Pages: 1
Demir Alaşımlarındaki Metaller ve Özellikleri, Kullanım Alanları By: Kerem Date: 19 Aralık 2022, 01:03:00
Demir Alaşımlarındaki Metaller ve Özellikleri
DEMİR – KARBON
Uygarlık tarihinde belki en faydalı rol oynamış metal, çeşitli amaçlarda kullanılan demirdir. Çağımızda üretilen demirin çoğu demir alaşımları seklindedir. Örneğin çelik (https://www.nkfu.com/celik-nedir-nasil-yapilir-celigin-ozellikleri-nelerdir-hakkinda-bilgi/) de bir demir ve karbon alaşımıdır. Karbon oranı %1 ile %1.6 arasında değişir. Çeşitli amaçlara uygun çok sayıda özel çelik tipleri az miktarda kobalt, nikel, krom, manganez, wolfram, molibden, vanadin gibi başka metaller eklenerek elde edilir.
Demir filizlerinin en önemlisi bir demiroksit olan hematittir. Genellikle massif hematit kitleleri esmer kırmızırenklidir. Fakat parlak hematit kristalleri (hekzagonal romboedrik) siyah renklidir. Mineralin karakteristik yönü sert bir yüzeye sürtüldüğü zaman kiraz kırmızısı bir çizgi yapmasıdır (bıraktığı iz kiraz kırmızısıdır). Bu toz halindeki hematitin rengidir. İnce kristaller halindeki hematit (spekularit), ince pullar şeklinde ise «demir gülü», böbrek görünüşlü olursa' «kan taşı» adı verilir. Bunların sertliği Mohs cetveline göre 1'le 6 arasında değişir. Yoğunlukları 5 gr./cm3 tür.
Manyetit
Diğer önemli mineral başka bir demir oksit türü olan manyetittir. Manyetit mıknatıs tarafından çekilir. «Mıknatıs taşı» adını alan türü doğal mıknatıs olarak kullanılır. Mıknatıs siyah, parlak, kristal (kübik) yapılıdır. Bunlar küçük tanecikler veya massif kütleler yapar (sertliği 6, özgülağırlığı 5.2 gr/cm3). Daha az önemli demir filizleri limonit (demir oksit hidrat) ve siderittir (demir karbonat). Limonit amorf (kristal yapı göstermeyen) bir mineraldir. Genellikle yumuşak ve toprağımsı (toprak boya), bazen sert, yuvarlak kitleler halinde bulunur. Sertliği 1 ile 5.5 arasındadır, yoğunluğu 3.5 gr./cm3 tür. Sideritin sarı ile koyu kahverengi arasında değişen bir rengi vardır, çizgisi beyaz ve inci parlaklığındadır (sertliği 4, yoğunluğu 3.8 gr/cm3).
Bir demir poli sülfür türü olan pirit veya demir piritleri sert, pirinç renkli kristal (kübik sistemin değişik türleri) yapılıdır. İnce taneler veya massif kitleler halinde bulunur. Görünüşü altına benzer (deli altını), altından daha sert (sertliği 6, yoğunluğu 5 gr/cm3) ve çizgisinin yeşilimsi siyah renkli olmasıyla ayırt edilir. Tuhaf bir tesadüf eseri bazı piritlerde altın da bulunur. Böyle piritler altın filizi olarak değer taşır. Piritler başlıca sülfürik asit elde edilmesinde kullanılır, demir elde edilmesinde pek işe yaramaz. Bileşimi pirit gibi olan markasit veya beyaz pirit, renginin daha acık ve daha kırılgan oluşu, değişik kristal yapısıyla adi piritten ayrılır.
WOLFRAM
Wolfram (tungsten) başlıca yüksek sıcaklığa dayanan, hızla dönen matkap, torna vb. aletler yapımında kullanılır. Wolfram bütün metaller içinde ergime noktası en yüksek olandır. Diğer bir kullanılış yeri elektrik ampulü ve radyo lambası flamanı yapılmasıdır. Son yıllarda geliştirilen bir wolfram-karbon alaşımı, jet motorları ve çok hızla dönen kesici aletlerin yapılmasında kullanılır. Başlıca wolfram kaynağı şeelit (kalsiyum wolframat) ve wolframit (demir ve manganez wolframat) mineralleridir. Şeelit camımsı ve genellikle renksiz bir mineraldir, ultraviyole ışık altında mavi fluoressans gösterir. Büyük kitleler veya tetragonal kristaller halinde bulunur. Sertliği 5, yoğunluğu 6 gr./cm3 tür.
