آهن چیست

آهن چیست ؟

عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Fe و عدد اتمی ۲۶ وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه ۸ و دوره ۴ جدول تناوبی قرار دارد.

آهن یکی از رایج‌ترین عناصر زمین است که تقریبا” ۵% پوسته زمین را تشکیل می‌دهد.

این فلز از سنگ معدن هماتیت که عمدتا”Fe2O3″ می‌باشد، استخراج می‌گردد. این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش‌‌پذیرتر است جدا می‌کنند. این عمل در کوره بلند در دمای تقریبا” ۲۰۰۰″ درجه سانتی‌گراد انجام می‌پذیرد.

آهن یک فلز است که در نخستین دورهفلزهای جای دارد. آهن از دیدگاه جرم  بزرگترین عنصر سازنده کرهزمین است. آهن اصلی‌ترین عنصر سازنده هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوسته‌است. فراوانی آهن در سیاره های زمین و دیگر کره‌های سنگی مانند ماه، به خاطر

در حدود ۱٬۴۰۰ پیش از میلاد، از ساخته‌های آهنی در قلمرو هیتی ها در ارمنستان  کنونی استفاده می‌شد که این به عنوان نخستین شواهد مصرف این عنصر است .

تاریخچه آهن :

سومریان و مصریان اولین نشانه ها برای استفاده ازآهن می‌ باشند که تقریبا ” ۴۰۰۰ سال” قبل از میلاد باآهن کشف شده و از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیور آلات تولید می کردند. از ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد ، تعداد فراینده ای از اشیاء ساخته شد که باآهن مذاب ، این محصولات را ازآهن شهاب سنگی متمایز می‌کند. که در بین‌النهرین ، آسیای صغیر و مصر به چشم می‌خورد؛ اما ازآهن تنها در تشریفات استفاده می‌شود وآهن فلزی گرانبها حتی باارزش‌تر از طلا به‌حساب می‌آید.

از منابع اهن ، به عنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می‌شود- مثل آهن اسفنجی که بوسیله متالوژی آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است. از ۱۲۰۰تا ۱۶۰۰ قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روز افزون از این فلز استفاده می‌شد، اما جایگزین کابرد برنز در آن زمان نشده است.

درعصرآهن سوئد در گاتلند تبراهنی متعلق به سوئد یافت شده است که از قرن ۱۰ تا ۱۲ در خاورمیانه یک جابجایی سریع در تبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت. عامل مهم در این جابجایی ، آغاز ناگهانی تکنولوژیهای پیشرفته کار باآهن نبود، بلکه عامل اصلی ، مختل شدن تامین قلع بود. این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و در نقاط مختلفی از جهان رخ داد، دوره ای از تمدن به نام عصرآهن را بوجود آورد.

انواع آهن :

آهن آلفا :

آهن آلفا يا آهن فريتي جزء سيستم مكعبي بوده وشبكه بلوري آن مكعب مركز دار است.

آهن گاما :

واحد شبكه ي بلوري آهن گاما يا آهن آستنيتي متعلق به سيستم بلوري مكعبي است.ولي داراي شبكه بلوري مكعب با سطوح مركزي FCCاست وجمعا۴اتم در واحد شبكه ي آهن گاما وجود دارد.

آهن دلتا :

آخرين فازي كه ممكن است در آهن خالص وجود داشته باشد،آهن دلتا با شبكه BCC بوده واز نظر بلور شناسي مشابه آهن آلفا است .افزايش حجم ناشي از تبديل آهن گاما به آهن دلتا درست برابر افزايش حجم ناشي از تبديل آهنگاما ب آهن آلفا است.آهن دلتا فقط در دماهاي نزديك نقطه ذوب آهن تشكيل ميشود.

آهن با نماد شیمیایی Fe، نام یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۲۶ و چگالی ۷٫۸۷g/cm۳ است که در نخستین دوره فلزهای واسطه جای دارد. آهن از نظر جرمی، بزرگترین عنصر سازنده زمین است. این عنصر مهم ترین سازنده هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر مهم در پوسته است. فراوانی آهن در سیاره‌های زمین‌سان مانند کره زمین، به دلیل همجوشی هسته‌ای در ستاره‌های بزرگ است.

آهن خالص فلز است، اما به ندرت در این شکل روی سطح زمین یافت می‌شود زیرا در حضور اکسیژن و رطوبت یه آسانی اکسیده می‌شود. 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 سنگFe2O۳ توسط کربن در درجه حرارت بالاست. خواص آهن را می‌توان با تولید آلیاژهایی 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 تقریبا دارای بالاترین انرژی‌های اتصال در هر نکلئون است و تنها ایزوتوپNi۶۲ دارای انرژی بیشتر از آن می‌باشد. هرچند فراوان‌ترین نوکلیدهای پایدار همان Fe۵۶ می‌باشد، این آهن از طریق همجوشی هسته‌ای در ستاره‌های شکل گرفته‌است و اگرچه اندکی انرژی کمتر نیز از طریق سنتز کردن نیکل ۶۲ نیز استخراج می‌گردد. 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

کاربردهای آهن :

آهن به دلیل استحکامات فراوانی که نسبت به دیگر فلزات دارد . از آهن همواره در اسکلت ساختمان ها ، بدنه اتومبیل ها و بدنه کشتی های بزرگ و ... مورد استفاده قرار می گیرد.

فرآورده های تولید شده از آهن را می توان به دسته های زیر تقسیم کرد

چدن: هنگا ذوب آهن آن را در قالب های ماسه ای یا فلزی میریزند و با این روش می توان چدن به دست آورد

چدن چکش خوار: این نوع چدن نسبت به چدن معمولی تفاوت های چشمگیری دارد و از خاصیت چکش خواری بیشتری برخوردار است ، با توجه به خاصیت کششی بیشتری که نسبت به چدن معمولی دارد دزر صنعت از این نوع چدن به وفور استفاده می شود ساخت این نوع چدن به این صورت است که  وقتی موادی مانند  منیزیم و سیلیکات آهن و بلوری شدن کربن را به چدن اضافه شودچدن چکش خوار به دست می آید.

چدن سفید: با صرد شدن مذاب به دست آمده و نوع کربن موجود در این نوع چدن از نوع چدن سمانتیک می باشد درصدد شکنندگی آن را می توان تنها با نرم کردن ان کاهش داد

آهن کارشده: آهن ذوب شده را باید به شکل اسفنجی درآورد برای بدست آورد این نمونه آهن ها باید برخی از ناخالصی های موجود در آن همچون سیلیسیم ، منگنز ، کربن در آن تصفیه شود.

فولاد: ترکیب از آلیاژهای آهن به همراه کربن است بعد از تولید فولاد مقاوت آن تا 100 برابر نسبت به محصول اولیه افزایش می یابد.

آهن قراضه:که به ضایعاتی های حاصل از تولید فولاد گفته می شود.