کاربرد و ویژگی های فلز آهن

فلز آهن چیست ؟

 

آهن بعد از آلومینیوم ، بیشترین فلز موجود در زمین است . آهن اصلی ترین عنصر سازنده هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوسته است . سرچشمه ی عنصری آهن در شهاب سنگ ها و سایر محیط های کم اکسیژن است ، اما نسبت به اکسیژن و آب دارای واکنش است . آهن تازه ، سطحی نقره ای - خاکستری درخشان دارد ، اما در هوای عادی از اکسیژن هوا و رطوبت باعث زنگ زدگی  شده و به صورت اکسید آهن در می آید که معمولاد به عنوان زنگ شناخته می شود .

فلز آهن چیست ؟

 

آهن بعد از آلومینیوم ، بیشترین فلز موجود در زمین است . آهن اصلی ترین عنصر سازنده هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوسته است . سرچشمه ی عنصری آهن در شهاب سنگ ها و سایر محیط های کم اکسیژن است ، اما نسبت به اکسیژن و آب دارای واکنش است . آهن تازه ، سطحی نقره ای - خاکستری درخشان دارد ، اما در هوای عادی از اکسیژن هوا و رطوبت باعث زنگ زدگی  شده و به صورت اکسید آهن در می آید که معمولاد به عنوان زنگ شناخته می شود . نماد شیمیایی آهن (fe) است و به عنوان یک عنصر شیمیایی است که عدد اتمی آن 26 و چگالی آن 3kg/m 7874  است . این فلز بسیار کاربردی و در صنعت شناخته شده است به صورتی که %95 مردم در سراسر دنیا از آهن فلز استفاده می کنند . در صنعت چدن نیز از آهن استفاده می‌ شود و کاربرد‌های زیادی برای این صنعت می‌تواند داشته باشد که برای ، اینکه محصول خوبی از چدن به دست بیاید باید در ترکیبات آن با آهن مواردی را مورد تغییر قرار داد .

 

 

تاریخچه آهن فلزی

 

اولین آهن که توسط بشر در دوره ی پیش از تاریخ مصرف شد از شهاب سنگ ها بود .

ذوب آهن در کوره ها در پیش ازمیلاد شروع شد .

آهن دهمین عنصر فراوان جهان است .

هسته زمین تا حد زیادی از فلز آهن و نیکل تشکیل شده است .

در جهان ، به مقدار 500 میلیون تن آهن درسال تولید می شود که آهن های بازیافت شده 300 میلیون تن دیگر به آن اضافه می کند .

 

 

انواع آهن ها از لحاظ تولید

 

آهن گاما : آهن گاما یکی از آلوتروپ های آهن است که در محدوده ی دمایی 912 تا 1394 درجه سانتی گراد پایدار بوده است .

 

آهن دلتا : آهن دلتا یکی از آلوتروپ های آهن است که دمای آن 1401 درجه سانتی گراد تا 1539 ، تا نقطعه ذوب آهن پایدار است .

 

آهن آلفا : آهن آلفا یکی از آلوتروپ های آهن است . این آلوتروپ از دمای 273- درجه سانتی گراد تا 190 درجه پایدار است .

 

آهن بتا : در دمای 768 درجه سانتی گراد ، آهن آلفای فرومغناطیس به آهن آلفای پارامغاطیس تبدیل می شود .

 

 

تبدیل آهن به فولاد و تفاوت آهن با فولاد

 

با افزایش کربن به آهن مذاب شده و تصفیه شده ، فلز های آلیاژ دهنده مثل : وانادیم ، کروم ، تیتانیم ، منگنز و نیکل را به فولاد تبدیل می کنند .

فلزات آهنی را با به کار گیری سنگ آهن تولید می کنند . به این روش که سنگ را در کوره های بزرگ ذوب کرده و سپس با استفاده از آن آهن خام تولید می کنند و در مرحله بعد با استفاده از آهن خام فولاد تولید می کنند . این عمل باعث تفاوت بین آهن خام و فولاد شده است .

