Trong tất cả các kim loại có lẽ sắt là kim loại phổ biến nhất. Vậy sắt là gì? Sắt có những tính chất gì? ng dụng của kim loại này trong đời sống và ngành công nghiệp ra sao? Bài viết dưới đây VNJ Precision sẽ giải đáp tất tần tật những thắc mắc trên.
Khái niệm sắt là gì?
Kim loại sắt bắt đầu được sử dụng rộng rãi vào thế kỷ 12 TCN tại Trung Đông cổ đại, sắt được nấu chảy và rèn thành công cụ, tuy nhiên đã gặp phải rất nhiều khó khăn do quặng sắt cứng và có nhiệt độ nóng chảy rất cao. Với công nghệ và kỹ thuật ngày càng phát triển, kim loại sắt ngày càng trở nên phổ biến, cho tới ngày nay sắt chiếm tới 95% tổng khối lượng kim loại được sản xuất trên thế giới.
Sắt kí hiệu là Fe(Ferrum) thuộc nhóm VIIIB, đứng thứ 26 trong bảng tuần hoàn hóa học và có màu ánh kim xám nhạt. Ở lớp vỏ Trái đất, sắt chiếm 5% xếp thứ tư sau Oxi, Silic và Nhôm. Trong tự nhiên rất khó để tìm được sắt ở dạng đơn chất mà chúng sẽ thường kết hợp với những tạp chất khác.
Sắt là vật liệu kim loại được các công ty cơ khí lựa chọn hàng đầu trong sản xuất các chi tiết máy, gia công các sản phẩm phay hay tiện,…
Các tính chất của kim loại sắt:
Tính chất vật lý của kim loại sắt:
Sắt thuộc nhóm kim loại có màu ánh kim xám nhạt, có tính dẻo, dai, dễ rèn và có nhiệt độ nóng chảy khá cao lên đến 1538 °C(2800 °F).
| Khối lượng riêng | 7.8 g/cm3 |
| Độ dãn nở nhiệt | 11,8 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C) |
| Độ dẫn nhiệt | 80,4 W·m−1·K−1 |
| Điện trở suất | ở 20 °C: 96,1 n Ω·m |
| Tính chất từ | Sắt từ |
| Modun young | 211 GPa |
| Modun cắt | 82 GPa |
| Modun nén | 170 GPa |
| Hệ số Poisson | 0,29 |
| Độ cứng theo thang Mohs | 4 |
| Độ cứng theo thang Vickers | 608 MPa |
| Độ cứng theo thang Brinell | 490 MPa |
So sánh giữa hai kim loại Nhôm và Sắt thì chúng khác biệt về:
| Tính chất | Sắt | Nhôm |
| Màu sắc | Trắng ánh kim | Ánh kim xám nhạt |
| Tính cơ học | Nhẹ, dễ dát mỏng hơn sắt | Nặng, dẻo nên dễ rèn |
| Tính dẫn nhiệt và dẫn điện. | Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt | Dẫn điện và dẫn nhiệt kém hơn nhôm |
| Nhiệt độ nóng chảy | 660 °C | 1538 °C |
>>> Xem thêm chi tiết kim loại Nhôm là gì? Tại đây.
Tính chất hóa học của kim loại sắt:
Kim loai sắt có thể tác dụng với nước, phi kim, muối để tạo ra các hợp chất:
Tác dụng với nước:
Kim loại sắt phản ứng với nước ở nhiệt độ cao.
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (>570°C)
Fe + H2O → FeO + H2 (>570°C)
Tác dụng với phi kim:
Khi sắt được đun nóng thì nó tác dụng với hầu hết tất cả các phi kim.
Tác dụng với Oxi tạo thành oxit sắt từ:
3Fe + 2O2 → Fe3O4
Tác dụng với một số phi kim khác để tạo thành muối:
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Fe + S → FeS
Tác dụng với axit:
Kim loại sắt tác dụng với HCl, H2SO4 loãng:
Fe + 2HCl loãng → FeCl2 + H2↑
Fe + 2H2SO4 loãng→ FeSO4 + H2↑
Kim loại sắt tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc nóng:
Fe + H2SO4 đ,n → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 6HNO3 đ,n → Fe(NO3)3 + 3NO2 + H2O
Do tính thụ động nên kim loại sắt không tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc nguội.
Tác dụng với muối:
Kim loại sắt tác dụng với muối thì sẽ đẩy kim loại trong muối ra.
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Điều chế kim loại sắt bằng phương pháp nhiệt luyện:
Điều chế kim loại sắt trong công nghiệp bằng phương pháp nhiệt luyện:
Sắt được trích xuất ra các quặng của nó như: hematit (Fe2O3) và magnetit (Fe3O4), bằng cách khử với cacbon(than cốc) trong lò luyện kim sử dụng luồng không khí nóng ở nhiệt độ khoảng 2000 °C.
