लौह धातु: संरचना, प्रकार, विशेषताएँ - रसायन विज्ञान - 2025

लौह धातु लोहा (Fe) के साथ-साथ अन्य धातुओं इसकी मिश्र करने के लिए कुछ लाभकारी गुण देने के लिए जोड़ रहे हैं कि की थोड़ी मात्रा युक्त होते हैं। हालांकि विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों में लोहा मौजूद हो सकता है, +2 (फेरस) और +3 (फेरिक) सबसे आम हैं।

हालांकि, शब्द "फेरस" सामग्री में इसकी ऑक्सीकरण स्थिति की परवाह किए बिना लोहे की उपस्थिति को संदर्भित करता है। लोहा पृथ्वी की पपड़ी में चौथा सबसे प्रचुर तत्व है, लेकिन विश्व स्तर पर यह मुख्य पृथ्वी तत्व है। इसलिए, ऐतिहासिक और औद्योगिक रूप से, लौह धातुओं ने मनुष्य के विकास में भाग लिया है।

यह अपने महान बहुतायत और परिवर्तनीय गुणों के कारण मामला रहा है। ये लौह धातु खनिज स्रोतों से लोहे के निष्कर्षण से शुरू होती हैं, जैसे: हेमटिट (Fe ₂ O ₃), मैग्नेटाइट (Fe ₃ O ₄) और siderite (FeCO ₃)। प्रदर्शन के कारण, ये ऑक्साइड आयरन प्रसंस्करण में सबसे अधिक वांछित हैं।

शीर्ष छवि एक गरमागरम कच्चा लोहा "आग की जीभ" दिखाती है। सभी लौह धातुओं में से, सबसे महत्वपूर्ण लौह मिश्र धातु में कार्बन की थोड़ी मात्रा होती है: स्टील।

संरचना

क्योंकि लौह लौह धातुओं का मुख्य घटक है, उनकी संरचनाएं उनके शुद्ध ठोस के क्रिस्टलीय विकृति से युक्त होती हैं।

नतीजतन, लौह जैसे लौह मिश्र धातु लोहे की क्रिस्टल व्यवस्था में अन्य परमाणुओं के अंतरालीय समावेशन से अधिक कुछ नहीं हैं।

यह क्या व्यवस्था है? आयरन अपने चुंबकीय गुणों को बदलते हुए तापमान के आधार पर एलोट्रोप्स (विभिन्न ठोस संरचनाएं) बनाता है। इस प्रकार, कमरे के तापमान पर यह एक बीसीसी व्यवस्था प्रस्तुत करता है, जिसे अल्फा-आयरन (बाईं ओर क्यूब, शीर्ष छवि) के रूप में भी जाना जाता है।

दूसरी ओर, उच्च तापमान (912-1394 ()C)) की एक सीमा में, यह व्यवस्था ccp या fcc: लोहे-गामा (दाईं ओर घन) को प्रकट करता है। एक बार जब यह तापमान पार हो जाता है, तो लौह बीसीसी फॉर्म में अंत में पिघल जाता है।

अल्फा-गामा संरचना में इस परिवर्तन को चरण परिवर्तन के रूप में जाना जाता है। गामा चरण कार्बन परमाणुओं को "फंसाने" में सक्षम है, जबकि अल्फा चरण नहीं है।

इस प्रकार, स्टील के मामले में, इसकी संरचना को कार्बन परमाणु के आसपास के लोहे के परमाणुओं के सेट के रूप में देखा जा सकता है।

इस तरह, लौह धातुओं की संरचना लोहे के चरणों और ठोस में अन्य प्रजातियों के परमाणुओं के वितरण पर निर्भर करती है।

विशेषताएँ और गुण

शुद्ध लोहा एक नरम और बहुत नमनीय धातु है, जो बाहरी कारकों से जंग और ऑक्सीकरण के लिए अत्यधिक संवेदनशील है। हालांकि, जब इसमें किसी अन्य धातु या कार्बन के अलग-अलग अनुपात शामिल होते हैं, तो यह नई विशेषताओं और गुणों को प्राप्त करता है।

वास्तव में, यह ये परिवर्तन हैं जो लौह धातुओं को असंख्य अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी बनाते हैं।

चमकदार मिश्र धातु आमतौर पर चमकीले भूरे रंग और चुंबकीय गुणों के साथ मजबूत, टिकाऊ और सख्त होते हैं।

उदाहरण

लोहा या मीठा लाया

इसमें कार्बन सामग्री 0.03% से कम है। यह रंग में चांदी है, आसानी से जंग लगाता है और आंतरिक रूप से दरार करता है। इसके अलावा, यह नमनीय और मोल्ड करने योग्य है, बिजली का एक अच्छा कंडक्टर और वेल्ड करने के लिए मुश्किल है।

यह लौह धातु का प्रकार है जिसका उपयोग सबसे पहले मनुष्य ने हथियारों, बर्तनों और इमारतों के निर्माण में किया था। वर्तमान में इसका उपयोग प्लेटों, रिवेट्स, ट्रेलेज़ आदि में किया जाता है। चूंकि यह एक अच्छा विद्युत चालक है, इसलिए इसका उपयोग इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के मूल में किया जाता है।

कच्चा लोहा या कच्चा लोहा

प्रारंभिक ब्लास्ट फर्नेस उत्पाद में, इसमें 3-4% कार्बन और अन्य तत्वों जैसे सिलिकॉन, मैग्नीशियम और फास्फोरस के निशान होते हैं। इसका मुख्य उपयोग अन्य लौह धातुओं के उत्पादन में हस्तक्षेप करना है।