Wolframit çoğu tanecikler veya monoklinik kristaller şeklinde bulunur. Kahverengi, siyah renkli, ağır ve kırılgandır. Sertliği 5.6, yoğunluğu 7.5 gr./cm3 tür. Daha az önemli filizi hubnerittir. Bileşimi manganez wolframattır. Massif kitleler halinde veya monoklinik kristaller şeklinde bulunur. Kahverengi-siyah renkli, çizgisi esmer sarı, sertliği 5.5, yoğunluğu 7 gr./cm3 tür.
KOBALT
Kobaltın başlıca kullanma yeri paslanmayan ve yüksek sıcaklığa dayanan alaşımlarla uzun süre dayanan kalıcı (sabit) mıknatıslar yapımıdır. Dünya kobaltının çoğu filizlerden başka metaller çıkarılırken yan ürün olarak ele geçer. Örneğin Katanga ve Kuzey Rodezya bakır madenlerinde çok miktarda kobalt da elde edilir. Eskiden kobalt metalinin başlıca kaynakları kobaltit (kobalt arsenür ve sülfürü) ve smaltit (kobalt arsenür) mineralleriydi. Kobaltit kübik sistemde kristalleşir, fakat massif kitleler şeklinde bulunur Gümüş renkli, kırılgan, sertliği 5.5, yoğunluğu 6.3 gr/cm3 tür. Smaltit birçok yönden bir arsenik filizi olan arsenopirite benzer. Bunları birbirinden ayırt etmek için kimyasal denemeler yapılmalıdır. Kobalt çiçeği (eritrit) güzel görünüşlü, şeftali kırmızısı renkli bir mineraldir. Kobalt minerallerine havanın etkisiyle oluşur.
NİKEL
Üretilen nikelin yarısından çoğu çelik endüstrisinde, özellikle paslanmaz çelik yapılmasında kullanılır. İçinde %25 ilâ 35 nikel bulunan çeliğin elektrik direnci büyük olur. Böyle çelikler elektrik ocakları, fırınları yapılmasında kullanılır. % 36 nikel bulunan çelik «invar» adını alır. Sıcaklık değişmelerinde pek az genleşip büzülen bu alaşım çok duyarlı ölçü şeritleri (çelik metreler) yapılmasında kullanılır. Her ikisi de birer nikel alaşımı olan permalloy ve alnico sabit mıknatıs yapılmasında kullanılır.
Nikel paralar çoğu bakır-nikel alaşımıdır. Bunlarda nikel oranı %25'i bulur. Nikelin belli başlı filizi pentlandit'tir. Bir demir-nikel sülfürüdür. Demir sülfür mineralleri yanında bulunur, bunlardan çok güç ayırt edilir. Pentlandit bronz renklidir, kübik sistemde kristalleşir. Çoğu, kitleler halinde bulunur, sertliği 3.5 ile 4 arasında, yoğunluğu 4.6 gr/cm3 tür. Daha az rastlanan nikel filizleri nikelin (nikel arsenür) ve millerit veya nikel piritidir (nikel sülfür). Nikelin genellikle massif kitleler halinde bulunur, bakır kırmızısı renkli çizgisi koyu kahverengi bir mineraldir. Sertliği 5.5, yoğunluğu 7.5 gr/cm3 tür. Millerit bazen pirinç sarılığında ince kristaller halinde de bulunur.
MANGANEZ
Manganez çelik elde edilmesinde önemli rol oynar. Bir çeşit saflaştırıcı olarak iş görür. Ayrıca ray, makine, zırh levhaları yapılan çeliği sertleştirmek için geniş ölçüde kullanılır.
Dünya manganez üretiminin çoğu piroluzit (manganezdioksit) ve psilomelan (saf olmayan manganez oksithidrat) adlı siyah renkli iki mineralden sağlanır. Piroluzit yumuşak ve toprağımsı, tanecikli, ipliğimsi veya kristal yapıda olabilir. Birbirinden ayrı küçük parlak ve siyah renkli piroluzit kristallerine pek az rastlanır. Sertliği şekline göre 1 ile 6 arasında, yoğunluğu 4.2 gr./cm3 tür. Psilomelan değişik şekillerde (massif kitle, stalaktit) bulunursa da kristal hali bilinmemektedir. Piroluzit daha sert düşüyle ayırt edilir. Sertliği 5 ilâ 6, yoğunluğu 4.2 gr /cm3 tür. Daha az önemli filizler manganin (manganez oksithidrat), rodokrosittir (manganez karbonat).
MOLİBDEN
Molibden takım (alet, avadanlık) çelikleri yapılmasında kullanılan bir metaldir. Ayrıca uçak ve otomobil parçaları yapılan özel çelikler elde edilmesinde de kullanılır.
