El Ferro


És el quart element més abundant a l'escorça terrestre.  Es un dels materials més importants de l'Univers, el nucli de la terra està format per ferro i juntament amb el níquel generen  un camp magnètic quan aquests es mouen.


És un metall mal·leable, tenaç, de color gris platejat i presenta propietats magnètiques; és ferromagnètic a temperatura ambient.

Es troba en la naturalesa formant part de nombrosos minerals, molts dels quals són òxids, i rarament es troba lliure. Per a obtenir ferro en estat elemental, els òxids es redueixen amb carboni i després és sotmès a un procés de refinat per a eliminar les impureses presents. L'òxid més abundant és l'òxid de ferro III, de fórmula Fe2O3

Fonamentalment s'empra en la producció d'acers, consistents en aliatges de ferro amb altres elements, tant metàl·lics com no metàl·lics, que confereixen distintes propietats al material. Es considera que un aliatge de ferro és acer si conté un 0.008% i un 1.76% de carboni; si el percentatge és entre un 1.76% i un 6.67%, rep el nom de fosa.

És l'element més pesant que es produeix exotèrmicament per fusió, i el més lleuger que es produeix a través d'una fissió, pel fet que el seu nucli té la més alta energia d'enllaç per nucleó (energia necessària per a separar del nucli un neutró o un protó); per tant, el nucli més estable és el del ferro-56.
Presenta diferents formes estructurals depenent de la temperatura:

• Ferro α: És la que es troba a temperatura ambient; fins als 788 °C. El sistema cristal·lí és una xarxa cúbica centrada en el cos i és ferromagnètic.
• Ferro β: 788 °C - 910 °C; té el mateix sistema cristal·lí que la α, però la temperatura de Curie és de 770 °C, i passa a ser paramagnètic.
• Ferro γ: 910 °C - 1400 °C; presenta una xarxa cúbica centrada en les cares.
• Ferro δ: 1400 °C - 1539 °C; torna a presentar una xarxa cúbica centrada en el cos.

Aplicacions


El ferro és el metall més utilitzat, amb el 95% en pes de la producció mundial de metall. És molt popular a causa del seu baix preui duresa, especialment en automòbils, vaixells i components estructurals d'edificis.

L'acer és l'aliatge del ferro més conegut, sento aquest el seu ús més freqüent. Els aliatges ferrispresenten una gran varietat de propietats mecàniques depenent de la seva composició o el tractament que s'hagi dut a terme.

•   Els acers són aliatges de ferro i carboni, així com altres elements. Depenent del seu contingut en carboni es clasifiquen en:
•   Acer baix en carboni. Menys del 0.25% de C en pes. són tous però dúctils. S'utilitzen en vehicles, canonades, elements estructurals, etc. També hi ha els acers d'alta resistència i baix aliatge, que contenen altres elements aliats fins un 10% en pes; tenen una major resistència mecànica i poden ser treballats fàcilment.
•  Acer mig en carboni. Entre un 0.25% i un 0.6% de C en pes. Per a millorar les seves propietats són tractats tèrmicament. Són més resistents que els acers baixos en carboni, però menys dúctils; s'empren en peces d'enginyeria que requereixen una alta resistència mecànica al desgast.
• Acer alt en carboni. Entre un 0.60% i un 1.4% de C en pes. Són encara més resistents, però també menys dúctils. S'afegeixen altres elements perquè formen carburs, per exemple, amb wolframi es forma el carbur de wolframi, WC; aquests carburs són molt durs. Aquests acers s'empren principalment en la fabricació d'eines.
• Un dels inconvenients del ferro és que s'oxida amb facilitat. Hi ha una sèrie d'acers als quals s'afegeixen altres elements aliants (principalment crom) perquè siguin més resistents a lacorrosió, s'anomenen acers inoxidables.
•  Quan el contingut en carboni és superior a un 2.1% en pes, l'aliatge es denomina fosa. Generalment tenen entre un 3% i un 4.5% de C en pes. Hi ha distints tipus de foses (gris, esferoïdal, blanca i mal·leable); segons el tipus s'utilitzen per a distintes aplicacions: en motors, vàlvules, engranatges, etcètera.
• Per una altra part, els òxids de ferro tenen moltes aplicacions: en pintures, obtenció de ferro, la magnetita (Fe3O4) i l'òxid de ferro III en aplicacions magnètiques, etcètera.