工業(yè)中金屬的來(lái)源有兩個(gè):一是金屬礦石,二是廢金屬。前者是天然資源,后者是回收的再生資源。如果工業(yè)中多用廢金屬,少用金屬礦石,那么,將不僅有利于保存金屬礦產(chǎn)資源,而且還有利于減少?gòu)U金屬的環(huán)境排放,起到改善環(huán)境的作用 。
近些年來(lái),在歐洲各國(guó),掀起了廢金屬資源利用的熱潮 ,并收到了很好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在中國(guó),伴隨循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的實(shí)施 ,廢金屬物質(zhì)的循環(huán)利用也將成為工業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。但是,要做到這一點(diǎn),首先需要有充足的廢金屬資源。
目前,世界各國(guó)的廢金屬資源的實(shí)際情況差別很大,有的國(guó)家,比如美國(guó),廢金屬資源較充足,可以大力發(fā)展再生金屬業(yè);而有的國(guó)家,比如中國(guó),廢金屬資源不足,再生金屬業(yè)難以為繼。由此可見(jiàn),廢金屬資源還決定著一個(gè)國(guó)家冶煉業(yè)的總體結(jié)構(gòu) 。
物理性質(zhì)
外觀與形狀:純鐵是帶有銀白色金屬光澤的金屬晶體,通常情況下呈灰色到灰黑高純鐵絲色無(wú)定形細(xì)?;蚍勰?。
有良好的延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。
有很強(qiáng)的鐵磁性,屬于磁性材料。
比熱容為460J/(kg·℃)。
聲音在鐵中的傳播速率:5120m/s。
純鐵質(zhì)地軟,不過(guò)如果是鐵與其他金屬的合金或者是摻有雜質(zhì)的鐵,通常情況下熔點(diǎn)降低,硬度增大。
晶體結(jié)構(gòu):面心立方和體心立方。
鐵的相對(duì)原子質(zhì)量為55.85,基態(tài)原子電子排布式為:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d64s2。 [5] (粗體部分是價(jià)電子)
化學(xué)性質(zhì)
鐵是工業(yè)部門不可缺少的一種金屬。鐵與少量的碳制成合金——鋼,磁化之后不易去磁,是優(yōu)良的硬磁材料,同時(shí)也是重要的工業(yè)材料,并且也作為人造磁的主要原料。鐵有多種同素異形體。
鐵是比較活潑的金屬,在金屬活動(dòng)順序表里排在氫的前面,化學(xué)性質(zhì)比較活潑,是一種良好的還原劑。鐵在空氣中不能燃燒,在氧氣中卻可以劇烈燃燒。
鐵是變價(jià)元素,0價(jià)只有還原性,+6價(jià)只有氧化性,+2,+3價(jià)既有還原性又有氧化性。在置換反應(yīng)中一般顯+2價(jià),但有少數(shù)顯+3價(jià),如溴化亞鐵和過(guò)量氯氣反應(yīng):
常溫時(shí),鐵在干燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質(zhì)起反應(yīng),若有雜質(zhì),在潮濕的空氣中易銹蝕;在有酸、堿或鹽的溶液存在的濕空氣中生銹更快。在高溫時(shí),則劇烈反應(yīng),如鐵在氧氣中燃燒,生成Fe3O4,赤熱的鐵和水蒸氣起反應(yīng)也生成Fe3O4。加熱時(shí)均能同鹵素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成+2和+3價(jià)氧化物外,還有復(fù)合氧化物Fe3O4(磁鐵的主要成分)生成。
又名風(fēng)鋼或鋒鋼,又稱白鋼。意思是淬火時(shí)即使在空氣中冷卻也能硬化,并且很鋒利。它是一種成分復(fù)雜的合金鋼,含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達(dá)10~25%左右。它在高速切削產(chǎn)生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度,HRC能在60以上。這就是高速鋼主要的特性——紅硬性。而碳素工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火后,在室溫下雖有很高的硬度,但當(dāng)溫度高于200℃時(shí),硬度便急劇下降,在500℃硬度已降到與退火狀態(tài)相似的程度,完全喪失了切削金屬的能力,這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用。而高速鋼由于紅硬性好,彌補(bǔ)了碳素工具鋼的致命缺點(diǎn),可以用來(lái)制造切削工具。