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        走進鐵的世界

        2015-05-30 10:48:04尹濤
        天天愛科學 2015年8期
        關鍵詞: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)現和利用鐵卻比銅要晚很多。這是因為天然的單質狀態(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(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)現的鐵是從天空落下來的鐵隕石,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鐵的時候,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治地位。鐵的發(fā)現和大規(guī)模使用,是人類發(fā)展史上的一個光輝里程碑,它把人類從石器時代、青銅器時代帶進鐵器時代,推動了人類文明的發(fā)展。在今天的日常生活里,鐵可以算是最有用、最廉價、最豐富、最重要的金屬。在現代工業(yè)中,鐵的用途更為廣泛,一個國家的鋼鐵年產量代表了該國的工業(yè)現代化水準。

        鐵不僅僅在人們的日常生活以及工業(yè)生產中廣泛存在,而且它還存在于人的身體中,并起著非常重要的作用。人體內的血紅細胞中含有鐵原子,這個鐵原子像一個郵遞員,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)點很多,但它有一個缺點讓它飽受詬病,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、操場上的體育設施等。鐵生銹不僅僅是讓鐵制品變得難看,更重要的是鐵制品會慢慢地被腐蝕(吃掉)。據估算,全球每年因為鐵生銹要損失數十億美元。

        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。這些金屬保護了里面的鐵,讓它不與水和氧氣接觸,避免生銹。

        根據鐵中含碳量的不同,鐵分為生鐵、熟鐵和鋼。生鐵含碳量高,堅硬耐磨,但沒有延展性,不能鍛造;熟鐵含碳量低,韌性很強,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,既剛硬又強韌,成為現代工業(yè)重要的材料,譬如建造跨海的鋼鐵大橋。

        鐵質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為含有鐵原子也變得有了磁性,但是一旦磁石拿走后,鐵釘的磁性就會消失。

        (責任編輯 楊朝旭)

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