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        走進(jìn)鐵的世界

        2015-05-30 10:48:04尹濤
        天天愛科學(xué) 2015年8期
        關(guān)鍵詞:磁石含碳量生鐵

        尹濤

        看看你的身邊都有哪些東西是鐵構(gòu)成或做成的。鉛筆刀、叉子、湯勺、剪刀、回形針、電梯、建筑工地上的鋼筋、路上行駛的汽車……我想你是列不完的,鐵作為一種金屬,已經(jīng)完全滲透到我們的生活中了。鐵元素是地球上分布最廣的金屬之一,約占地殼質(zhì)量的5.1%,僅次于氧、硅和鋁元素,居第四位。

        鐵元素雖然在自然界中分布極為廣泛,但人類發(fā)現(xiàn)和利用鐵卻比銅要晚很多。這是因?yàn)樘烊坏膯钨|(zhì)狀態(tài)的鐵在地球上非常稀少,大部分鐵是以化合物的形式存在于鐵礦石中。另外,由于鐵的熔點(diǎn)(1538℃)又比銅(1084.6℃)高得多,就使得它比銅更難于熔煉。人類最早發(fā)現(xiàn)的鐵是從天空落下來(lái)的鐵隕石,鐵隕石中含鐵的百分比很高,是鐵、鎳、鈷等金屬的混合物。在熔化鐵礦石的方法問世之前,人類不可能大量地獲得單質(zhì)鐵的時(shí)候,鐵一直被視為一種帶有神秘性的最珍貴的金屬。

        從距今至少5000年起,埃及人開始使用鐵。到公元前1000年左右,鐵制器物才取代了銅制器物在日常用具中占統(tǒng)治地位。鐵的發(fā)現(xiàn)和大規(guī)模使用,是人類發(fā)展史上的一個(gè)光輝里程碑,它把人類從石器時(shí)代、青銅器時(shí)代帶進(jìn)鐵器時(shí)代,推動(dòng)了人類文明的發(fā)展。在今天的日常生活里,鐵可以算是最有用、最廉價(jià)、最豐富、最重要的金屬。在現(xiàn)代工業(yè)中,鐵的用途更為廣泛,一個(gè)國(guó)家的鋼鐵年產(chǎn)量代表了該國(guó)的工業(yè)現(xiàn)代化水準(zhǔn)。

        鐵不僅僅在人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中廣泛存在,而且它還存在于人的身體中,并起著非常重要的作用。人體內(nèi)的血紅細(xì)胞中含有鐵原子,這個(gè)鐵原子像一個(gè)郵遞員,把氧氣從肺攜帶到心臟和大腦,然后把二氧化碳帶回肺中呼出。

        能提煉出鐵的鐵礦石有赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦,前三種礦石鐵含量高,而后兩種含鐵量則比較低。

        鐵的優(yōu)點(diǎn)很多,但它有一個(gè)缺點(diǎn)讓它飽受詬病,那就是生銹。鐵生銹在日常生活中隨處可見,例如下水道的井蓋、操場(chǎng)上的體育設(shè)施等。鐵生銹不僅僅是讓鐵制品變得難看,更重要的是鐵制品會(huì)慢慢地被腐蝕(吃掉)。據(jù)估算,全球每年因?yàn)殍F生銹要損失數(shù)十億美元。

        為了防止鐵生銹,人們想出了很多辦法,例如給鐵制品表面涂刷阻銹劑或油漆。另外,還有一種辦法是給鐵表面遮鍍上一層其他金屬,如鍍鋅、鍍錫和鍍鉻等。這些金屬保護(hù)了里面的鐵,讓它不與水和氧氣接觸,避免生銹。

        根據(jù)鐵中含碳量的不同,鐵分為生鐵、熟鐵和鋼。生鐵含碳量高,堅(jiān)硬耐磨,但沒有延展性,不能鍛造;熟鐵含碳量低,韌性很強(qiáng),可以鍛打成形,但硬度不夠;鋼的含碳量適中,兼具生鐵和熟鐵的優(yōu)點(diǎn),既剛硬又強(qiáng)韌,成為現(xiàn)代工業(yè)重要的材料,譬如建造跨海的鋼鐵大橋。

        鐵質(zhì)的東西能被磁石吸引,用磁石可以收集釘子、回形針甚至是沙子里的鐵屑。被磁石吸引的釘子因?yàn)楹需F原子也變得有了磁性,但是一旦磁石拿走后,鐵釘?shù)拇判跃蜁?huì)消失。

        (責(zé)任編輯 楊朝旭)

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