生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高,生铁又硬又脆是因为它含碳 铁的含碳量越高,硬度如何变化

知源网 21 0

大家好,生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高相信很多的网友都不是很明白,包括生铁又硬又脆是因为它含碳 铁的含碳量越高,硬度如何变化也是一样,不过没有关系,接下来就来为大家分享关于生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高和生铁又硬又脆是因为它含碳 铁的含碳量越高,硬度如何变化的一些知识点,大家可以关注收藏,免得下次来找不到哦,下面我们开始吧!

生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高,生铁又硬又脆是因为它含碳 铁的含碳量越高,硬度如何变化-第1张图片-知源网

一、铁器如何鉴定它的年代

青铜是人类历史上一项伟大发明,它以红铜为主要成分,加入锡的合金。加锡的目的,是为了降低铜的熔点,加强铜液的流动性以便于铸造,并可加强合金的硬度。由于锡矿的产地有限,开采和冶炼需要一定的技术,因而青铜器的制作往往限于小件或珍贵的兵器、器皿,一般工具仍以石器为限。同时往往出现以铅代锡,或使用铜、锡、铅的三元合金;但合金的硬度较软,不适于实用。青铜器时代是继承新石器时代而发展的,但在一些边缘地区,新石器时代处于停滞阶段,没有经过青铜时代就直接过渡到铁器时代,如日本的弥生时代,美洲和大洋洲便是如此。非洲也有不少类似的例子。这也是金属治铸史上最早的合金。青铜发明后,立刻盛行起来,从此人类历史也就进入新的阶段-青铜时代。

中国使用铜的历史年代久远。大约在六、七千年以前我们的祖先就发现并开始使用铜。1973年陕西临潼姜寨遗址曾出土一件半圆型残铜片,经鉴定为黄铜。1975年甘肃东乡林家马家窑文化遗址(约公元前3000左右)出土一件青铜刀,这是目前在中国发现的最早的青铜器,是中国进入青铜时代的证明。相对西亚、南亚及北非于距今约6500年前先后进入青铜时代而言,中国青铜时代的到来较晚,但却不能否认它是独立起源的,因为中国存在一个铜器与石器并用时代,年代距今约为5500~4500年。中国在此基础上发明青铜合金,与世界青铜器发展模式相同,因而可以排除中国青铜器是由境外传播而来之说。

“国之大事,在祀及戎”。对于中国先秦中原各国而言,最大的事情莫过于祭祀和对外战争。作为代表当时最先进的金属治炼、铸造技术的青铜,也主要用在祭祀礼仪和战争上。夏、商、周三代所发现的青铜器,其功能(用)均为礼仪用具和武器以及围绕二者的附属用具,这一点与世界各国青铜器有区别,形成了具有中国传统特色的青铜器文化体系。

一般把中国青铜器文化的发展划分为三大阶段,即形成期、鼎盛时期和转变期。形成期是指龙山时代,距今4500~4000年;鼎盛期即中国青铜器时代,时代包括夏、商、西周、春秋及战国早期,延续时间约一千六百余年,也就是中国传统体系的青铜器文化时代;转变时期指战国末期-秦汉时期,青铜器已逐步被铁器取代,不仅数量上大减,而且也由原来礼乐兵器及使用在礼仪祭祀,战争活动等等重要场合变成日常用具,其相应的器别种类、构造特征、装饰艺术也发生了转折性的变化。

距今4500~4000年龙山时代,相当于尧舜禹传说时代。古文献上纪载当时人们已开始冶铸青铜器。黄河、长江中下游地区的龙山时代遗址里,经考古发掘,在几十处遗址里发现了青铜器制品。从现有的材料来看,形成期的铜器有以下特点:

1、红铜与青铜器并存,并出现黄铜。甘肃省东乡林家遗址,出土一件范铸的青铜刀;河北省唐山大城山遗址发现两件带孔红铜牌饰;河南省登封王城岗龙山城内出土一件含锡7%的青铜容器残片;山西省襄汾陶寺墓地内出土一件完整铜铃,系红铜;山东胶县三里河遗址出土两件黄铜锥;山东省栖霞杨家圈出土黄铜残片。发现铜质制品数量最多的是甘肃、青海、宁夏一带的齐家文化,有好几处墓地出土刀、锥、钻、环和铜境,有些是青铜,有些是红铜。制作技术方面,有的是锻打的,有的是用范铸造的,比较先进。

