فلز اهن چیست :

اهن یا نماد شیمیایی fe به لاتین :ferium نام یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 26 و چگالی 7874 کیلوگرم بر متر مکعب است .اهن یک فلز است که در نخستین دوره فلزهای واسطه جای دارد اهن از دیدگاه جرم بزرگترین عنصر سازنده کره زمین است که در نخستین دوره فلزهای واسطه جای دارد. اهن از دیدگاه جرم ,  بزرگترین عنصر سازنده کره زمین است . اهن اصلی ترین عنصر سازنده هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوسته زمین است. فراوانی اهن به دلیل همجوشی هسته ای در ستاره هاست. اهن اخرین عنصری است که با ازادسازی انرژی  پیش از فروپاشی انفجاری ان ستاره به صورت یک نواختی یا ابر  نواختر و پراکندن اهن در فضا ایجاد میشود.

مانند دیگر عناصر گروه 8  روتنیسم و اسمیوم اهن نیز طیف گسترده ای از حالتهای اکسیداسیون یافت میشود , سرچشمه عنصری اهن در شهاب سنگ و سایر محیطهای کم اکسیژن است . اما نسبت به اکسیژن و اب دارای واکنش است . سطح اهن تازه نقره ای خاکستری و درخشان به نظر میرسد . اما در هوای عادی اکسید می شود تا به صورت اکسید اهن هیدرات شده دراید. 

 تاریخچه:

نام اهن که در پهلوی اسن امده باید از نام سنگ وام گرفته باشد ایرانیان در شاهنامه اهنگری را از دوره بسیار کهنی میدانسته اند و کاوه اهنگر نماد پایداری و کارگری و جنبش است. واژه های ریم اهن ,نرم اهن و ده ها نام دیگر  , برای نمونه اهن نشان از کهنی این فلز نزد ایرانیان است نخستین بار اهن شکل گرفته که توسط بشر مورد استفاده قرار گرفت در دوره 200 سال پیش از تاریخ میلادمسیح مصرف شد . ذوب اهن در کوره ها در هزاره دوم پیش از میلاد شروع شد اثار کشوفه از اهن ذوب شده از 1200-1800 پیش از میلاد در هند و در مشرق از حدود 1500 سال پیش از میلاد بدست امد. که گمان میرود ناشی از ذوب اهن در اناتولی یا قفقاز بوده است . چدن pig iron برای اولین بار در حدود 550 سال پیش از میلاد در چین تولید شد.

ویژگی :

کریستالهای خالص اهن نرمه ( نرم تر از الومینیوم ) با اضافه کردن مقدار کمی ناخالصی مانند کربن  به مقدار قابل  توجهی تقویت میشود. مقادیر مناسب و کمی تا چند درصد از فلزات دیگر , کربن , تولید فولاد میکند که میتواند 1000 بار از اهن خالص سخت تر باشد . اهن خالص فلز است اما به ندرت در این شکل روی سطح زمین یافت میشود زیرا در حضور اکسیژن و رطوبت به اسانی اکسید میشود . به منظور به دست اوردن فلز اهن اکسیژن باید از سنگ معدن های طبیعی توسط کاهش شیمیایی حذف شود. خواص اهن را میتوان با تولید الیاژهایی از ان با استفاده از فلزات متنوع گوناگون  وبعضی غیر فلزها به ویژه کربن وسیلیکون اصلاح نمود و فولاد را ایجاد نمود.

خواص مکانیکی:

ازمایشات اندازه گیری ها و نتیج بدست امده نشان میدهد که خواص مکانیکی اهن عمدتا بستگی به خلوص دارد به گونه ای که خالص ترین کریستالهای تک اهن که برای مقاصد تحقیقاتی تولید شده اند از الومبنبو نرم ترند. افزودن تنها 10 قسمت در میلیون کربن مقاومتش را دوبرابر میکند . سختی نیز به سرعتبا افزایش مقدار کربن تا 20 % اشباع شده تقریبا در 60% به سرغت افزایش می یابد. خالص ثرین اهن تولید شده صنعتی تقریبا 99.99% خلوص دارای سختی 20-30 برنیل است.

پیدایش :

اهن ششمین عنصر از لحاظ فراوانی در جهان است. در حالی که اهن5% از پوسته زمین را تشکیل می دهد اعتقاد بر این است که هسته زمین در حد زیادی از یک الیاژ اهن - نیکل تشمیل شده است که 35% جرم کل زمین را تشکیل می دهد بنا بر این فراوان ترین عنصر روی زمین است ولی در پوسته زمین چهارمین عنصر از لحاظ فراوانی است بیشتر اهن موجود به صورت  پوسته به شکل ترکیبی با اکسیژن به صورت سنگهای معدنی اکسید اهن مثل هماتیت و مگنتیت یا فت می شود .

ترکیبات :

ترکیبات به دو صورت میباشد ,  ترکیبات معدنی  و ترکیبات الی .

 ترکیبات معدنی : اهن ترکیباتی را ایجاد می کند که عمدتا در حالت اکسیداسیون +2 و+3 هستند . به طورسنتی ترمیبات اهن فروس نامیده میشوند و ترکیبات اهن فریک نامیده میشود. ترکیبات زیادی در هریک از حالات اکسیداسیون وجود دارد که مثالهایی از ان شامل سولفات اهن (fes04) و کلرید اهن (FeC13) است همچنین مثالهای بیشماری از ترکیباتی ککه شامل اتمهای اهن در هردوی این حالات اکسیداسیون وجود دارد. مانن مگنیت و ابی پروس انیون منفی فری [fe24]شامل یک مرکز اهن (vi)  بالاترین حالت اکسیداسیون  شناخته شده ان است . و مثلا در فریت پتاسیم (کادو اف ا F ) وجود دارد . ترکیبات الی بیشماری مثل پنتا کربنبل اهن وجود دارد که دارای اهن زیر و لنت یا کمتر هستند.

ترکیبات الی  :

منابع زیادی در اختیار نداریم.

تولید اهن فلزی :

 روش ازمایشگاهی : در برخی کاربردهای خاص که به اهن خالص نیاز است میتوان ان را در ازمایشگاه از مقادیر کم از طریق کاهش اکسید خالص یا هیدرو اکسید ان با هیدروژن تولید کرد.  یا میتوان پنتاکربونیل اهن را تا 250 درجه سیلیسیوس گرم کرد. تا تجزیه شده و اهن خالص پودری ایجاد کرد . روش دیگر الکترولیز کلرید اهن بر روی کاتد اهن است.

روش صنعتی : امروزه تولید صنعتی اهن یا فولاد از دو مرحله اصلی تشکیل شده است . در مرحله اول سنگ اهن با کک در کوره های بلند کاهش یافته و فلز مزاب از نا خالصی هایی مانند کانی های سلیکات جدا میشوند در این مرحله الیاژی تولید می شود اهن خام که حاوی مقادیر نسبتا زیادی کربن است. در مرحله دوم توسط فرایند اکسایش مقدار کربن موجود در اهن خام کاهش می یابد . تا اهن فرفوژه فولاد یا چدن تولید می شود . در این مرحله می توان سایر فلزات را برای ساخت فولاد به ان اضافه کرد.

با تشکر از شما که تا اخر این مقاله با مجموعه مهندسی

WINDOORDECOR

همراه بودید;   

.