Обработка железа, использование процесса плавки для превращения руды в форму, из которой можно изготавливать изделия. В эту статью также включено обсуждение добычи железа и его подготовки к плавке.
Железо (Fe) — это относительно плотный металл серебристо-белого цвета с ярко выраженными магнитными свойствами. Оно составляет 5 % по весу земной коры и является четвертым по распространенности элементом после кислорода, кремния и алюминия. Он плавится при температуре 1 538° C (2 800° F).
Железо аллотропно, то есть существует в различных формах. В зависимости от температуры его кристаллическая структура имеет кубическую (bcc) или гранецентрированную (fcc) форму. В обеих кристаллографических модификациях базовая конфигурация представляет собой куб с атомами железа, расположенными по углам. В центре каждого куба в модификации bcc и в центре каждой грани в модификации fcc находится дополнительный атом. При комнатной температуре чистое железо имеет структуру bcc, называемую альфа-ферритом; она сохраняется до повышения температуры до 912° C (1 674° F), когда она превращается в структуру fcc, называемую аустенитом. При дальнейшем нагреве аустенит сохраняется до тех пор, пока температура не достигнет 1 394° C (2 541° F), и тогда снова появляется бисерная структура. Эта форма железа, называемая дельта-ферритом, сохраняется до достижения температуры плавления.
Чистый металл податлив и легко поддается обработке молотом, но кроме специализированных электротехнических применений он редко используется без добавления других элементов для улучшения свойств. В основном он встречается в железоуглеродистых сплавах, таких как стали, содержащие от 0,003 до 2 процентов углерода (большинство — от 0,01 до 1,2 процента), и чугуны с 2 — 4 процентами углерода. При содержании углерода, характерном для сталей, образуется карбид железа (Fe3C), также известный как цементит; это приводит к образованию перлита, который в микроскоп можно увидеть как чередование полос альфа-феррита и цементита. Цементит тверже и прочнее феррита, но гораздо менее податлив, поэтому варьируя количество углерода, можно получить совершенно разные механические свойства. При более высоком содержании углерода, характерном для чугунов, углерод может выделяться в виде цементита или графита, в зависимости от условий производства. И в этом случае достигается широкий диапазон свойств. Такая универсальность железоуглеродистых сплавов обусловливает их широкое применение в технике и объясняет, почему железо является самым важным из всех промышленных металлов.
