İçindekiler
Demir, yüzlerce farklı endüstride kullanılan kimyasal bir elementtir. Gezegenimizin hemen her coğrafyasında yaygın olarak bulunur. Demirin kimyasal sembolü Fe’dir. Geçiş metalleri kategorisinde yer alır. Bu özelliğini, onu doğada saf haliyle bulunmamasına borçludur. Demir oksijenle temas ettiğinde oksitlenir. Metalik demir oldukça ucuz bir üründür ve bu nedenle çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. Büyük gemilerin yapımında, otomobil sanayinde, takım tezgahlarında ve makine-kimya sanayiinde demir bileşimli ürünlere rastlamak mümkündür.
Yazımızın devamında demirin özelliklerine (kimyasal, fiziki, mekanik ve termal) kısaca değindikten sonra hangi alanlarda kullanıldığı hakkında bilgiler aktaracağız.
Demirin Kullanım Alanları, Demir Hangi Alanlarda Kullanılır?
Demir, elektronik, imalat, otomotiv, inşaat ve inşaat gibi çok sayıda sektörde kullanılmaktadır.
Demirin uygulama alanları şunlardır:
- Demirli metallerin/alaşımların ve çeliklerin birincil bileşeni olarak
- Dökme demir veya çelik oluşturmak için karbon, nikel, krom ve diğer çeşitli elementlerle alaşımlı olarak,
- Mıknatıslarda,
- Fabrikasyon metal ürünlerde,
- Endüstriyel makinelerde,
- Ulaşım ekipmanlarında,
- Enstrümanlarda,
- Oyuncaklar ve spor malzemelerinde.
Binalar ve Yapılar
Dünya çapında birçok bina metal demir çubukların yardımıyla inşa edilmiştir. Esas olarak destek için ve ayrıca kapı ve pencereler gibi diğer yapı malzemelerinin üretiminde kullanılır. Demir, ucuz fiyatı nedeniyle inşaat için en yaygın kullanılan metaldir. Ayrıca demir, diğer metallere daha rahat erişilip işlenebilir. Bu da demiri en ideal yapı malzemelerinden birisi haline getirir.
Ev Aletleri
Demiri evimizin hemen her yerinde kullanıyoruz. Bu bir küçümseme değil, aksine demire ne kadar muhtaç olduğumuzu ortaya koyan bir durum tespiti. Ayrıca çıplak gözle görülemeyen bazı demir bileşimli elementleri de evlerimizde kullanıyoruz. Bu metal; tabaklar, tavalar, kaşıklar, bulaşık makineleri ve ocaklar gibi ev aletlerinin yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Demir, bol miktarda bulunması ve paslanmaya karşı direncinin yüksek olması nedeniyle tercih edilmektedir. Ek olarak, demir metalini diğer birçok metalden daha farklı şekillerde kalıplamak kolaydır.
İnşaat Sektörü
Demir, dünyada en çok kullanılan metallerden biridir. İnşaat sektöründe pek çok uygulaması vardır. Örneğin, inşaat alet ve malzemeleri yapmak için kullanılır. İlk başlarda, metaller yapıları dikmek için değil dekorasyon için kullanıldı. Ancak inşaat sektörü gelişti ve demir gibi metaller kullanılarak çivi, menteşe gibi malzemeler yapıldı. Bu da sağlamlığı ve fonksiyonelliği bir araya getirdi.
İnsan Vücudu
İnsan vücudu söz konusu olduğunda, demirin önemli bir element olduğu aşikardır. Oksijenin vücutta taşınmasına yardımcı olur. Akciğerlere oksijen taşıyan bir madde olan hemoglobinin en önemli bileşenlerinden biridir. Vücuttaki bir demir eksikliği bozukluğu, vücudu zayıflatır çünkü vücut yeterince kırmızı kan hücresi üretemez.
Amonyak Üretimi
Amonyak üretim sürecinde demir katalizör olarak görev alır, belirli oranlarda hidrojen ve nitrojen kombinasyonu ile üretim gerçekleşir. Hidrojen çoğunlukla doğal gazdan, nitrojen ise havadan elde edilir. Amonyak, tarım alanında gübre üretimi için çok önemlidir.
Mıknatıs Yapımı
Mıknatıs yapımında demir kullanılır. Demir veya manyetit doğal bir kalıcı mıknatıstır. Diğer malzemeleri kullanarak doğal bir mıknatıs yapmak için onları güçlü bir manyetik kuvvete maruz bırakmanız gerekir. Bu malzeme, kendi mıknatısı çıkarıldığında manyetik kuvvetlerini korur. Bu tür malzemeler, manyetik özellikleri zamanla değişebilse de, kalıcı mıknatıslar olarak sınıflandırılır.
Kesici Aletler
Demir, alüminyumdan sonra dünyada en bol bulunan metaldir. Aslında yerkabuğunun yaklaşık %5’i Demirden oluşur. Demir cevheri geçmiş zamanlarda genel olarak eritme amacıyla kullanılmıştır. Fakat yakın bir geçmişte ve günümüzde diğer aletlerin yapımında ve güçlü kesici aletleri imal etme amacıyla da kullanılmaktadır.
Bisiklet Zinciri
Bisiklet zincirleri, gücü pedallardan tekerleğe iletmekten sorumludur. Bisikletin hareketi başlatmasını veya hızlanmasını sağlar. Demiri herhangi bir şekle sokmak kolaydır ve bu nedenle birçok bisiklet üreticisi zincirlerde demiri tercih eder. Bisiklet zincirleri, enerjinin sadece %1.4’ü kaybolacak şekilde kullanılır ve enerji verimli olarak nitelendirilir. Demir çok kolay paslandığı için diğer metallerle birleştirilmesi gerekir. Bisiklet zinricinin paslanmasını önlemek için daha sık yağlama yapmak gerekir.