Molibden iki mineralden elde edilir. Bunlar çok önemli olan molibdenit (molibden sülfür) ve vulfenit (kurşun molibdat) mineralleridir. Molibdenit çok yumuşak, kurşuni-gri renkli, parlak, dokununca yağımsı duygu veren bir mineraldir. Küçük tanecikler veya levha biçimli hekzagonal kristaller seklinde bulunur. Sertliği 1 ile 1.5 arasında, yoğunluğu 4.7 gr/cm3 tür. Vulfenit çoğu kere sarı veya kırmızımsı turuncu renkli, tetragonal kristal yapılı bir mineraldir. Kristalleri levha, prizma veya çift prizma biçiminde olabilir. Sertliği 3, yoğunluğu 6.7 gr/cm3 tür.
VANADİN
Vanadin özellikle çelik endüstrisinde kullanılır. Vanadinli çelikten lokomotif parçaları ve otomobil dingili, akis, krank mili, şaft yapılır. Yay çeliklerinde de az oranda vanadin bulunur. En önemli vanadin mineralleri karnotit (potasyum ve uranyum vanadat-hidrat), deskloizit (kurşun, bakır ve çinko vanadat-hidrat), vanadinit (kurşun klorür-vanadat) mineralleridir. Karnotit kanarya sarısı rengiyle dikkati çeker. Toprağımsı kütleler meydana getirir. Radyoaktiftir. Sertliği 1, yoğunluğu 4.1 gr./cm3 tür. Deskloizit ortorombik sistemde kristaller (çift piramit biçimi) halindedir. Bununla beraber massif kitleler halinde de bulunur. Rengi koyu kahve, fakat çizgisi* turuncu-kırmızıdır.
Vanadinit göz alıcı bir mineraldir. Rengi yakut kırmızısından sarı ve kahverengine kadar değişir. Normal olarak hekzagonal prizmatik kristaller şeklinde bulunur. Sertliği 3, yoğunluğu 7 gr/cm3 tür.
Alinti
Demir Alaşımlarındaki Metaller ve Özellikleri
DEMİR – KARBON
Uygarlık tarihinde belki en faydalı rol oynamış metal, çeşitli amaçlarda kullanılan demirdir. Çağımızda üretilen demirin çoğu demir alaşımları seklindedir. Örneğin çelik (https://www.nkfu.com/celik-nedir-nasil-yapilir-celigin-ozellikleri-nelerdir-hakkinda-bilgi/) de bir demir ve karbon alaşımıdır. Karbon oranı %1 ile %1.6 arasında değişir. Çeşitli amaçlara uygun çok sayıda özel çelik tipleri az miktarda kobalt, nikel, krom, manganez, wolfram, molibden, vanadin gibi başka metaller eklenerek elde edilir.
Demir filizlerinin en önemlisi bir demiroksit olan hematittir. Genellikle massif hematit kitleleri esmer kırmızırenklidir. Fakat parlak hematit kristalleri (hekzagonal romboedrik) siyah renklidir. Mineralin karakteristik yönü sert bir yüzeye sürtüldüğü zaman kiraz kırmızısı bir çizgi yapmasıdır (bıraktığı iz kiraz kırmızısıdır). Bu toz halindeki hematitin rengidir. İnce kristaller halindeki hematit (spekularit), ince pullar şeklinde ise «demir gülü», böbrek görünüşlü olursa' «kan taşı» adı verilir. Bunların sertliği Mohs cetveline göre 1'le 6 arasında değişir. Yoğunlukları 5 gr./cm3 tür.
Manyetit
Diğer önemli mineral başka bir demir oksit türü olan manyetittir. Manyetit mıknatıs tarafından çekilir. «Mıknatıs taşı» adını alan türü doğal mıknatıs olarak kullanılır. Mıknatıs siyah, parlak, kristal (kübik) yapılıdır. Bunlar küçük tanecikler veya massif kütleler yapar (sertliği 6, özgülağırlığı 5.2 gr/cm3). Daha az önemli demir filizleri limonit (demir oksit hidrat) ve siderittir (demir karbonat). Limonit amorf (kristal yapı göstermeyen) bir mineraldir. Genellikle yumuşak ve toprağımsı (toprak boya), bazen sert, yuvarlak kitleler halinde bulunur. Sertliği 1 ile 5.5 arasındadır, yoğunluğu 3.5 gr./cm3 tür. Sideritin sarı ile koyu kahverengi arasında değişen bir rengi vardır, çizgisi beyaz ve inci parlaklığındadır (sertliği 4, yoğunluğu 3.8 gr/cm3).
