铁是最常见的金属。纯铁具有银白色金属光泽,有良好的延展性和很高的强 度,还是电和热的良导体。我们日常见到的铁多是灰黑色的,那是因为铁的化学性 质比较活泼,在加工阶段暴露在空气中,表面生成了一层混合氧化物。 铁的密度约为 7.86g/cm3 ,比一般石头重得多。铁在 1535℃才能熔化。 我们实际使用的铁都不是纯铁,所用的主要是生铁和钢。生铁含碳量高,硬而 脆,一般用作铸造材料。钢含碳少,经过不同的热处理可以获得很好的延展性或刚 性。具有延展性的钢材可轧成钢板或拉成钢筋,即便是在常温下也有良好的加工性 能,如在常温下可用钢筋拉成铁丝。普通铁丝和薄铁片的材质就是具有延展性的 钢。将具有延展性的钢材加工成所需形状后经过热处理可以获得刚性。在常温下, 刚性的钢器件有很高的硬度和强度,形状不易改变。弹簧、刀的刃口、起子都是具 有刚性的钢。
在潮湿的空气中,铁很容易生锈。铁锈的成分比较复杂,其中的铁是 3价的。铁生锈的反应可以表达为:
在铁锈中因n和x值的不同,铁锈会呈现黄色至深棕色。通常我们将铁锈的主要成分看作是Fe2O3。铁锈是疏松的,因此铁生锈后体积要膨胀。在混凝土中的钢筋如果包裹不好,就可能与空气和水接触生锈,严重时不但钢筋会严重受损,还会因铁锈膨胀而使混凝土爆裂。
铁生锈会严重影响铁器的使用。人们为了防止铁器生锈,通常根据铁生锈的条件,对铁器采取喷漆或镀耐氧化金属等方式,使铁的表面与空气和水隔绝,同时还能使铁器有漂亮的外衣。
CP线(见图19-9)就是在铁丝上镀上一薄层铜,再镀上一薄层锡(Sn)制造出来的。铜可以增强导电性。锡不易氧化,在外层不仅起保护作用,还因为它的熔点低而成为一种容易焊接的焊料。CP线常用作电子元件的电极引线,材料成本低,有较好的导电性、抗氧化性和抗拉强度,很适合全自动机械焊接。
铁生锈有时也可以利用。在CP线的生产中,就有意地使作为原材料的铁丝生锈。因为CP线的铁芯在镀铜之前,必须要彻底去掉铁芯表面较为致密的混合氧化物。让铁芯适度生锈,可使表面较为致密的混合氧化物转化为疏松的铁锈,便于用盐酸或稀硫酸清洗。用盐酸除去铁锈的反应一般表示为:
6HCl Fe2O3=2FeCl3 3H2O
如果冬天在医院输液,药水进入静脉,就是小伙子也会感觉冰凉,更不要说小孩和老人了。现在有了各种输液加温器,这个问题就可以解决了。其中使用很方便的是一次性输液加温器(见图19-10),使用时只要将加温器的外包装袋去掉,将输液管绕在加温器凹槽内,一会输液管内的药水就不再冰凉了。这样的加温器是怎样给药水加温的呢?原来是利用了铁生锈放出的热量。