آهن یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است. نماد این عنصر شیمیایی Fe و عدد اتمی آن ۲۶ می باشد. iron اصلی ترین عنصر سازنده ی هسته ی بیرونی و درونی زمین است.
آلیاژهای آهن جزء پرکاربردترین نوع فلزات هستند. سطح بیرونی آن صاف و به رنگ خاکستری می باشد. iron به راحتی می تواند به آب و اکسیژن واکنش نشان دهد.
به این صورت که اکسیدهای آهن بعد از ترکیب شدن با اکسیژن و آب هیدراته شده و به رنگ قهوه ای مایل به سیاه تبدیل شوند. به واکنش آهن به آب زنگ زدن گفته می شود.
تاریخچه آهن
در عصر برنز میانه اولین تولید آهن شروع شد، ولی مدت زمان خیلی زیادی طول کشید که این عنصر جایگزین برنز شود.
در شمال روسیه نمونه هایی از اسمار در میان النهرین و بازار بلند چاگر ساخته شده است که مربوط به ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد می باشد.
اولین کسانی که اقدام به استخراج آن از سنگ معدن کرده اند ،هیتی ها می باشند. هیتی ها ۱۵۰۰ سال قبل از میلاد اقدام به ذوب آن کرده اند. به همین خاطر دوره ی بعدی، عصر iron نام گرفته شده است.
با توجه به تحقیقات انجام شده، تخمین زده می شود که استفاده از این عنصر به ۵۰۰۰ هزار سال پیش باز می گردد.
منابع آهن:
فراوانی آهن در سیاره ها به دلیل پدیده ی همجوشی هسته ای بسیار زیاد است. چون در این پدیده این فلز اولین عنصری می باشد که قبل از فروپاشی انفجاری، انرژی خود را آزاد می کند. البته این فرضیه نیز وجود دارد که رنگ قرمز مریخ ممکن است به دلیل اکسید آهن باشد.
هسته ی کره ی زمین متشکل از آهن و نیکل می باشد، به این صورت که بیش از ۳۵ درصد جرم زمین را این عنصر ارزشمند به خود اختصاص داده است.
در بیشتر خاک رس ها، ماسه سنگ ها، گرانیت ها این عنصر ارزشمند وجود دارد. همین طور هماتیت، مگنتیت، لیمونیت و گوتیت از دیگر کانی های رایج هستند که دارای ترکیب سنگ آهن هستند.
فرآورده های تولید شده
از سنگ آهن می توان فرآورده هایی به صورت زیر تهیه و تولید کرد:
آهن خام
به مرحله ی میانی مسیر سنگ آهن تا تبدیل شدن آن به چدن یا فولاد، آهن خام می گویند.
چدن
اولین محصول ذوب شده بعد از گرم شدن همزمان کربن و این فلز به دست می آید، یک محصول بسیار سخت، شکننده و محکم است و به آن چدن می گویند.
چدن چکش خوار
این نوع چدن همان گونه که از نام آن پیداست، از خاصیت چکش خواری و کششی بسیار زیادی در مقایسه با سایر چدن ها برخوردار است. به همین دلیل استفاده از این چدن در انواع صنایع بسیار کاربرد دارد.
آهن کار شده
برای به دست آورده این آلیاژ برخی ناخالصی های موجود در آن را بایستی تصفیه کرده تا آهن ذوب شده را به شکل اسفنج تبدیل کرد. این ناخالصی ها شامل سیلیسیم، منگنز و کربن می باشند.
فولاد
یکی از معروف ترین آلیاژ های آهن، فولاد نام دارد. این آلیاژ با ترکیب شدن کربن به دست می آید.
این امر موجب می شود که مقاومت آن بسیار افزایش پیدا کند. میزان کربنی که در فولاد استفاده می شود، تاثیر بسیار زیادی بر خواص آن دارد.
به همین خاطر در زمان تقسیم بندی فولاد، آن ها را براساس میزان کربنی که در ساخت آن استفاده شده است، تقسیم می کنند.
فولاد ورزیده
این فولاد هر چند که گذار پذیر نمی باشد ولی محصولی محکم و چکش خوار است. به این صورت که، اگر یک لبه ی این فولاد تیز شود، به سرعت تیزی خود را از دست خواهد داد.
فولاد آلیاژ
فولاد آلیاژ حاوی مقادیر متفاوتی کربن به همراه فلزات دیگر است. از دیگر عناصر فولاد آلیاژ می توان به کروم، وانادیم، مولیبدن، نیکل و تنگستن اشاره کرد.
