Ciężar właściwy żelaza, właściwości, zastosowanie i tabela wartości
Żelazo jest pierwiastkiem ósmej grupy pobocznej układu okresowego i jednym z najczęściej występujących metali w skorupie ziemskiej, zajmując miejsce tuż po aluminium. W prostej postaci jest kowalnym metalem o białej barwie ze srebrzystym odcieniem. Materiał ten łatwo wchodzi w reakcje chemiczne, szczególnie w procesach korozji zachodzących na powietrzu przy podwyższonej wilgotności i temperaturze. W czystym tlenie żelazo może się palić, a w stanie drobno rozproszonym może samorzutnie zapalać się na powietrzu.
W praktyce pod nazwą żelazo często rozumie się różne jego stopy zawierające domieszki do około 0,8%. Domieszki poprawiają plastyczność i miękkość czystego metalu. Najczęściej stosuje się stopy z węglem: stale o zawartości węgla do 2,14% oraz żeliwa o zawartości węgla powyżej 2,14%. Używa się także stopów z dodatkami metali stopowych. W czystej postaci żelazo rzadko występuje w przyrodzie, częściej jako składnik meteorytów żelazowo-niklowych.
Tabela ciężaru właściwego żelaza
Ponieważ żelazo jest materiałem złożonym, samodzielne obliczenie jego ciężaru właściwego w warunkach polowych nie jest praktyczne. Takie pomiary wykonuje się w specjalistycznych laboratoriach. Średni ciężar właściwy żelaza jest jednak znany i wynosi około 7,874 g/cm³.
Dla uproszczenia obliczeń poniżej przedstawiono tabelę z wartościami ciężaru właściwego żelaza oraz jego masy w zależności od jednostek miary.
Tabela masy żelaza
| Materiał | Ciężar właściwy (g/cm³) | Masa 1 m³ (kg) |
| Żelazo | 7,874 | 7874 |
Właściwości żelaza
Żelazo jest typowym metalem o białej barwie ze srebrzystym i szarawym odcieniem. Ma dobrą plastyczność, wyraźne właściwości magnetyczne i silnie zmienia swoje właściwości pod wpływem domieszek. Charakterystyczną cechą żelaza jest magnetyzm.
Żelazo występuje w kilku odmianach krystalicznych:
- Alfa-żelazo. Odmiana o właściwościach ferromagnetycznych i sieci przestrzennie centrowanej. W takim stanie żelazo występuje do temperatury 769 °C.
- Beta-żelazo. Różni się od poprzedniej odmiany głównie właściwościami magnetycznymi i parametrami sieci. Stan ten występuje w zakresie od 769 do 917 °C.
- Gamma-żelazo. Różnica polega na budowie sieci krystalicznej, która przechodzi z przestrzennie centrowanej w ściennie centrowaną. Odmiana ta występuje w temperaturze od 917 do 1394 °C.
- Delta-żelazo. Różni się parametrami sieci i powstaje powyżej 1394 °C.
Około 95% produkcji metalurgicznej przypada na żelazo, co czyni je jednym z najważniejszych metali na świecie. Do głównych kierunków zastosowania należą:
- wykorzystanie żelaza jako podstawowego składnika żeliwa i stali,
- stosowanie w stopach z udziałem innych składników,
- użycie tlenków żelaza do produkcji długotrwałych nośników pamięci komputerowej,
- stosowanie proszku żelaza jako tonera w drukarkach laserowych czarno-białych,
- produkcja silników elektrycznych i transformatorów,
- wykorzystanie w procesie trawienia płytek drukowanych.
Najczęstsze pytania
Czy gęstości materiału żelaza można używać do dokładnych obliczeń?
Wartości gęstości i masy materiału żelaza w tym artykule są wartościami referencyjnymi. Nadają się do wstępnych szacunków, ale obliczenia projektowe, budowlane, produkcyjne i inne obliczenia krytyczne trzeba sprawdzać na podstawie norm, kart technicznych materiału albo wyników pomiarów.
Dlaczego rzeczywista masa materiału żelaza może różnić się od tabeli?
Rzeczywista masa materiału żelaza zależy od składu, wilgotności, temperatury, porowatości, wielkości frakcji, klasy materiału i warunków pomiaru. Dlatego rzeczywiste wartości mogą różnić się od średnich danych tabelarycznych.
Jak obliczyć masę materiału żelaza na podstawie gęstości?
Do obliczenia orientacyjnego użyj wzoru: masa = gęstość x objętość. Jeśli gęstość materiału żelaza jest podana w kg/m³, a objętość w m³, wynik będzie w kilogramach.