Các phản ứng xảy ra:
Phản ứng tạo chất khử CO:
2C + O2 → 2CO↑
Phản ứng khử sắt oxit bằng cacbon monoxide:
3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2↑
Hợp kim của sắt:
Sắt nguyên chất rất dễ bị oxi hóa trong không khí hay còn gọi là hiện tượng gỉ sắt, để khắc phục các khuyết điểm của nó thì người ta đã kết hợp nguyên tố sắt với các nguyên tố khác như cacbon hay silic để tạo thành một chất mới có độ bền và độ cứng cao hơn như Gang và Thép:
Gang:
Gang là một hợp kim của kim loại sắt (sắt chiếm hơn 95%) có thành phần chủ yếu là Cacbon (2,14%-4%) và Silic (1%-3%) ngoài ra còn có các nguyên tố khác như: Phốt pho, Lưu huỳnh,…
Gang thường phân thành hai loại phổ biến:
- Gang trắng: là loại gang chứa ít Cacbon hơn gang graphit, C chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C), thường được dùng để luyện thép.
- Gang graphit: chứa các nguyên tử Cacbon ở dạng tự do, gồm ba loại chính là gang xám, gang cầu, gang dẻo.
Gang có tính giòn(ngoại trừ gang dẻo), chống oxi hóa, với điểm nóng chảy tương đối thấp, độ chảy loãng cao, tính đúc tốt, khả năng chịu nén và chống mài mòn tốt gang được ứng dụng rộng rãi trong đời đời sống cho đến các ngành công nghiệp sản xuất như: xoong nồi, ống nước, các chi tiết máy ô tô,..
Thép:
Thép là sự kết hợp của kim loại sắt với nguyên tố Cacbon(0,02%-2,14%) nhằm tăng độ cứng và chịu lực cho vật liệu, chính vì vậy khi hàm lượng Cacbon tăng lên thép trở nên rất giòn nên khi chế tạo thép người ta thường cho thêm các nguyên tố như: Mangan, Crom, Niken,…
Thép thường được phân loại dựa trên hàm lượng Cacbon và các nguyên tố hợp kim khác có trong nó.
Ví dụ: thép cacbon thấp, thép cacbon , thép hợp kim thấp, thép hợp kim vừa,…
Nhờ tính cứng mà thép được ứng dụng vào các công cụ cắt gọt kim loại như: mũi khoan, dao tiện, dao phay, dao bào,…
Ứng dụng của kim loại sắt:
Sắt là vật liệu kim loại được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới, cùng VNJ Precision điểm qua một vài ứng dụng của kim loại sắt trong cuộc sống nhé.
Ứng dụng trong xây dựng: Giàn giáo sắt, chốt, trụ vững, khung cốt thép, lưới an toàn…
Ngành giao thông vận tải: Cầu vượt, cầu đi bộ, cầu bắc qua sông, đường ray xe lửa, cột đèn đường, khung sườn của tàu hỏa, ô tô, xe máy,…
Ứng dụng trong ngành cơ khí: Sử dụng làm các chi tiết máy và công cụ gia công kim loại dao tiện, dao phay, mũi khoan,..
Ứng dụng trong hàng tiêu dùng: Bàn ghế, xoong nồi, thùng rác, kệ sắt, móc treo quần áo, tủ đựng quần áo, chén dĩa,..
Gia công kim loại sắt tại VNJ precision:
Với những ứng dụng tuyệt vời mà kim loại sắt mang lại cho đời sống của chúng ta, chúng tôi có những dịch vụ gia công sắt như:
- Gia công chi tiết máy trên vật liệu sắt.
- Gia công cắt gọt kim loại sắt theo phương pháp tiện CNC và Phay CNC
- Ni hóa (Niken hóa) trên vật liệu sắt SS400, S45C, S506,…
- Nhuộm đen vật liệu sắt SS400, S45C, S506,…
- Mạ kẽm trắng trên vật liệu sắt SS400, S45C, S506
Nếu bạn đang tìm một công ty gia công cơ khí chính xác trên vật liệu sắt uy tín thì hãy liên hệ ngay với chúng tôi. Tại VNJ precision – công ty chuyên gia công cơ khí chính xác với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực, đội ngũ nhân viên lành nghề, tâm huyết, máy móc hiện đại 100% nhập khẩu từ Nhật Bản, chúng tôi tin chắc rằng chúng tôi có thể làm hài lòng bạn.
Như vậy trên đây là những chia sẻ của VNJ Precision về sắt là gì? Từ khái niệm, tính chất vật lý cho đến ứng dụng của nó. Chúng tôi mong rằng bài viết trên đây sẽ giúp ích cho bạn.