2、青铜器品种较少,多属于日常工具和生活类,如刀、锥、钻、环、铜镜、装饰品等。但是应当承认当时人们已能够制造容器。此外,在龙山文化中常见红色或黄色陶鬶,且流口,腹裆部常有模仿的金属柳钉,如果认为这时的铜鬶容器与夏商铜鬶,爵、斝容器功能一样的话,当时的青铜器已经在或开始转向礼器了。

3、一般小遗址也出土铜制品,一般居民也拥青铜制品。此外,这个时期的青铜制品多朴实无饰,就是有纹饰的铜镜也仅为星条纹、三角纹等等的几何文饰,绝无三代青铜器纹饰的神秘感。

鼎盛期即中国青铜器时代,包括夏、商、西周、春秋及战国早期,延续时间约一千六百余年。这个时期的青铜器主要分为礼乐器、兵器及杂器。乐器也主要用在宗庙祭祀活动中。礼器是古代繁文缛节的礼仪中使用的,或陈于庙堂,或用于宴饮、盥洗,还有一些是专门做殉葬的明器。青铜礼器带有一定的神圣性,是不能在一般生活场合使用的。所有青铜器中,礼器数量最多,制作也最精美。礼乐器可以代表中国青铜器制作工艺的最高水平。礼器种类包括烹炊器、食器、酒器、水器和神像类。这一时期的青铜器装饰最为精美,文饰种类也较多。

青铜器最常见花纹之一,是饕餮纹,也叫兽面纹。这种纹饰最早出现在距今五千年前长江下游地区的良渚文化玉器上,山东龙山文化继承了这种纹饰。饕餮纹,本身就有浓厚的神秘色彩。《吕氏春秋·先识》篇内云“周鼎著饕餮,有首无身,食人未咽,害及其身”,故此,一般把这种兽面纹称之为饕餮纹。饕餮纹在二里头夏文化中青铜器上已有了。商周两代的饕餮纹类型很多,有的像龙、像虎、像牛、像羊、像鹿;还有像鸟、像凤、像人的。西周时代,青铜器纹饰的神秘色彩逐渐减退。龙和凤,仍然是许多青铜器花纹的母题。可以说许多图案化的花纹,实际是从龙蛇、凤鸟两大类纹饰衍变而来的。

蝉纹,是商代、西周常见的花纹,到了春秋,还有变形的蝉纹。春秋时代,螭龙纹盛行,逐渐占据了统治地位,把其他花纹差不多都挤掉了。

中国古代青铜器的另一个突出特征是制作工艺的精巧绝伦,显示出古代匠师们巧夺天工的创造才能。用陶质的复合范浇铸制作青铜器的和范法,在中国古代得到充分的发展。陶范的选料塑模翻范,花纹刻制均极为考究,浑铸、分铸、铸接、叠铸技术非常成熟。随后发展出来毋需分铸的失蜡法工艺技术,无疑是青铜铸造工艺的一大进步。

在青铜器上加以镶嵌以增加美观,这种技术很早就出现了。镶嵌的材料,第一种是绿松石,这种绿色的宝石,至今仍应用在首饰上。第二种是玉,有玉援戈,玉叶的矛,玉刃的斧钺等。第三种陨铁,如铁刃铜钺,铁援铜刃,经鉴定,铁刃均为硕铁。第四种是嵌红铜,用红铜来组成兽形花纹。春秋战国时也有用金、银来镶嵌装饰的青铜器。

东周时代,冶铸技术发展较高,出现了制造青铜器的技术总结性文献《考工记》。书中对制作钟鼎、斧斤、弋戟等各种器物所用青铜中铜锡的比例作了详细的规定。由于战争频繁,兵器铸造得到了迅速发展。特别是吴、越的宝剑,异常锋利,名闻天下,出现了一些著名的铸剑的匠师,如干将,欧治子等人。有的宝剑虽已在地下埋藏两千多年,但仍然可以切开成叠的纸张。越王勾践剑等一些剑,其表面经过一定的化学处理,形成防锈的菱形、鳞片形或火焰形的花纹,异常华丽。

