纯铁是指含碳量极低(通常低于0.02%)的铁,其性质主要由铁元素本身决定。以下是其主要特性:
1.物理特性:
*高密度:纯铁密度约为7.87g/cm³,属于重金属。
*高熔点和高沸点:熔点约为1538°C,沸点约为2862°C。
*良好的导电性和导热性:在金属中导电性较好(次于铜、银、金等),导热性也较好。
*显著的铁磁性:纯铁是典型的铁磁性材料,在居里温度(约770°C)以下能被强磁场强烈磁化,且能保持磁性(硬磁性不如某些合金)。这是其的特性之一。
2.化学特性:
*化学性质较活泼:纯铁在干燥空气中相对稳定,但在潮湿空气中极易氧化生锈(生成疏松的氧化铁水合物),耐腐蚀性差。
*可溶于酸:能与盐酸、稀硫酸等反应生成亚铁盐并放出氢气。与、浓在常温下可发生钝化。
*在高温下可与多种非金属反应:如与氧气、硫、等剧烈反应。
3.力学性能:
*质地较软:纯铁的硬度、强度和耐磨性都较低。
*延展性好:具有良好的塑性,易于进行锻造、轧制、冲压等压力加工。
*韧性:具有较好的韧性。
4.其他特性:
*纯度影响性能:即使是微量的杂质(尤其是碳、氧、硫、磷)也会显著影响其硬度、强度、磁性等性能。工业纯铁(电工纯铁、电热合金纯铁等)就是通过严格控制杂质含量来优化其特定性能(如磁导率、高温性)。
*同素异晶转变:纯铁在加热和冷却过程中会发生晶体结构的变化(体心立方和面心立方之间的转变),这对热处理非常重要。
总结来说,纯铁的特性在于其优异的铁磁性、良好的塑性和导电导热性,但其较软的质地和较差的耐腐蚀性限制了其作为结构材料的广泛应用。它主要被用于需要高磁导率、低矫顽力的场合(如变压器铁芯、电磁铁芯、继电器铁芯等),或作为冶炼合金钢的原料、实验室研究材料等。工业上应用的“纯铁”实际上是严格控制了特定杂质含量的铁,以满足特定用途的需求。