 

 

ویژگی آهن :

 

آهن دارای سطح صاف و نقره ای براق مایل به خاکستری است . اما وقتی در هوا با اکسیژن ترکیب می شود به رنگ قرمز یا قهوه ای در می آید که به آن اکسید یا زنگ می گویند . کریستالهای خالص نرمه ( نرم تر از آلومینویم ) و با اضافه کردن مقدار کمی ناخالصی مثل کربن به میزان قابل ملاحظه ای تقویت می شود و با اضافه کردن مقادیر مناسبی از فلزات دیگر فولاد تولید می شود . آهن فراوان ترین فلز در شهاب سنگ ها و در هسته ی فلزی متراکم در زمین است . آهن خالص فلز است و کمتر به شکل خالص در سطح زمین یافت می شود زیرا با مجاورت اکسیژن و رطوبت اکسید می شود . برای دست یابی به فلز آهن ، اکسیژن باید از سنگ معدن های طبیعی حذف می شود . آهن ، عنصر اصلی خانواده فلزات آهنی می باشد . آهن کم هزینه و مقاوت بالایی دارد از کاربرد های آن می توان از ظروف خانگی ، اتوموبیل ها ، ماشین لباسشویی ، و ... اشاره کرد .

 

 

 

خواص مکانیکی آهن :

 

ویژگی های مکانیکی آهن و آلیاژهای آن با کمک آزمایش های مختلفی مانند آزمون "برنیل" و "راکول" یا آزمون های مقاومت کششی بررسی می شوند . نتایج این آزمون ها با هم سازگار است . اندازه گیری ها نشان می دهد ، خواص مکانیکی آهن بستگی به میزان خالص بودن آن دارد . تا جایی که خالص ترین کریستال های تک آهن که برای امور تحقیقاتی تولید شده اند از آلومینیوم نرم ترند . با افزون 10 قسمت در میلیون کربن مقاومت آن دو برابر می شود . سختی آن نیز با افزایش مقدار کربن تا 20% افزایش می یابد .
خالص ترین آهن تولید شده ی صنعتی دارای سختی 20-30 برنیل است .
 

 

آهن در گیاه :

 

عنصر آهن یکی از مواد ضروری برای حیات گیاهان است . اگر آهن به میزان لازم به گیاه نرسد ، گیاه دچار فقر آهن ( زرد برگی ) می شود . در این حالت چرخه ی فتوسنتز دچار اختلال شده ، باعث کاهش رشد و بازدهی محصول می شود .
یکی از عناصر غذایی کم مصرف ، ماده ی غذایی آهن است که برای رشد گیاهان لازم است و در سبزینه ی گیاهان نقش سازنده ای دارد . این عنصر به شکل مختلف کانی در خاک موجود است .

 

 

علائم و نشانه های کمبود آهن در گیاهان :

 

در صورتی که جذب آهن در گیاه به خوبی انجام نشود ، سبزینه ( کلروفیل ) در برگ کاهش می یابد و در برگ ها زرد می شود . چون آهن در گیاه پویا نیست ، این نشانه ها نخست در برگ های تازه و جوان سپس با تشدید کمبود ، تمام برگ را در بر می گیرد . البته به جز کمبود آهن ، کمبود ازت ، گوگرد و منیزیم نیز می تواند باعث این مشکل شود .

 

 

تاثیرات آهن بر بدن انسان

 

آهن را می توان در گوشت ، محصولات غذایی کامل ، سیب زمینی ، سبزیجات پیدا کرد . بدن انسان سریع تر از آهن موجود در محصولات گیاهی ، آهن را جذب می کند . بخش اساسی و مهم هموگلوبین ، آهن است و عامل رنگ قرمز خون که اکسیژن را از بدن ما منتقل می کند آهن است . یک مشکل شایع برای بشر کمبود آهن است که موجب کم خونی می شود . یک مرد روزانه 7 و یک زن 11 میلی گرم آهن نیاز دارد.