中国青铜器还有一特点,就是迄今为止没有发现过任何肖像。不少的青铜器用人的面形作为装饰品,如人面方鼎、人面钺等,但这些人面都不是什么特定人物的面容。更多的器物是人的整体形象,如人形的灯或器座;或者以人的整体作为器物的一部分,如钟架有佩剑人形举手托住横梁,铜盘下有几个人形器足之类,这些人形大部分是男女待从的装束,而且也不是特定婢奴的肖像。四川广汉三星堆出土的立体像、人头像,大小均超过正常人,均长耳突目,高鼻阔口,富于神秘色彩,应是神话人物。

商周青铜器中数以万计的铜器留有铭文,这些文字,现在一般叫金文。对于历史学者而言起着证史、补史的作用。

中国青铜器的铭文,文字以铸成者为多。凹入的字样,称为阴文,少数文字凸起,称阳文。商代和西周,可以说铭文都是铸成的,只有极个别用锋利的工具刻字的例子。

西周晚期,开始出现完全是刻成的铭文。战国中期,大多数铭文已经是刻制的,连河北省平山中山王汉墓的三件极为典重的礼器,都是契刻而成,其刀法异常圆熟,有很高的艺术价值。

古人认为青铜器极其牢固,铭文可以传流不朽,因此要长期流传的事项必须铸在青铜物之上。因此,铭文已成为今天研究古代历史的重要材料。

转变时期一般指战国末年至秦汉末年这一时期。经过几百年的兼并战争及以富国、强兵为目的的政治、经济、文化改革,以郡县制取代分封制,具有中央集权性质的封建社会最终建立,传统的礼仪制度已彻底瓦解,铁制品已广泛使用。社会各领域均发生了翻天覆地的变化。

青铜器在社会生活中的地位逐渐下降,器物大多日用化,但是具体到某些青铜器,精美的作品还是不少的。如在陕西临潼秦始皇陵掘获的两乘铜车马。第一乘驾四马,车上有棚,御者为坐状。这两乘车马均为青铜器铸件构成,大小与实际合乎比例,极其精巧。车马上还有不少金银饰件,通体施以彩绘。第二乘马,长3.17、高1.06米,可以说是迄今发掘到的形制巨大、结构又最复杂的青铜器。

到了东汉末年,陶瓷器得到较大发展,在社会生活中的作用日益重要,从而把日用青铜器皿进一步从生活中排挤出去。至于兵器,工具等方面,这时铁器早已占了主导地位。隋唐时期的铜器主要是各类精美的铜镜,一般均有各种铭文。自此以后,青铜器除了铜镜外,可以说不再有什么发展了,因而本网对中国古代铜器发展的研究,至隋唐为止。

中国开始和使用铁器的年代,目前尚无定论。考古发现的人工冶炼的最早铁器属于春秋时期,目前已知有大约二十件左右,有凹形锄(臿)刃,梯形锛刃、削、刮刀、剑、鼎等,经金相核验,多数属固态还原的块炼铁(指不含炭的铁)。战国时期,掌握了块炼渗碳钢及其淬火工艺,大大提高了铁器的实用的性能,为战国中期以后的铁器大量应用于军事和农业生产创造了技术条件。

关于我国何时出现铁器的问题,主要有以下三种不同意见:

第一种意见,1972年底,河北藳城台西遗址发现了一件商代中期的铁刃铜钺,而且,这件器物的铁刃经鉴定是经过锻打的。1977年8月北京平谷县南独乐河公社刘家河大队商代墓葬中又出土了一件铁刃铜钺;此外,解放前还发现有一件西周初年的铁刃铜钺和铁援铜戈,传说是1931年在河南浚县出土的。上述几件器物经分析,均含有较高成分的镍,这正是陨铁的特征。所以,一般认为这几件器物由陨铁制成,而不是由人工锻冶的铁制成的。另外,在商代藳城台西遗址中还出土了两块赤铁矿石和十几块铁渣,所以有的研究者认为这是商代中期已开始冶铁的反映。但人们在冶铜时,矿石中的氧化铁同样会留在矿渣之中,而且矿渣中的含铁量可达到36%以上,甚至达50%。所以,有的研究者又认为:“台西遗址出土的所谓铁渣,应是炼铜的矿渣,而不是人工冶铁的遗物”,等等。总之,学术界占统治地位的意见认为,中国在商代还没有出现人工制铁。

