Properties
- Simbol Atom: Fe
- Nomor Atom: 26
- Elemen Kategori: Transisi Logam
- Kepadatan: 7.874 g / cm 3
- Titik lebur: 2800 ° F (1538 ° C)
- Titik didih: 5182 ° F (2862 ° C)
- Kekerasan Moh: 4
Karakteristik
Besi murni adalah logam berwarna perak yang melakukan panas dan listrik dengan baik.
Besi terlalu reaktif untuk eksis sendiri sehingga hanya terjadi secara alami di kerak bumi seperti bijih besi, seperti hematit, magnetit, dan siderit.
Salah satu karakteristik pengidentifikasian besi adalah bahwa ia sangat bermagnet . Terkena medan magnet yang kuat, setiap potongan besi dapat dimagnetisasi. Para ilmuwan percaya bahwa inti bumi terdiri dari sekitar 90% besi. Gaya magnet yang dihasilkan oleh besi ini adalah yang menciptakan kutub Utara dan Selatan magnetis.
Sejarah
Besi mungkin awalnya ditemukan dan diekstrak sebagai hasil dari pembakaran kayu di atas bijih yang mengandung besi. Karbon dalam kayu akan bereaksi dengan oksigen dalam bijih, meninggalkan logam besi lunak yang lunak . Peleburan besi dan penggunaan besi untuk membuat perkakas dan senjata dimulai di Mesopotamia (kini Irak) antara 2700 dan 3000 SM. Selama 2000 tahun berikutnya, pengetahuan peleburan besi menyebar ke timur ke Eropa dan Afrika selama periode yang dikenal sebagai Zaman Besi.
Dari abad ke-17 sampai, metode yang efisien untuk memproduksi baja ditemukan pada pertengahan abad ke-19, besi semakin banyak digunakan sebagai bahan struktural untuk membuat kapal, jembatan, dan bangunan. Menara Eiffel, dibangun pada tahun 1889, dibuat menggunakan lebih dari 7 juta kilogram besi tempa.
Karat
Karakteristik iron yang paling merepotkan adalah kecenderungannya membentuk karat.
Karat (atau oksida besi) adalah senyawa cokelat, rapuh yang dihasilkan saat besi terpapar oksigen. Gas oksigen yang terkandung dalam air mempercepat proses korosi . Tingkat karat - seberapa cepat besi berubah menjadi oksida besi - ditentukan oleh kandungan oksigen dari air dan luas permukaan besi. Air asin mengandung lebih banyak oksigen daripada air tawar, itulah sebabnya air garam berkarat lebih cepat dari air tawar.
Karat dapat dicegah dengan melapisi besi dengan logam lain yang secara kimia lebih menarik bagi oksigen, seperti seng (proses pelapisan zat besi dengan seng disebut sebagai ' galvanisasi '). Namun, metode yang paling efektif untuk melindungi dari karat adalah penggunaan baja.
Baja
Baja adalah paduan besi dan berbagai logam lainnya, yang digunakan untuk meningkatkan sifat (kekuatan, ketahanan terhadap korosi, toleransi panas, dll.) Dari besi. Mengubah jenis dan jumlah elemen yang dicampur dengan besi dapat menghasilkan berbagai jenis baja.
Baja yang paling umum adalah:
- Baja karbon, yang mengandung antara 0,5-1,5% karbon. Ini adalah baja yang paling umum dan digunakan untuk badan mobil, lambung kapal, pisau, mesin dan semua jenis pendukung struktural.
- Baja paduan rendah, yang mengandung 1-5% logam lain (sering nikel atau tungsten ). Baja nikel mampu menahan tingkat ketegangan yang tinggi dan, dengan demikian, sering digunakan dalam pembangunan jembatan dan untuk membuat rantai sepeda. Baja tungsten menjaga bentuk dan kekuatannya di lingkungan bersuhu tinggi dan digunakan dalam benturan, aplikasi putar, seperti mata bor.
- Baja paduan tinggi, yang mengandung 12-18% logam lain hanya digunakan dalam aplikasi khusus karena biayanya tinggi. Salah satu contoh baja paduan tinggi adalah baja tahan karat, yang sering mengandung kromium dan nikel, tetapi dapat dicampur dengan berbagai logam lain juga. Stainless steel sangat kuat dan sangat tahan terhadap korosi.
Produksi
Sebagian besar besi dihasilkan dari bijih yang ditemukan di dekat permukaan bumi. Teknik ekstraksi modern menggunakan tanur tiup, yang dicirikan oleh tumpukan tinggi (struktur mirip cerobong). Setrika dituangkan ke tumpukan bersama dengan coke (karbon kaya batubara) dan batu kapur (kalsium karbonat). Saat ini, bijih besi biasanya melewati proses sintering sebelum memasuki tumpukan. Proses ini membentuk potongan bijih yang antara 10-25mm, yang kemudian dicampur dengan coke dan batu kapur.
Bijih yang disinter, coke dan batu gamping kemudian dituangkan ke dalam tumpukan di mana ia terbakar pada temperatur 1800 ° C. Coke terbakar sebagai sumber panas dan, bersama dengan oksigen yang tertembak ke dalam tungku, membantu membentuk gas karbon monoksida yang berkurang. Batu kapur bercampur dengan kotoran di besi untuk membentuk terak. Terak lebih ringan dari bijih besi cair, sehingga naik ke permukaan dan dengan mudah dapat dihapus. Besi panas kemudian dituangkan ke dalam cetakan untuk menghasilkan besi kasar atau langsung disiapkan untuk produksi baja.
Babi besi masih mengandung antara 3,5-4,5% karbon, bersama dengan kotoran lain, dan rapuh dan sulit untuk dikerjakan. Berbagai proses digunakan untuk menurunkan pengotor fosfor dan sulfur pada besi kasar agar menghasilkan besi cor. Besi tempa, yang mengandung kurang dari 0,25% karbon, sangat kuat, mudah dibentuk dan mudah dilas, tetapi jauh lebih sulit dan mahal untuk diproduksi daripada baja karbon rendah.
Pada tahun 2010, produksi bijih besi global sekitar 2,4 miliar ton. Cina, produsen terbesar, menyumbang sekitar 37,5% dari seluruh produksi, sementara negara-negara penghasil utama lainnya termasuk Australia, Brasil, India, dan Rusia.
Aplikasi
Besi pernah menjadi bahan struktural utama, tetapi telah lama digantikan oleh baja di sebagian besar aplikasi. Namun demikian, besi cor masih digunakan dalam pipa dan untuk membuat komponen otomotif, seperti kepala silinder, blok silinder dan kasus gearbox. Besi tempa masih digunakan untuk memproduksi barang-barang dekorasi rumah, seperti rak anggur, tempat lilin, dan batang tirai.
Referensi
Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Logam dalam Layanan Manusia . 11 Edisi (1998).
Asosiasi Besi Pig Internasional.
Sumber: www.pigiron.org.uk
USGS. Ringkasan Mineral Komoditas: Besi dan Baja (2011).
Sumber: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel