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

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. W temperaturze pokojowej żelazo ma sieć regularną przestrzennie centrowaną i jest ferromagnetyczne poniżej punktu Curie, około 770 °C. Ta struktura pozostaje stabilna do około 912 °C.
• Beta-żelazo. To historyczna nazwa niemagnetycznego stanu alfa-żelaza powyżej punktu Curie; nie powstaje wtedy osobna nowa sieć krystaliczna.
• Gamma-żelazo. W zakresie około 912-1394 °C żelazo ma sieć regularną ściennie centrowaną.
• Delta-żelazo. Powyżej około 1394 °C i aż do topnienia żelazo ponownie ma sieć regularną przestrzennie centrowaną.

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.