第二种意见,西周初期有无人工冶铁?有的学者认为西周初期可能出现人工冶铁。《逸周书·克殷》载:“……乃石击之以轻吕,斩之以玄钺”。有的学者认为,这里的“玄钺”并非铁器,而指陨铁制的铁刃铜钺,不能证明商末周初已能冶铁。《诗经·大雅·公刘》:“取厉取锻。”《尚书·费誓》:“锻乃戈矛,砺乃锋刃。”对这两处中的“锻”,过去一些学者认为制锻铁,现在一些学者则认为“锻”指对青铜的捶锻。而且至今考古发现西周戈、矛等兵器均为青铜制品,青铜兵器、工具也可以通过锻打而变得锋利。因此,西周初期出现人工冶铁的意见也因缺乏实证而被否定。

第三种意见,西周中晚期出现人工冶铁。《礼记·月令》载:“天子……乘玄路,驾铁骊,载玄旗……”这一记载系指西周而言。《诗经·秦风·驷铁》:“驷铁孔阜”,是西周末秦襄公时的诗,意为四匹马的颜色如铁。只有铁成为习见事物之后,才会以其颜色称呼别的器物。考古已发现了西周末的人工冶铁制品,即河南三门峡虢国大墓中出土的铜柄铁剑。这件器物属西周晚期人工冶铁的块炼铁制品已为学术界公认。此外,陕西凤翔秦公一号墓出土了西周、东周之际的铁铲,甘肃灵台发现春秋早期的铜柄铁剑,甘肃永昌则发现春秋早期的铁锸等。据上述事实,学术界认为中国中原地区人工冶铁最早发生于西周中晚期。

从现在接触到的文献资料和考古发现的实物证据来看,把中国最早出现的人工冶铁定在西周中晚期是比较合理的。

不一定用铁,金属活动性比铜强就行.

也不一定用硫酸铜,可溶性的铜盐就可以.

冶铁技术是古代化学工艺的应用实例,也是应用化学知识的集中表现。人类最早炼得的铁,是铁矿石在800℃~1000℃条件下,由木炭还原直接得到的。江苏省六合县程桥出土的公元前6世纪前后东周墓内的铁凡、铁条,在湖南省长沙市洞坡等地的遗址中,发现经过人工冶炼的铁块,这是世界上最早的生铁实物。

商周时代,我国的青铜铸造业非常发达,这意味着采矿、鼓风、冶炼等技术都很先进。在这个基础上,冶铁业也迅速发展起来。由于早期的冶炼技术底下,炼炉很小,鼓风能力也不强,无法使矿石充分熔化,因此只能炼成海绵状的熟铁块。在海绵铁中还含有很多杂质,需要经过反复煅打才能得到较纯的铁块,这种技术叫做块铁法。欧洲曾经长期使用这种方法炼铁,一直要到14世纪发明了水力鼓风炉以后才能冶炼铸铁,比我国晚了1900多年。

文献上关于冶炼生铁的记载最早见于《左传》。公元前513年,晋国曾在国都征收“一鼓铁”的军赋,并把成文的刑法铸在铁鼎上,即所谓的“铸刑鼎”。这说明春秋晚期民间已经出现了炼铁作坊,并且已经能够铸造鼎这样复杂的铁容器了。目前发现的最早的铁器都是春秋时代的,这些铁器经金相分析,有的是块铁法制造的,有的是铸铁铸造的,有的是把铸铁加热退火柔化处理为展性铸铁制成的,显示出技术已经非常熟练了。

早期的铸铁是白口铁,质地脆而硬,容易折断,不耐用。战国时期人们已经掌握了铸铁柔化技术。他们把铸铁加热锻打脱碳,得到白心可锻铸铁,或经过长时间加热退火,得到韧性更好的黑心可锻铸铁。如果脱碳不完全,仅使铸件外层成为钢而内层还是铸铁,就可以得到一种钢和铁的复合品,使铸件的质量更加优良,欧洲要到18世纪才有白心可锻铸铁,美国要到19世纪才有黑心可锻铸铁,我国的铸铁柔化技术比他们早发明了两千多年。

生铁、熟铁和钢的区别在于含碳量的不同,生铁的含碳量大于2%,熟铁的含碳量小于0.04%,钢的含碳量界于二者之间。钢可以通过生铁脱碳得到,也可以通过熟铁渗碳制得。燕下都出土的一部分兵器就是把块炼铁放在炽热的木炭中长期加热使其表面渗碳,在经过锻打成为渗碳钢片,又把渗碳钢片对折锻打多次制成的,这种炼钢法也叫“百炼成钢”,汉代有些用这种方法制成的钢刀上常常刻有“卅炼钢”、“百炼钢”等字样。

汉代冶铁的一项突出成就,就是出现了球墨铸铁,而现代的球墨铸铁要到1947年才研制成功。百炼钢工艺的日益成熟和炒钢技术的发明,也是汉代钢铁冶炼技术进步的标志。西汉中晚期出现了利用生铁炒成熟铁或钢的新技术,即将生铁加热到半液体、半固体状态再进行搅拌,利用空气或铁矿粉中的氧进行脱碳以获得熟铁或钢。运用这种技术可以有控制的把生铁炒到所需要的含碳量,然后再加热锻打成质量较好的钢件,从而大大的促进了百炼钢的发展。

南北朝时期出现了灌钢技术。陶弘景认为钢铁即“杂炼生柔做刀镰者”所谓“杂炼生柔”就是把生铁和熟铁合炼成钢,这是关于灌钢最早的文献记载。灌钢法是先把含碳量较高的生铁熔化,然后灌到熟铁上,使碳渗入熟铁以增加熟铁的含碳量来制成钢的方法。在坩埚炼钢法发明以前这是当时最先进的炼钢技术。

坩埚炼钢法,最早是波斯人在萨珊王朝时发明的,约在北魏时期传入西域,在宋元时期传入内地,当时人们把这种方法炼成的钢铁叫做镔铁,炼成的镔铁还得进行锻打和淬火才能成为优质钢。

汉代用反复锻打制成“百炼钢”工艺已经成熟,刀剑刃部淬火可以使刃部更加刚硬锋利,而未经淬火的脊部仍然保持着较好的韧性,从而收到刚柔并济的效果。宋代又出现了夹钢技术,使得刀剑的这一特点更加突出。

冶铁图片:

参考资料:

二、古代人是如何炼青铜的铁由开矿石开始

1、古人最初采集铜矿石,是用于提炼纯铜。

2、在冶炼青铜的过程中,我国古代劳动人民还逐步发现了铜与锡、铜与铅的配比的改变,能够使炼制出来的青铜的属性发生变化。青铜熔点低,加进的锡越多,熔点越低。同时随着加锡量的增多,硬度也随之增高,远远超过了红铜的硬度。但是当加锡过多时,青铜反而变脆,容易断裂。后来,人们又发现在青铜中加入定量的铅,就能克服青铜较脆的弱点。通过反复的实践,到春秋战国时期,古人已经总结出配制青铜的合金规律。

3、古代世界冶炼生铁的技术最早发现于中亚,但是由于炼铁炉过小,鼓风力弱,只能炼出海绵状的块炼铁。从春秋晚期开始,中国在炼铁技术上就开始独领风骚,竖式炼铁炉成了生铁冶炼的主要设备。特别是到了汉代,国家专营的冶铁作坊技艺精进,使生铁得以大量生产。

4、高炉的鼓风设备叫“橐”(音tuó),是一只皮制的鼓风机。这

5、铸铁柔化术是中国古代钢铁业的另一重大发明。铸铁炼制出来之后,因为性脆、缺乏韧性而不适合锻造优良的铁器。

6、炒铁是古代中国钢铁冶炼的重大发明,是一种简便有效的炼铁术。方法是把含碳量过高的可锻铸铁加热到半流体状态,再和铁矿石粉混和起来不断“翻炒”,让铸铁中所含碳元素不断渗出、氧化,从而得到中碳钢或低碳钢。如果继续炒下去,就得到含碳更低的熟铁。这种方法始于西汉,东汉的《太平经》中就明确记载了炒铁技术。

7、两晋南北朝时,新的灌钢技术兴起了。这种方法是先将生铁炒成熟铁,然后同生铁一起加热,由于生铁的熔点低,易于熔化,待生铁熔化后,它便“灌”入熟铁中,使熟铁增碳而得到钢。这样,只要配好生熟铁用量的比例,就能比较准确地控制钢中含碳水平,再经过反复锻打,就可以得到质地均匀的钢材。这种方法比较容易掌握,工效提高较大,因此南北朝以后成为主要炼钢方法。灌钢技术在南北朝时已相当流行,这种方法是在炒钢的实践过程中逐步发展起来的。