शुद्ध लोहा

यह चुंबकीय गुणों के साथ एक धूसर-सफेद धातु है। इसकी कठोरता के बावजूद, यह नाजुक और भंगुर है। इसका गलनांक उच्च होता है (1500.C।) और यह शीघ्रता से ऑक्सीकरण करता है।

यह एक अच्छा विद्युत कंडक्टर है, यही कारण है कि इसका उपयोग विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक घटकों में किया जाता है। अन्यथा यह कम उपयोग का है।

कच्चा या कच्चा लोहा (ढलाई)

उनके पास एक उच्च कार्बन सामग्री है (1.76% और 6.67% के बीच)। वे स्टील की तुलना में कठिन हैं, लेकिन अधिक भंगुर हैं। वे शुद्ध लोहे की तुलना में 1100.C के आसपास कम तापमान पर पिघलते हैं।

क्योंकि यह मोल्ड करने योग्य है, इसलिए इसका उपयोग विभिन्न आकारों और जटिलता के टुकड़ों के निर्माण के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार के लोहे में, ग्रे प्रकार के कच्चा लोहा का उपयोग किया जाता है, जो इसे स्थिरता और मोल्डबिलिटी देता है।

उनके पास स्टील की तुलना में जंग के लिए एक उच्च प्रतिरोध है। इसके अलावा, वे सस्ते और घने हैं। वे अपेक्षाकृत कम तापमान पर तरलता पेश करते हैं, जिससे सांचे भरने में सक्षम होते हैं।

उनके पास अच्छे संपीड़न गुण भी हैं, लेकिन वे भंगुर हैं और झुकने से पहले टूट जाते हैं, इसलिए वे बहुत विस्तृत टुकड़ों के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

सलेटी लोहा

यह सबसे आम कच्चा लोहा है, ग्रे ग्रे की उपस्थिति के कारण इसका ग्रे रंग है। इसमें 2.5% और 4% के बीच कार्बन एकाग्रता है; इसके अतिरिक्त, इसमें ग्रेफाइट को स्थिर करने के लिए 1-3% सिलिकॉन होता है।

इसमें अत्यधिक कच्चा लोहा होने के साथ बुनियादी कच्चा लोहा के कई गुण हैं। यह अनम्य है और तोड़ने से कुछ समय पहले झुकता है।

डक्टिल आयरन

कार्बन को गोलाकार ग्रेनाइट के रूप में, 3.2% और 3.6% के बीच एकाग्रता में जोड़ा जाता है। ग्रेफाइट का गोलाकार आकार इसे ग्रे आयरन की तुलना में अधिक प्रभाव प्रतिरोध और कुटिलता देता है, जिससे इसे विस्तृत और धारित डिजाइनों में उपयोग करने की अनुमति मिलती है।

स्टील्स

कार्बन सामग्री 0.03% और 1.76% के बीच। इसके गुणों में कठोरता, तप और भौतिक प्रयासों का प्रतिरोध है। सामान्य तौर पर वे आसानी से जंग खा जाते हैं। वे वेल्ड करने योग्य हैं और फोर्जिंग या यंत्रवत् में संसाधित किए जा सकते हैं।

उनमें कास्ट आयरन की तुलना में अधिक कठोरता और तरलता कम होती है। इस कारण से उन्हें साँचे में बहने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है।

स्टील और उसके अनुप्रयोग

स्टील कई प्रकार के होते हैं, जिनमें से प्रत्येक विभिन्न अनुप्रयोगों के साथ होता है:

कार्बन या निर्माण स्टील

कार्बन सांद्रता चार रूपों को स्थापित कर सकती है: सौम्य स्टील (0.25% कार्बन), अर्ध-मीठा स्टील (0.35% कार्बन), अर्ध-कठोर स्टील (0.45% कार्बन) और हार्ड (0.5%))।

यह उपकरण, स्टील शीट, रेलवे वाहन, नाखून, शिकंजा, ऑटोमोबाइल और नौकाओं के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

सिलिकॉन स्टील

जिसे इलेक्ट्रिकल स्टील या मैग्नेटिक स्टील भी कहा जाता है। इसकी सिलिकॉन सांद्रता 1% और 5% के बीच भिन्न होती है, Fe 95% और 99% के बीच भिन्न होता है, और कार्बन में 0.5% होता है।

इसके अलावा, मैंगनीज और एल्यूमीनियम की मामूली मात्रा को जोड़ा जाता है। इसमें बड़ी कठोरता और उच्च विद्युत प्रतिरोध है। इसका उपयोग मैग्नेट और विद्युत ट्रांसफार्मर के निर्माण में किया जाता है।

जस्ती इस्पात

यह एक जस्ता कोटिंग के साथ लेपित है जो इसे जंग और जंग से बचाता है। इसलिए, पाइप भागों और उपकरणों के निर्माण के लिए यह उपयोगी है।

स्टेनलेस स्टील

इसमें Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) और C (0.2%) की संरचना है। यह जंग और जंग के लिए प्रतिरोधी है। इसका उपयोग कटलरी के उत्पादन के साथ-साथ कटिंग सामग्री में भी किया जाता है।

मैंगनीज स्टील

इसकी संरचना Mn (10-18%), Fe (82-90%) और C (1.12%) है। यह पहनने के लिए कठिन और प्रतिरोधी है। ट्रेन की पटरियों, तिजोरियों और कवच पर उपयोग किया जाता है।

इन्वार स्टील

इसमें 36% नी, 64% Fe और 0.5% कार्बन है। इसमें विस्तार का गुणांक कम है। इसका उपयोग संकेतक तराजू के निर्माण में किया जाता है; उदाहरण के लिए: टेप उपाय।

संदर्भ

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