Bir demir poli sülfür türü olan pirit veya demir piritleri sert, pirinç renkli kristal (kübik sistemin değişik türleri) yapılıdır. İnce taneler veya massif kitleler halinde bulunur. Görünüşü altına benzer (deli altını), altından daha sert (sertliği 6, yoğunluğu 5 gr/cm3) ve çizgisinin yeşilimsi siyah renkli olmasıyla ayırt edilir. Tuhaf bir tesadüf eseri bazı piritlerde altın da bulunur. Böyle piritler altın filizi olarak değer taşır. Piritler başlıca sülfürik asit elde edilmesinde kullanılır, demir elde edilmesinde pek işe yaramaz. Bileşimi pirit gibi olan markasit veya beyaz pirit, renginin daha acık ve daha kırılgan oluşu, değişik kristal yapısıyla adi piritten ayrılır.
WOLFRAM
Wolfram (tungsten) başlıca yüksek sıcaklığa dayanan, hızla dönen matkap, torna vb. aletler yapımında kullanılır. Wolfram bütün metaller içinde ergime noktası en yüksek olandır. Diğer bir kullanılış yeri elektrik ampulü ve radyo lambası flamanı yapılmasıdır. Son yıllarda geliştirilen bir wolfram-karbon alaşımı, jet motorları ve çok hızla dönen kesici aletlerin yapılmasında kullanılır. Başlıca wolfram kaynağı şeelit (kalsiyum wolframat) ve wolframit (demir ve manganez wolframat) mineralleridir. Şeelit camımsı ve genellikle renksiz bir mineraldir, ultraviyole ışık altında mavi fluoressans gösterir. Büyük kitleler veya tetragonal kristaller halinde bulunur. Sertliği 5, yoğunluğu 6 gr./cm3 tür.
Wolframit çoğu tanecikler veya monoklinik kristaller şeklinde bulunur. Kahverengi, siyah renkli, ağır ve kırılgandır. Sertliği 5.6, yoğunluğu 7.5 gr./cm3 tür. Daha az önemli filizi hubnerittir. Bileşimi manganez wolframattır. Massif kitleler halinde veya monoklinik kristaller şeklinde bulunur. Kahverengi-siyah renkli, çizgisi esmer sarı, sertliği 5.5, yoğunluğu 7 gr./cm3 tür.
KOBALT
Kobaltın başlıca kullanma yeri paslanmayan ve yüksek sıcaklığa dayanan alaşımlarla uzun süre dayanan kalıcı (sabit) mıknatıslar yapımıdır. Dünya kobaltının çoğu filizlerden başka metaller çıkarılırken yan ürün olarak ele geçer. Örneğin Katanga ve Kuzey Rodezya bakır madenlerinde çok miktarda kobalt da elde edilir. Eskiden kobalt metalinin başlıca kaynakları kobaltit (kobalt arsenür ve sülfürü) ve smaltit (kobalt arsenür) mineralleriydi. Kobaltit kübik sistemde kristalleşir, fakat massif kitleler şeklinde bulunur Gümüş renkli, kırılgan, sertliği 5.5, yoğunluğu 6.3 gr/cm3 tür. Smaltit birçok yönden bir arsenik filizi olan arsenopirite benzer. Bunları birbirinden ayırt etmek için kimyasal denemeler yapılmalıdır. Kobalt çiçeği (eritrit) güzel görünüşlü, şeftali kırmızısı renkli bir mineraldir. Kobalt minerallerine havanın etkisiyle oluşur.
KROM
Kromun çok önemli iki kullanılış yeri paslanmaz çelik ve çeşitli krom alaşımları yapılmasıyla demir gibi havadan etkilenen metallerin kaplanmasıdır (kromaj). Krom metali hemen hemen yalnız kromit filizinden elde edilir. Kromit (demir ve krom oksidi) siyah-kahverengi ve kırılgandır. Ağır püskürük kayalar içinde bulunan bir mineraldir. Kristallerine (kübik sistem) nadir rastlanır. Çoğu massif kitleler halinde ve tanecikli yapıda bulunur. Sertliği 5.5. yoğunluğu 4.5 gr/cm3 tür.Nikel kullanılarak üretilen paralar
NİKEL
Üretilen nikelin yarısından çoğu çelik endüstrisinde, özellikle paslanmaz çelik yapılmasında kullanılır. İçinde %25 ilâ 35 nikel bulunan çeliğin elektrik direnci büyük olur. Böyle çelikler elektrik ocakları, fırınları yapılmasında kullanılır. % 36 nikel bulunan çelik «invar» adını alır. Sıcaklık değişmelerinde pek az genleşip büzülen bu alaşım çok duyarlı ölçü şeritleri (çelik metreler) yapılmasında kullanılır. Her ikisi de birer nikel alaşımı olan permalloy ve alnico sabit mıknatıs yapılmasında kullanılır.