三、求钠,镁,铝,铁的特性,当然越全越好

一种化学元素。化学符号Mg,原子序数12,原子量24.305,属周期系ⅡA族,为碱土金属的成员。1808年英国H.戴维电解汞和氧化镁的混合物,制得镁汞齐,蒸去汞,即得金属镁,并按氧化镁矿的产地希腊的 Magnesia城来命名,称magnesium。1828年英国A.-A.-B.比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁,得块状金属镁。1833年英国M.法拉第电解熔融氯化镁,得金属镁。1852年R.W.本生采用空心碳阴极,将镁收集在电极内,防止它与空气接触时燃烧。镁在地壳中的含量为2.5%,占第八位。重要矿物有白云石(MgCO3·CaCO3)、菱镁矿(MgCO3)、光卤石( KCl·MgCl2·6H2O)、橄榄石( Mg2SiO4)、蛇纹石{Mg6[Si4O10](OH)8}。海水提取氯化钠以后,剩下的卤水中含镁,可提取镁。

镁是银白色金属,熔点648.8℃,沸点1107℃,相对密度1.74,很轻,具有良好的延展性和切削加工、铸造、锻造性能,可加工成板、带、棒、条、管等。镁的化学性质活泼,放置在空气中,表面会形成一层氧化物薄膜,常温下对金属镁起保护作用,但加热至金属镁的熔点以上,保护膜便被破坏。在300℃时,镁在氮气中燃烧,生成氮化镁。镁与冷水作用缓慢,作用后在表面形成一层难溶于水的氢氧化物,阻止金属进一步与水反应,金属镁与沸水或水蒸气都会发生反应,产生氢气。镁与氧的亲合力很强,能从很多含氧的化合物(如一氧化碳、一氧化氮)中夺取氧,生成氧化镁。镁不溶于碱,但能溶解在除氢氟酸和铬酸以外的无机酸。镁的最外电子层有两个价电子,氧化态为+2,具有明显形成配位化合物倾向。

金属镁的生产方法为:①电解氯化镁、氯化钙、氯化钠混合物的熔融体,可得金属镁。②硅热还原法。将氧化镁、氧化钙与硅铁粉混合,压制成块,装入还原炉中,加热到2200℃,硅就将氧化镁还原成金属镁。粗镁一般用熔剂或六氟化硫精炼,纯度到达99.85%,真空蒸馏法可提纯至99.99%。由于纯镁的机械强度低,所以主要使用铝镁合金,它轻而有一定的强度,是重要的结构材料,用于飞机的机身、机翼、发动机零件、轮架以及汽车、火车。镁用作球墨铸铁的球化剂、炼钢的脱硫剂,金属热还原法中的还原剂(制备钛等难熔金属)。镁条和镁粉用于制造闪光灯、照明弹、焰火。

一种化学元素。化学符号Na,原子序数11,原子量22.989768,属周期系ⅠA族,为碱金属的成员。钠的英文名称来源于拉丁文soda,含义是天然碱。古代就已经利用苏打(碳酸钠)做洗涤剂,盐(氯化钠)做调味品,硝石(硝酸钠)做肥料。但钠的化合物都特别稳定,尽管化学家用了很多还原剂(如碳等),也难以将金属钠还原出来。一直到1807年,英国H.戴维才用电解氢氧化钠熔体的方法制得金属钠。钠在地壳中的含量为2.83%,占第六位。最重要的资源是海洋、盐湖和盐井中的氯化钠,含量极为丰富,矿物则有岩盐(氯化钠)、天然碱(碳酸钠)、硼砂(硼酸钠)、硝石(硝酸钠)、芒硝(硫酸钠)。