Elektrik Direkleri
Elektrik iletimi söz konusu olduğunda, elektrik direklerinin yaşam alanları açısından önemi yadsınamaz. Demir, elektriği daha uzak mesafelere iletmekle görevli elektrik direkleri yapmak için kullanılabilir. Ancak bu amaçla alüminyum gibi başka metaller de kullanılabilir. Demir ucuzdur ve yaygın olarak bulunur, bu nedenle direk yapımında kullanılabilecek en ideal malzemelerden birisidir.
Köprüler
Demir sadece bina yapımında değil, köprü yapımında da kullanılmaktadır. Ancak paslanma nedeniyle eskisi kadar rağbet görmemektedir. Buna karşın düzenli olarak bakımı yapılacak olan köprüler için demir en ideal malzemelerden birisidir. Çelik de demire alternatif olarak köprü ve benzeri yapılarda tercih edilen ürünlerin başında gelmektedir.
Uçaklar
Bir uçağın birçok parçası demir elementi kullanılarak imal edilir. Bunu, dünyadaki en yaygın metallerden birisi olmasına, dayanıklı olmasına, yasal standartları karşılamasına ve daha birçok faktöre borçludur.
Raylar
Demir yolları için önemli bir bileşen olan raylar, demir dahil olmak üzere birçok metal ve çelik malzeme kullanılarak üretilir. Rayların imal edilme sürecinde tek başına demiri kullanmak yeterince dayanıklı olmayabilir. Yalnızca raylar değil; trenin kendisi de demirden imal edilmiş pek çok parça içerir.
Kaşık, Çatal, Bıçak, vb. Ürünler
Demir, kendi başına oldukça yumuşak olduğu için diğer metallerle birleştirilir. Demir çoğunlukla çelik üretmek için diğer alaşımlarla belirli oranlar kullanılarak bir bileşim oluşturur. Arkasında net kesikler bıraktığı için yemek çatalı yapımında en çok tercih edilen metaldir. Ayrıca hastane servis ekipmanlarının üretimi söz konusu olduğunda, satın alınabilirliği ve bulunabilirliği daha büyük bir rol oynamaktadır.
Çelik Üretimi
Demir çok yumuşak olduğu için saf haliyle tek başına kullanmak zordur. Çeliği oluşturmak için birkaç alaşımla birleştirilmesinin ana nedeni budur.
Demir Bileşiklerinin Bazı Kullanım Alanları
Demir ve diğer elementlerin bir kombinasyonu, birçok yönden avantajları bulunan önemli ürünleri oluşturur.
- Demir klorür, kanalizasyon sistemlerinin arıtılmasında kullanılan önemli bir bileşiktir. Kumaş boyası olarak da kullanılır. Ayrıca boyalarda renklendirici olarak kullanılır. Ayrıca hayvan yemlerinde katkı maddesi olarak kullanılır. Ayrıca baskılı devre kartlarının imalatında da kullanılır.
- Başka bir demir bileşiği olan demir sülfat da birçok yönden faydalıdır. Anemi veya demir eksikliği tedavisinde kullanılır. Ayrıca su depolarındaki kanalizasyon partiküllerinin arıtılmasında da kullanılır.
- Demir hidroksit, mutfak lavabolarımızda kullanılan su arıtma sistemlerini çalıştıran bir bileşiktir. Evdeki saf ve temiz su ihtiyacının verimli bir şekilde karşılanmasının sağlanmasında çok önemli bir rol oynar.
- İnsektisitlerde bulunabilen bir diğer önemli bileşik olan demir arsenat da her türden bahçede kullanılan ve bitkilerde farklı haşere saldırılarının önlenmesine yardımcı olan bir bileşiktir.
Demir Elementinin Özellikleri
Demirin Kimyasal Özellikleri
- CAS Numarası: 7439-89-6
- İyon Yarıçapı: 0.640 Å
- Elektrot Potansiyeli: -0.0400V
- Elektronegatiflik: 1.83
- X-Işını Absorpsiyon Kenarı: 1.743 Å
- Elektrokimyasal Eşdeğer: 0,695 g/A/saat
Demirin Fiziki Özellikleri
Aşağıda teknik özellikleri belirtilen her bir parametrenin sağındaki ilk birim metrik, ardından gelen birim ise İngiliz birimleridir.
- Yoğunluk: 7.87 g/cc³, 0,284 lb/inç³
- Erime Noktası: 1536 °C, 2797 °F
- Kaynama Noktası: 2861 °C, 5182° F
Demirin Mekanik Özellikleri
- Kopmada Çekme Mukavemeti: 540 MPa, 78300 psi
- Akma Dayanımı : 50 MPa, 7250 psi
- Poisson Oranı: 0.291, 0.291
- Elastikiyet Modülü: 200 GPa, 29000 ksi
- Kayma Modülü: 77.5 GPa, 11200 ksi
- Sertlik, Brinell: 146, 146
- Sertlik, Vickers: 150, 150
- Sertlik, Rockwell A: 49, 49
- Sertlik, Rockwell B: 79, 79
Demirin Termal Özellikleri
- Termal genleşme katsayısı (@20-100°C/68-212°F): 12,2 µm/m°C, 6,78 µin/inç°F
- Termal iletkenlik: 76,2 W/mK, 529 BTU in/sa.ft².°F