Nikel paralar çoğu bakır-nikel alaşımıdır. Bunlarda nikel oranı %25'i bulur. Nikelin belli başlı filizi pentlandit'tir. Bir demir-nikel sülfürüdür. Demir sülfür mineralleri yanında bulunur, bunlardan çok güç ayırt edilir. Pentlandit bronz renklidir, kübik sistemde kristalleşir. Çoğu, kitleler halinde bulunur, sertliği 3.5 ile 4 arasında, yoğunluğu 4.6 gr/cm3 tür. Daha az rastlanan nikel filizleri nikelin (nikel arsenür) ve millerit veya nikel piritidir (nikel sülfür). Nikelin genellikle massif kitleler halinde bulunur, bakır kırmızısı renkli çizgisi koyu kahverengi bir mineraldir. Sertliği 5.5, yoğunluğu 7.5 gr/cm3 tür. Millerit bazen pirinç sarılığında ince kristaller halinde de bulunur.
MANGANEZ
Manganez çelik elde edilmesinde önemli rol oynar. Bir çeşit saflaştırıcı olarak iş görür. Ayrıca ray, makine, zırh levhaları yapılan çeliği sertleştirmek için geniş ölçüde kullanılır.
Dünya manganez üretiminin çoğu piroluzit (manganezdioksit) ve psilomelan (saf olmayan manganez oksithidrat) adlı siyah renkli iki mineralden sağlanır. Piroluzit yumuşak ve toprağımsı, tanecikli, ipliğimsi veya kristal yapıda olabilir. Birbirinden ayrı küçük parlak ve siyah renkli piroluzit kristallerine pek az rastlanır. Sertliği şekline göre 1 ile 6 arasında, yoğunluğu 4.2 gr./cm3 tür. Psilomelan değişik şekillerde (massif kitle, stalaktit) bulunursa da kristal hali bilinmemektedir. Piroluzit daha sert düşüyle ayırt edilir. Sertliği 5 ilâ 6, yoğunluğu 4.2 gr /cm3 tür. Daha az önemli filizler manganin (manganez oksithidrat), rodokrosittir (manganez karbonat).
MOLİBDEN
Molibden takım (alet, avadanlık) çelikleri yapılmasında kullanılan bir metaldir. Ayrıca uçak ve otomobil parçaları yapılan özel çelikler elde edilmesinde de kullanılır.
Molibden iki mineralden elde edilir. Bunlar çok önemli olan molibdenit (molibden sülfür) ve vulfenit (kurşun molibdat) mineralleridir. Molibdenit çok yumuşak, kurşuni-gri renkli, parlak, dokununca yağımsı duygu veren bir mineraldir. Küçük tanecikler veya levha biçimli hekzagonal kristaller seklinde bulunur. Sertliği 1 ile 1.5 arasında, yoğunluğu 4.7 gr/cm3 tür. Vulfenit çoğu kere sarı veya kırmızımsı turuncu renkli, tetragonal kristal yapılı bir mineraldir. Kristalleri levha, prizma veya çift prizma biçiminde olabilir. Sertliği 3, yoğunluğu 6.7 gr/cm3 tür.
VANADİN
Vanadin özellikle çelik endüstrisinde kullanılır. Vanadinli çelikten lokomotif parçaları ve otomobil dingili, akis, krank mili, şaft yapılır. Yay çeliklerinde de az oranda vanadin bulunur. En önemli vanadin mineralleri karnotit (potasyum ve uranyum vanadat-hidrat), deskloizit (kurşun, bakır ve çinko vanadat-hidrat), vanadinit (kurşun klorür-vanadat) mineralleridir. Karnotit kanarya sarısı rengiyle dikkati çeker. Toprağımsı kütleler meydana getirir. Radyoaktiftir. Sertliği 1, yoğunluğu 4.1 gr./cm3 tür. Deskloizit ortorombik sistemde kristaller (çift piramit biçimi) halindedir. Bununla beraber massif kitleler halinde de bulunur. Rengi koyu kahve, fakat çizgisi* turuncu-kırmızıdır.
Vanadinit göz alıcı bir mineraldir. Rengi yakut kırmızısından sarı ve kahverengine kadar değişir. Normal olarak hekzagonal prizmatik kristaller şeklinde bulunur. Sertliği 3, yoğunluğu 7 gr/cm3 tür.
Alinti