В старину железо получали «сыродутным» способом. Железную руду и уголь загружали в печи, напоминавшие по форме длинные трубы.
Уголь поджигали, а ветер в трубах поддерживал температуру около 1400 °C, при которой происходит восстановление железа из оксидной руды.
Далее металл подвергали ковке, в процессе которой от него отделялись куски шлака, и оставалось чистое железо.
В некоторых странах этот способ выплавки металла использовали аж до 18 века.
В Средневековье стали использовать воздушные мехи для повышения температуры внутри печей. Чистое железо плавится при температуре 1535 °C. Но при содержании всего 4,3 % углерода температура плавления снижается до 1135 °C.
В расплавленном металле растворялось большое количество углерода, с остальной частью металл вступал во взаимодействие.
При охлаждении расплава избыточный углерод кристаллизовался в виде графита. В результате вместо ковкого железа люди получили чугун (содержит 2,5-5 % углерода). Из него отливали пушки, ядра, изготавливали посуду.
Однако чугун оказался очень хрупким, и чтобы сделать его ковким, пришлось снизить содержание углерода до 03-1,7 %.
Для этого над расплавленным чугуном пропускали воздух, и углерод выгорал, образуя СО и СО2 так чугун превращался в сталь.
В Древней Греции железо было свободно конвертируемой валютой: «Одни покупали вещи на бычьи шкуры, другие – на железо и пленных».
Одна часть железа приравнивалась к десяти частям золота.
Почему железо ценилось так высоко?
Во-первых, в те времена оно было самым прочным из известных тогда металлов.
Во-вторых, его было очень сложно добывать.
Железо легко вступает в реакцию с растворами кислот, но на холоде практически не реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами.
Причина в том, что на поверхности металла образуется тончайший и очень плотный слой оксида Fe3O4.
Поэтому концентрированные серную и азотную кислоты перевозят в стальных цистернах.
Железо подвержено коррозии.
Ежегодно от нее «погибает» 15-20 % всех изделий из железа.
Железо – активный металл, и на влажном воздухе оно окисляется, превращаясь в оксид-гидроксид железа (III), или ржавчину.
Интересно, что уже при влажности воздуха 50 % поверхность железа покрывается слоем воды толщиной в 15 молекул.
Ржавчина – очень рыхлое вещество, сквозь которое легко проникают влага и кислород, продолжая уничтожать железо. Чтобы предотвратить коррозию, применяют различные покрытия. Обычно применяют цинк – металл более активный, чем железо.
Другой тип защитных покрытий – полимеры (лаки, краски на основе масел и синтетических смол), образующие при высыхании очень плотные плёнки, которые препятствуют проникновению влаги к поверхности металла.
Применяют также и ингибиторы, которые останавливают окисление железа.
