Estrutura de Metais Ferrosos, Tipos, Características, Propriedades e Exemplo



O metais ferrosos são aqueles que contêm ferro (Fe), bem como pequenas quantidades de outros metais que são adicionados para dar certas propriedades benéficas às suas ligas. Embora o ferro possa existir em vários estados de oxidação, +2 (ferroso) e +3 (férrico) são os mais comuns.

No entanto, o termo "ferroso" refere-se à presença de ferro, independentemente do seu estado de oxidação no material. O ferro é o quarto elemento mais abundante na crosta terrestre, mas globalmente é o principal elemento terrestre. Portanto, historicamente e industrialmente os metais ferrosos tiveram uma participação na evolução do homem.

Este tem sido o caso devido à sua grande abundância e propriedades modificáveis. Estes metais ferrosos partem da extração de ferro de fontes mineralógicas, tais como: hematita (Fe2O3), magnetita (Fé3O4) e a siderita (FeCO3). Devido ao rendimento, estes óxidos são mais desejados no processamento de ferro.

A imagem superior mostra uma "língua de fogo" incandescente de ferro fundido. De todos os metais ferrosos, o mais importante consiste em uma liga de ferro com pequenas quantidades de carbono adicionado: aço.

Índice

  • 1 estrutura
  • 2 Características e propriedades
  • 3 exemplos
    • 3.1 ferro forjado ou doce
    • 3.2 ferro cru ou ferro gusa
    • 3.3 Ferro puro
    • 3.4 Fundição ou ferro fundido (fundições)
    • 3,5 ferro cinzento
    • 3.6 ferro dúctil
    • 3.7 Aços
  • 4 Aço e suas aplicações
    • 4.1 Aço carbono ou construção
    • 4,2 aço silício
    • Aço 4.3 galvanizado
    • 4.4 Aço Inoxidável
    • 4.5 aço manganês
    • 4,6 aço Invar
  • 5 referências

Estrutura

Como o ferro é o principal componente dos metais ferrosos, suas estruturas consistem em deformações cristalinas de seu sólido puro.

Conseqüentemente, as ligas ferrosas, como o aço, não são mais que a inclusão intersticial de outros átomos no arranjo cristalino do ferro.

O que é esse arranjo? O ferro forma alótropos (diferentes estruturas sólidas) de acordo com a temperatura a que está exposto, alterando suas propriedades magnéticas. Assim, à temperatura ambiente apresenta uma matriz bcc, também conhecida como alpha-iron (o cubo à esquerda, imagem de cima).

Em vez disso, em uma faixa de altas temperaturas (912-1394 (ºC)), o arranjo mostra ccp ou fcc: o ferro-gama (o cubo à direita). Uma vez que esta temperatura é excedida, o ferro retorna à forma bcc para finalmente derreter.

Essa mudança de estrutura alfa-gama é conhecida como transformação de fase. A fase gama é capaz de "aprisionar" átomos de carbono, enquanto a fase alfa não.

Assim, no caso do aço, sua estrutura pode ser visualizada como conjuntos de átomos de ferro ao redor de um átomo de carbono.

Desta forma, a estrutura dos metais ferrosos depende da distribuição das fases do ferro e dos átomos de outras espécies no sólido.

Características e propriedades

O ferro puro é um metal macio e muito dúctil, altamente sensível à corrosão e à oxidação de fatores externos. No entanto, quando inclui diferentes proporções de outro metal ou carbono, adquire novas características e propriedades.

Na verdade, são essas mudanças que tornam os metais ferrosos úteis para inúmeras aplicações.

As ligas ferrosas são geralmente resistentes, duráveis ​​e tenazes, de cores acinzentadas brilhantes e com propriedades magnéticas.

Exemplos

Ferro forjado ou doce

Tem um teor de carbono inferior a 0,03%. É de cor prateada, oxida-se facilmente e racha internamente. Além disso, é dúctil e moldável, um bom condutor de eletricidade e difícil de soldar.

É o tipo de metal ferroso que o homem usou pela primeira vez na fabricação de armas, utensílios e construções. Atualmente usado em placas, rebites, treliças, etc. Como é um bom condutor elétrico, é usado no núcleo de eletroímãs.

