|
فرمت فایل: ورد –Word و قابل ویرایش
تعداد صفحات: 10
آهن خالص فلز است، اما به ندرت در این شکل روی سطح زمین یافت می‌شود
زیرا در حضور اکسیژن و رطوبت یه آسانی اکسیده می شود. به منظور به دست
آوردن فلز آهن، اکسیژن باید از سنگ معدن‌های طبیعی توسط کاهش شیمیایی حذف
شود – به طور عمده از سنگ آهن از سنگ Fe2O3 توسط کربن در درجه حرارت
بالاست. خواص آهن را می توان با تولید آلیاژ هایی از آن با استفاده از
فلزات متنوع گوناگون (و بعضی غیر فلزها به ویژه کربن و سیلیکون) اصلاح نمود
و فولادها را ایجاد کرد. هسته اتم‌های آهن دارای تقریبا بالاترین
انرژی‌های اتصال در هر نکلئون است و تنها ایزوتوپ Ni62 دارای انرژی بیشتر
از آن می باشد. هرچند فراوان‌ترین نوکلیدهای پایدار همان Fe56 می‌باشد، این
آهن از طریق همجوشی هسته ای در ستاره‌های شکل گرفته است و اگرچه اندکی
انرژی کمتر نیز از طریق سنتز کردن نیکل 62 نیز استخراج می گردد. شرایط در
ستارگان برای ایجاد این فرآیند مناسب نیست. توزیع عنصر آهن بر روی زمین
بسیار بیشتر از نیکل است و احتمالا در تولید عنصر از طریق سوپر نوا نیز
همینطور است. آهن (آهن Fe+2، یون فروس) عنصر ردیابی لازمی‌ست که تقریبا
تمام موجودات زنده از آن استفاده می کنند. تنها استثناهای این موضوع چندین
موجود زنده ای هستند که در محیط‌های فقیر از نظر آهن زندگی می کنند و به
گونه ای تکامل یافته اند که عناصر گوناگونی را در فرآیندهای متابولیکشان
مورد استفاده قرار دهند مثل منگنز به جای آهن برای تجزیه و یا هموسیانین به
جای هموگلوبین. آنزیم‌های حاوی آهن معمولاً دارای گروه‌های هموپروستاتیک
هستند که در تجزیه واکنش‌های اکسیداسیون در زیست‌شناسی و در انتقال تعدادی
از گازهای حل شدنی شرکت می کنند.
خواص مکانیکی
خواص مکانیکی و آلیاژهای آن با استفاده از آزمون‌های گوناگون مانند
آزمون برنیل، راکول یا آزمایش‌های مقاومت کششی ارزیابی می‌شود، نتایج این
قسمت‌ها به گونه ای با یکدیگر سازگارند که قسمت‌های آهن اغلب برای مرتبط
نمودن نتایج یک تست با تست دیگر به کار می رود. اندازه گیری‌ها نشان می دهد
که خواص مکانیکی آهن عمدتا بستگی به خلوص دارد به گونه ای که خالص‌ترین
کریستال‌های تک آهن که برای مقاصد تحقیقاتی تولید شده اند از آلمینیوم نرم
ترند، افزودن تنها 10 قسمت در میلیون کربن مقاومتش را دو برابر می کند.
سختی نیز به سرعت با افزایش مقدار کربن تا 0/2% و اشباع شده تقریبا در 0/6%
به سرعت افزایش می یابد. خالص‌ترین آهن تولید شده صنعتی (تقریبا 99/99%
خلوص) دارای سختی 20-30 برنیل است.
شکل مختلف
آهن شاید بهترین مثال شناخته شده از دگروارگی در یک فلز باشد، سه فرم
چند شکلی از آهن وجود دارد که به نام‌های α ، ϒ و δ شناخته می شود همانطور
که آهن ذوب شده سرد می‌شود در دمای 1538 درجه سانتی گراد به آلوتروپ δ
کریستالیزه می‌شود که دارای یک ساختمان کریستالی مکعبی مرکزی‌ست، همانطور
که بیشتر سرد می‌شود ساختمان بلوری یا کریستالی در دمای 1394 درجه سانتی
گراد به شکل مکعبی وجه مرکزی تغییر می یابد که به نام آهن ϒ یا استنیت
شناخته می‌شود، در دمای 912 درجه سانتی گراد ساختمان بلوری یا کریستالی
دوباره مکعبی بدنه مرکزی یا آهن α یا فریت می‌شود و در 770 درجه سانتی گراد
(نقطه کوری ، TC) آهن مغناطیسی می‌شود، هنگامی که آهن از دمای کوری عبور
می‌کند تغییری در ساختمان کریستالی وجود ندارد اما در ساختمان حوزه تغییری
رخ می دهد ( هر حوزه شامل اتم‌های آهن با یک اسپین الکترونیک خاص می باشد).
در آهن غیر مغناطیسی شده همه اسپین‌های الکترونیک اتم هادر یک حوزه در یک
جهت قرار دارند هرچند در حوزه مجاور آنها جهات متفاون و گوناگونی دارد و
لذا یکدیگر را خنثی می کنند، در آهن مغناطیسی اسپین‌های الکترونیک همه
حوزه‌ها همجهت شده اند لذا اثرات مغناطیسی حوزه‌های مجاور همدیگر را تقویت
می کنند اگر چه هر حوزه شامل بیلیون‌ها اتم است ولی آنها خیلی کوچک و در
حدود 10 میکرون می باشند. آهن وقتی با بعضی فلزات خاص دیگر و کربن مخلوط
می‌شود تا فولاد را ایجاد نماید دارای
|