آهن قراضه
در زمان تولید فولاد برخی ضایعاتی که طی عملیاتی با دمای مناسب به دست می آیند را آهن قراضه می گویند.
کاربردهای آهن
آهن به دلیل مقاومت بالا و قیمت مقرون به صرفه ای که در مقایسه با سایر فلزات دارد، از کاربرد بیشتری در انواع صنایع مختلف برخوردار است. از جمله کاربردهای این عنصر ارزشمند می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ریل آهن
- بدنه اتومبیل ها
- اسکلت ساختمان ها
- کشتی های بزرگ
- چارچوب تجهیزات
- اکسیدهای آن هم برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر استفاده می شود.
ویژگی های اساسی آن
آهن یکی از اصلی ترین فلزاتی می باشد که از آن برای ساخت مقاطع فولادی استفاده می کنند. این فلز دارای ویژگی ها و کاربردهای بسیار زیادی می باشد که چند نمونه از آن به شرح زیر است:
هزینه ی استخراج کم در مقایسه با سایر فلزات
این فلز از هزینه ی استخراج کمتری نسبت به سایر فلزها برخوردار است.
به فراوانی یافت می شود
از آن جایی که آهن یک عنصر فراوان در کل جهان می باشد، به فراوانی در کل دنیا یافت می شود.
مقاومت بالای آن
مقاومت بالای این فلز موجب شده است که از آن در هر فناوری استفاده شود. به این صورت که استحکام بالای آن و پردوام بودنش باعث می شود به یکی از متداول ترین فلزها در تولید انواع اشیا تبدیل شود.
نرمی
یکی از شناخته شده ترین خواص مکانیکی این عنصر ارزشمند به میزان سختی آن می توان اشاره کرد. آهن یک فلز نرم می باشد که در اثر ترکیب شدن با اجزای دیگر بسیار قوی می شود. به همین خاطر می توان از آن در بخش های مختلف استفاده کرد.
زنگ زدن سریع آن
از دیگر ویژگی های بارز این فلز می توان به زنگ زدن سریع آن در حضور رطوبت اشاره کرد. به این صورت که اگر در مجاورت هوای مرطوب قرار بگیرد، خیلی سریع زنگ می زند.
کاربرد گسترده ی آن
از این فلز معروف به دلیل ویژگی های زیادی که دارد در اکثر صنایع استفاده می شود. به این صورت که از تولید ظروف غذا گرفته تا صنعت اتومبیل سازی از این فلز استفاده می شود.
رسانای الکتریسیته بودن
یکی از ویژگی های بارز این عنصر ارزشمند در رسانای الکتریسیته بودن آن است. این فلز به شدت دارای میدان مغناطیسی می باشد. به این صورت که، اگر دارای میدان مغناطیسی قرار بگیرد، تبدیل به میدان مغناطیسی می شود.
بازیافت راحت و آسان
یکی از علت هایی که موجب شده است این فلز بسیار پرطرفدار باشد، بازیافت راحت و آسان آن است.
قابلیت تبدیل شدن به آلیاژهای دیگر
این عنصر ارزشمند قابلیت تبدیل به فلزهای مختلف همچون فولاد و چدن را دارد.
نحوه ی استخراج این فلز ارزشمند
به صورت کلی، آهن از سنگ معدن هماتیت تولید می شود. در ابتدا این فلز در کوره های بزرگی با دمای بسیار بالایی نزدیک به ۲۰۰۰ درجه ی سانتی گراد ذوب می شود. سپس به وسیله ی روش های کاهش شیمیایی با کربن که عنصری واکنش پذیر است، جدا شده و استخراج می شود. نزدیک به ۷۰ درصد تولید سنگ معدن در کشورهایی نظیر برزیل، چین، استرالیا، روسیه و هند صورت می پذیرد. مراحل آرایش این سنگ ها به شرح زیر است:
- خرد کردن سنگ های معدنی
- دانه بندی سنگ های خرد شده
- کنسانتره سنگ های معدنی و عیار سازی آن ها
- آبگیری
- تکلیس
- اگلومراسیون
- مخلوط کردن مواد معدنی
نتیجه گیری
تا به این جای مطالب به بررسی آهن پرداخته ایم. همین طور تاریخچه ی آن، نحوه ی استخراج و کاربردها و ویژگی های آن را بررسی کرده ایم. امیدواریم با مطالعه ی این مطالب به تمامی سوالاتی که در ذهنتان در ارتباط با این عنصر ایجاد شده است، رسیده باشید.