Ferro em bruto ou ferro fundido

No produto inicial dos altos-fornos, contém 3-4% de carbono e vestígios de outros elementos, como silício, magnésio e fósforo. Seu principal uso é intervir na produção de outros metais ferrosos.

Ferro puro

É um metal branco acinzentado com propriedades magnéticas. Apesar de sua dureza, é frágil e frágil. Seu ponto de fusão é alto (1500 ºC) e se oxida rapidamente.

É um bom condutor elétrico, por isso é usado em componentes elétricos e eletrônicos. Para o resto, é de pouca utilidade.

Ferro fundido ou ferro fundido (fundições)

Eles têm um alto teor de carbono (entre 1,76% e 6,67%). Eles são mais duros que o aço, mas mais frágeis. Derretem a uma temperatura mais baixa que o ferro puro, cerca de 1100 ºC.

Por ser moldável, peças de diferentes tamanhos e complexidades podem ser fabricadas com ele. Neste tipo de ferro é utilizado o ferro fundido cinzento, o que lhe confere estabilidade e moldabilidade.

Eles têm uma maior resistência à corrosão do que o aço. Além disso, eles são baratos e densos. Apresentam fluidez a temperaturas relativamente baixas, podendo encher os moldes.

Além disso, eles têm boas propriedades de compactação, mas são frágeis e quebram antes de dobrar, de modo que não funcionam para peças muito elaboradas.

Ferro cinzento

É o ferro fundido mais comum, sua tonalidade cinza devido à presença de grafite. Tem uma concentração de carbono entre 2,5% e 4%; Além disso, contém 1-3% de silicone para estabilizar a grafite.

Apresenta muitos dos atributos dos ferros fundidos básicos, sendo de alta fluidez. É inflexível e se dobra pouco antes de quebrar.

Ferro dúctil

O carbono é adicionado, na forma de granito esférico, em uma concentração entre 3,2% e 3,6%. A forma esférica do grafite lhe confere maior resistência a impactos e maleabilidade do que o ferro fundido cinzento, o que permite seu uso em desenhos detalhados e com bordas.

Aços

Teor de carbono entre 0,03% e 1,76%. Entre suas qualidades estão a dureza, tenacidade e resistência ao esforço físico. Em geral, eles oxidam facilmente. Eles são soldáveis ​​e podem ser processados ​​na forja ou mecanicamente.

Além disso, eles têm maior dureza e menos fluidez que os ferros fundidos. Por esta razão, eles precisam de altas temperaturas para fluir nos moldes.

Aço e suas aplicações

Existem vários tipos de aço, cada um com diferentes aplicações:

Aço carbono ou construção

A concentração de carbono pode variar, estabelecendo quatro formas: aço doce (0,25% carbono), aço semi-doce (0,35% carbono), aço semi-duro (0,45% carbono) e duro (0,5%) ).

É usado no desenvolvimento de ferramentas, chapas de aço, veículos ferroviários, pregos, parafusos, carros e barcos.

Aço silício

Também chamado de aço elétrico ou aço magnético. Sua concentração de silício varia entre 1% e 5%, o Fe varia entre 95% e 99% e o carbono tem 0,5%.

Além disso, pequenas quantidades de manganês e alumínio são adicionadas. Tem grande dureza e alta resistência elétrica. É usado na produção de ímãs e transformadores elétricos.

Aço galvanizado

É coberto com um revestimento de zinco que o protege da oxidação e corrosão. Portanto, é útil para a fabricação de peças e ferramentas de tubos.

Aço inoxidável

Tem uma composição de Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) e C (0,2%). É resistente à oxidação e corrosão. É usado na produção de cutelaria, bem como material de corte.

Aço manganês

Sua composição é Mn (10-18%), Fe (82-90%) e C (1,12%). É duro e resistente ao desgaste. É usado em trilhos de trem, cofres e armaduras.

Aço Invar

Apresenta 36% de Ni, 64% de Fe e 0,5% de carbono. Tem um baixo coeficiente de expansão. É usado na construção de escalas indicadoras; por exemplo: medidas de fita.

Referências

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química 8ª ed., CENGAGE Learning.
  2. Admin (19 de setembro de 2017). O que é ferro, de onde vem e quantos tipos de ferro existem? Retirado em 22 de abril de 2018, de: termiser.com
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