钠是银白色金属,很软,可用小刀切割。熔点97.81℃,沸点882.9℃,密度0.97克/厘米3(20℃)。钠的化学性质极活泼,与空气接触后就在表面形成碳酸盐和氧化物而失去光泽,所以钠要保存在煤油中。钠在有限量氧气中加热,生成氧化钠;在过量氧气中加热,生成过氧化钠;将金属钠溶于液氨中与氧气作用,生成超氧化钠,钠与臭氧作用,生成臭氧化钠。钠与水、冰或雪都会迅速反应,生成氢氧化钠和氢气,反应时放出的热量足以使金属钠熔化并着火。钠与氢气在200~350℃时作用,生成氢化钠。在室温下钠不与氮、溴、碘作用,与氯作用缓慢,但与氟剧烈反应。钠与氨作用,生成氨基钠,并放出氢气。钠与汞形成钠汞齐,是还原剂。钠的氧化态只有+1,形成+1价化合物。金属钠属于危险品,贮存和使用时都要注意安全,由钠引起的火灾,不能用水或泡沫灭火剂扑灭,而要用碳酸钠干粉。钠离子能使火焰呈黄色,可用焰色反应和火焰光度计检测。

金属钠用电解法生产。早期使用的卡斯特纳法,电解氢氧化钠熔体的同时产生水,它与产物金属钠作用,又生成了氢氧化钠,使电解效率降低,因而逐渐被淘汰。现用的均为东斯法,用比氢氧化钠便宜的氯化钠为原料,但氯化钠的熔点太高(801℃),在此温度下,产生的氯气对电极和电解槽的腐蚀太强,因此采用电解氯化钠和氯化钙的混合物(熔融温度约600℃),石墨为阳极,铁为阴极,阳极产生氯气,阴极生成金属钠。如再用真空蒸馏法提纯,可得纯度为99.95%的金属钠。

金属钠在生产内燃机用汽油的抗爆剂四乙铅方面用量很大,它可用铅钠合金与氯乙烷的反应制得。其他用来生产钠丁橡胶。在冶金工业中常用钠做还原剂,将一些难熔金属的卤化物还原为金属(如钛、锆、铪、钽等)。金属钠和钠钾合金可用作反应堆载热体。钠灯的光电转化率高,发光量大,广泛用于道路照明。

一种化学元素。化学符号Fe,原子序数26,原子量55.847,属周期系Ⅷ族。铁是最早被人类使用的金属之一,至少有5000多年历史。中国、埃及和印度是最早掌握炼铁技术的国家,早期的炼铁方法是块炼铁,后来改用竖炉炼铁。18世纪初英国A.达比用焦炭作为高炉炼铁的燃料,在炼铁发展史上占有重要的地位。1856年英国H.贝塞麦发明转炉炼钢法,使钢铁工业得到迅速发展。铁在地壳中的含量为5.6%,占第四位。铁可以游离状态存在于铁陨石中,其他均以氧化物、硫化物、碳酸盐等形式存在,铁的矿物一共有300多种,主要有赤铁矿(Fe2O3)、褐铁矿(nFe2O3·mH2O)、磁铁矿( Fe3O4)、黄铁矿( FeS2)、菱铁矿(FeCO3)、针铁矿(Fe2O3·H2O)、钛铁矿(FeTiO3)。

铁是银白色有光泽的金属,但常见的金属铁往往是银灰色的,熔点1535℃,沸点2750℃,相对密度7.86,纯铁有良好的延展性,可锻造和拉长。铁有极强的磁性,磁化和去磁都很快。金属铁有生铁和熟铁之分,含碳、硅、磷、硫、锰等杂质较多的铁称为生铁,是由高炉生产的,性脆,主要供铸造和炼钢。含碳量在0.1%以下的铁称为熟铁,可用生铁在反射炉中高温混炼和锻打制得。熟铁质软、韧性好,具有延展性。致密的金属铁不与干燥空气中的氧作用,但在潮湿空气中,铁便被氧化,加上空气中二氧化碳的作用,会在表面形成碱式碳酸铁,它不起保护作用,铁会进一步被氧化和腐蚀,这个过程称为生锈。500℃铁与氧气作用,生成四氧化三铁,温度更高时生成三氧化二铁。加热时铁与氯、硫、磷直接化合,但不与氮气作用。铁与碳作用生成Fe3C。铁在570℃与水蒸气发生反应,生成四氧化三铁和氢气。铁容易与稀盐酸和稀硫酸作用,生成二价铁离子并放出氢气。铁与稀硝酸作用,在浓硝酸和冷的浓硫酸中被钝化。铁的氧化态为+2、+3、+4、+5、+6,铁的化合物主要有亚铁和正铁两大类化合物,亚铁离子有还原性,在碱性溶液中容易被氧化为三价铁离子。铁容易形成配位化合物,例如亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]·3H2O,俗称黄血盐;铁氰化钾K3[Fe(CN)6],俗称赤血盐。铁还可与一氧化碳形成配位化合物,称为羰基铁,如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。铁与环戊二烯形成的化合物称为二茂铁,是一种具有夹心结构的金属有机化合物。

