09. Применение железа и его сплавов

Данный урок посвящён изучению темы «применение железа и его сплавов». Из материалов урока Вы узнаете, почему чистое железо практически не используется, а применяются сплавы этого металла. Учитель расскажет о различиях в составе и свойствах сплавов железа с углеродом, областях их применения.

Железо люди используют с древнейших времён. Однако железо в присутствии кислорода и воды легко подвергается коррозии. Поэтому чистое железо практически не используется, а применяются различные сплавы этого металла.

Сплавы железа с углеродом - это чугуны и стали. Эти сплавы классифицируются по содержанию в них углерода. В чугунах содержание углерода от 2 до 4 % по массе, в небольших количествах в нём содержатся кремний, марганец, фосфор и сера. 

Из-за содержания большого количества углерода чугун хрупок, и его нельзя ковать. Из чугуна отливают тяжёлые детали станков, машин, маховики, разнообразные плиты, красивые чугунные решётки и другие декоративные изделия. Из чугуна делают посуду, которая не подгорает при нагревании в печах открытым пламенем. Это и чугунки, и тяжёлые чугунные сковородки. 

В сталях содержание всех примесей меньше, чем в чугунах. В зависимости от того, какие добавки определяют свойства стали, сталь подразделяется на углеродистую и легированную Свойства углеродистой стали определяются содержание углерода. Если массовая доля углерода в стали менее 0,3 %, то её называют малоуглеродистой. Из малоуглеродистой стали изготавливают кровельное железо, стальные листы, кузова легковых автомобилей.

Среднеуглеродистая сталь содержит около 0,65 % углерода и служит для  изготовления рельсов, труб, проволоки, деталей машин. Высокоуглеродистая сталь содержит от 0,65 % до 2 % углерода. Из неё изготавливают различные инструменты.

Если сталь нагреть до температуры 500–700 °С, а затем быстро охладить, получается закалённая сталь, отличающаяся особой твёрдостью. Из закалённой стали изготавливают топоры, пилы, рубанки, кухонные и охотничьи ножи и другие инструменты.

Для придания стали особых свойств в неё добавляют легирующие добавки. Добавление кремния приводит к увеличению эластичности, марганца – вязкости, вольфрама – твёрдости. Комбинируя различные добавки, получают специальные легированные стали. Наиболее ценные свойства легированных сталей – твёрдость, жаропрочность, устойчивость к агрессивным средам – определяют их чрезвычайно широкое применение.

Хромоникелевые стали используется для изготовления химических реакторов, молибденовые – дробильных установок, титановые – деталей самолётов и ракет, вольфрамовые – нитей электрических ламп накаливания.

Широкое применение нашли нержавеющие стали – это сплавы железа, содержащие около 18 % хрома и 9 % никеля. Её антикоррозийные свойства появляются благодаря наличию на поверхности металла слоя оксида хрома. Этот защитный слой очень устойчив и даже после механического или химического повреждения быстро приобретает свой прежний вид, и антикоррозийные качества металла остаются без изменений.

Список рекомендованной литературы

1. Оржековский П. А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. – М.: АСТ: Астрель, 2007 (§30)

2. Оржековский П. А. Химия: 9-ый класс: учеб для общеобр. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, М. М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013 (§35)

3. Рудзитис Г. Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009.

4. Хомченко И. Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В. А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.

Проверь себя

1. с. 239-240 № 5, 8 из учебника П. А. Оржековского «Химия: 9-ый класс» / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, М. М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013.