε نیز معروف است. فاز γ با دمای بالاتر نیز به آهن ε تغییر می کند، اما در فشار بالاتر این کار را انجام می دهد.

برخی شواهد تجربی بحث برانگیز برای فاز β پایدار در فشارهای بالاتر از 50 گیگا پاسکال و دمای حداقل 1500 کلوین وجود دارد. فرض بر این است که ساختار hcp اورتومبیک یا دوگانه داشته باشد. (به طور گیج کننده ای، اصطلاح "آهن β" گاهی اوقات برای اشاره به آهن α در بالای نقطه کوری خود نیز استفاده می شود، زمانی که از فرومغناطیسی به پارامغناطیس تبدیل می شود، حتی اگر ساختار بلوری آن تغییر نکرده باشد.

هسته داخلی زمین معمولاً از یک آلیاژ آهن نیکل با ساختار ε (یا β) تشکیل شده است.

نقطه ذوب و جوش
نقطه ذوب و جوش آهن، همراه با آنتالپی اتمیزه شدن آن، کمتر از عناصر سه بعدی قبلی از اسکاندیم تا کروم است، که نشان دهنده سهم کمتر الکترون های سه بعدی در پیوندهای فلزی است، زیرا آنها بیشتر و بیشتر به درون بی اثر جذب می شوند. هسته توسط هسته؛ با این حال، آنها بالاتر از مقادیر عنصر قبلی منگنز هستند، زیرا آن عنصر دارای یک لایه فرعی سه بعدی نیمه پر است و در نتیجه الکترون های d آن به راحتی جابجا نمی شوند. این روند مشابه برای روتنیوم ظاهر می شود اما نه برای اوسمیم.

نقطه ذوب آهن از نظر تجربی برای فشارهای کمتر از 50 گیگا پاسکال به خوبی تعریف شده است. برای فشارهای بیشتر، داده های منتشر شده (تا سال 2007) هنوز ده ها گیگا پاسکال و بیش از هزار کلوین متفاوت است.

خواص مغناطیسی

منحنی های مغناطیسی 9 ماده فرومغناطیسی که اشباع را نشان می دهد. 1. ورق فولاد، 2. فولاد سیلیکونی، 3. فولاد ریخته گری، 4. فولاد تنگستن، 5. فولاد آهنربایی، 6. چدن، 7. نیکل، 8. کبالت، 9. مگنتیت
زیر نقطه کوری 770 درجه سانتی گراد (1420 درجه فارنهایت؛ 1040 کلوین)، آهن α از پارامغناطیس به فرومغناطیسی تغییر می کند: اسپین های دو الکترون جفت نشده در هر اتم به طور کلی با اسپین های همسایه های خود همسو می شوند و یک میدان مغناطیسی کلی ایجاد می کنند. . این به این دلیل اتفاق می‌افتد که اوربیتال‌های آن دو الکترون (dz2 و dx2-y2) به سمت اتم‌های همسایه در شبکه اشاره نمی‌کنند و بنابراین در پیوند فلزی دخالت ندارند.

در غیاب منبع خارجی میدان مغناطیسی، اتم ها به طور خود به خود به حوزه های مغناطیسی، حدود 10 میکرومتر تقسیم می شوند، به طوری که اتم های هر حوزه دارای اسپین های موازی هستند، اما برخی از حوزه ها جهت گیری های دیگری دارند. بنابراین یک قطعه آهن ماکروسکوپی دارای میدان مغناطیسی کلی تقریباً صفر خواهد بود.

اعمال میدان مغناطیسی خارجی باعث می‌شود که حوزه‌هایی که در یک جهت کلی مغناطیسی شده‌اند به قیمت دامنه‌های مجاور که در جهت‌های دیگر قرار دارند رشد کنند و میدان خارجی را تقویت کنند. این اثر در دستگاه‌هایی که برای انجام عملکرد طراحی نیاز به کانال‌کشی میدان‌های مغناطیسی دارند، مانند ترانسفورماتورهای الکتریکی، سرهای ضبط مغناطیسی و موتورهای الکتریکی استفاده می‌شود. ناخالصی‌ها، عیوب شبکه، یا مرزهای دانه و ذرات می‌توانند دامنه‌ها را در موقعیت‌های جدید «سنج» کنند، به طوری که اثر حتی پس از حذف میدان خارجی باقی می‌ماند - بنابراین جسم آهنی را به یک آهنربای (دائمی) تبدیل می‌کند.

رفتار مشابهی توسط برخی از ترکیبات آهن، مانند فریت ها از جمله مگنتیت معدنی، شکل کریستالی اکسید مخلوط آهن (II,III) Fe3O4 نشان داده می شود (اگرچه مکانیسم مقیاس اتمی، فریمغناطیس، تا حدودی متفاوت است). قطعات مگنتیت با خاصیت مغناطیسی دائمی طبیعی (لودستون ها) اولین قطب نماها را برای ناوبری فراهم کردند. ذرات مگنتیت به طور گسترده در رسانه‌های ضبط مغناطیسی مانند حافظه‌های هسته، نوارهای مغناطیسی، فلاپی‌ها و دیسک‌ها استفاده می‌شد تا اینکه با مواد مبتنی بر کبالت جایگزین شدند.             

نظرات ثبت شده

نظری درباره این مطلب ثبت نشده است ، شما نفر اول باشید

نظر خود را به اشتراک بگزارید ایمیل شما در سایت نمایش داده نخواهد شد

جهت مشاوره و استعلام قیمت تماس بگیرید
09121504568