将铁矿石、焦炭和石灰石放在高炉中冶炼,便可得到生铁。由于铁和其他元素(如碳、硫、磷、硅等)结合得很牢固,因此很难在高炉中炼得纯铁。纯铁的冶炼方法有:①在加压下将铁粉和一氧化碳加热到180~200℃,可得到Fe(CO)5,在250℃分解为纯铁和一氧化碳。②在1000℃用氢气还原纯的三氧化二铁。③电解亚铁盐溶液。铁是现代工业最重要和应用最广的金属材料,生铁和钢的产量是一个国家工业发展程度的重要标志。铁合金的种类很多,如锰铁、镜铁、硅铁、铬铁、稀土铁合金等,它们具有强度高、硬度大、易于铸造成型和进行塑性加工的特点。它们还有良好的磁性,铁钴软磁合金用于航空发电机和电动机以及大功率脉冲变压器的铁芯,铁硅铝软磁合金用于生产磁头、磁粉和磁芯。

一种化学元素。化学符号Al,原子序数13,原子量26.981539,属周期系ⅢA族。1825年丹麦H.C.奥斯特用无水三氯化铝和钾汞齐作用,得铝汞齐,蒸去汞首次制得金属铝;1827年德国F.维勒用金属钾做还原剂,从无水氯化铝中还原出金属铝。此后,由于生产成本高,金属铝的价格一直很昂贵。1886年美国C.M.霍尔和法国P.L.T.埃鲁各自独立发明电解氧化铝和冰晶石的熔盐的方法,使铝的价格大降,成为可供实用的金属。

铝在地壳中的含量为8%,仅次于氧和硅。由于铝的化学性质活泼,在自然界不以金属状态存在,而以硅酸铝形式广泛分布于岩石、土壤和动、植物体内,矿物有铝土矿、刚玉、明矾、冰晶石。现代金属铝的制法都采用电解法,将纯化的氧化铝溶解在冰晶石中,以钢制电解槽的石墨衬里为阴极,石墨棒为阳极,在1000℃电解,于阳极得液态金属铝,纯度可达99.8%。

铝是银白色的轻金属,熔点660.37℃,沸点2467℃,相对密度2.702。纯铝较软,有良好的延展性、导电性和导热性。铝是活泼金属,在常温下和干燥的空气中,铝的表面形成厚度约50埃的致密氧化膜,使铝不会进一步被氧化,并能耐水的腐蚀。在冷的浓硫酸或浓硝酸中,铝的表面被氧化,形成钝化的氧化膜。铝能与卤素、硫、氮、磷、碳作用,与硅、铜、铁、锌、锡、镁、锰形成合金。铝是两性的,既能溶于酸,形成铝盐;也能溶于碱,生成铝酸盐。

铝的电子构型为(Ne)3s23p1,在化合物中通常表现为+3价,如Al2O3、AlCl3、Al2(SO4)3;只有在高温下,才可能形成一价化合物,如AlCl。铝容易形成矾,被称为铝矾,如KAl(SO4)2·12H2O。

铝的导电率虽然只有铜的2/3,但铝的比重还不到铜的1/3,相同重量的铝的导电效率大于铜,因此铝大量用于制造电线、电缆、电器设备和电讯器材。铝合金的比重较钢铁小得多,被大量用于制造飞机、汽车、火箭、宇航飞行器的物件,还广泛用于制做门窗、房檐、百叶窗及装饰材料。铝还是冶金工业中的还原剂,将铝粉与Fe2O3(或Fe3O4)粉末按一定比例混合,用引燃剂点燃,反应产生高温,可达3000℃,使还原出来的铁熔化,以焊接钢轨等,此法也用于冶炼镍、铬、锰、钒等难熔金属。铝也用于制造精密仪器(如反射望远镜)的镜子,生产涂料和焰火。在日用品工业中大量制造炊具和餐具。

END,本文到此结束,如果可以帮助到大家,还望关注本站哦!

标签: 含碳量 生铁 青铜器 技术

抱歉,评论功能暂时关闭!