Mycket rent järn framställs genom att reducera järn(III)oxid med vätgas vid 1 000 °C, eller genom vakuumsmältning av en produkt som erhålls vid elektrolys av en lösning av järn(II)ammoniumsulfat. Kemiskt rent järn produceras genom termisk sönderdelning av järnpentakarbonyl vid 200–250 °C, varvid järnet avsätts som ett fint pulver.
Stål tillverkas genom att blanda kol och järn i ett bestämt förhållande, där den normala kolvikten ligger mellan 0,2 och 2,14 procent av totalvikten. Förutom kol används även andra legeringsämnen i stålproduktionen, bland annat mangan, krom, volfram och vanadin.
Rent järn är en gråvit, mjuk metall med en smältpunkt på 1 528 °C och en kokpunkt på 2 735 °C. Det är formbart och duktilt men härdas inte vid släckning. Järn är mer magnetiskt än någon annan metall, och dess magnetiska egenskaper påverkas inte ens vid mycket höga temperaturer. Dessutom leder järn värme och elektricitet väl.
Stålets fysikaliska egenskaper liknar inte dess beståndsdelar kol och järn. Materialet kombinerar hög hållfasthet med låg vikt och är samtidigt slitstarkt, flexibelt och korrosionsbeständigt. Tack vare sin goda formbarhet kan stål bearbetas till i princip valfri form. En av stålets viktigaste egenskaper är förmågan att snabbt svalna från hög temperatur när det kyls i vatten eller olja. Till skillnad från järn rostar inte stål lika lätt när det utsätts för vatten och fukt.
Rent järn förekommer i tre allotropa former beroende på temperaturen. Dessa benämns alfa-, gamma- och delta-järn. Formerna skiljer sig åt när det gäller termisk stabilitet, kristallstruktur, hårdhet, magnetiska egenskaper och förmåga att lösa upp kol.
Alfa-järn, även kallat alfaferrit, är stabilt under 768 °C och utgör huvudbeståndsdelen i smidesjärn – den renaste kommersiella järnformen, som innehåller 0,10–0,25 procent kol. Alfa-järn är mjukt och starkt magnetiskt.
Gamma-järn, eller austenit, är stabilt mellan 906 °C och 1 404 °C. Till skillnad från alfa-järn är det hårt och icke-magnetiskt.
Delta-järn är stabilt över cirka 1 400 °C, alltså nära smältpunkten. Även denna form är icke-magnetisk.
Klassificeringen av stål utförs av flera olika standardiseringsorganisationer utifrån materialets fysikaliska egenskaper och kemiska sammansättning. Hårdheten är den viktigaste avgörande faktorn och styrs främst av kolinnehållet: ju mer kol stålet innehåller, desto hårdare blir det. Stål av hög kvalitet har dock alltid ett relativt lågt kolinnehåll, vilket samtidigt minskar risken för brott och sprickbildning.
Rent järn angrips inte av torr luft eller rent vatten vid normal temperatur, medan kommersiellt järn rostar i fuktig luft och vatten. Vid uppvärmning avger rent järn väte, kväve och kolmonoxid. Metallen brinner med klar ljus when upphettad i syrgas och kan också antändas i brinnande svavel. Vid glödgningstemperatur sönderdelar järn ånga till vätgas och syre, en reaktion som traditionellt utnyttjats vid tillverkning av vätgas.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online