آهن

آهن و آلیاژهای آن پرکاربردترین نوع فلزات می باشند .هستهٔ اتم‌های آهن تقریباً دارای بالاترین انرژی‌های اتصال در هر نکلئون است. بنابراین آهن با روش همجوشی , سنگین ترین و با روش شکافت اتمی , سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می گردد. خواص مکانیکی آهن و آلیاژهای آن عمدتاً به درجه خلوص آن وابسته است. این خواص با استفاده از آزمون‌هایی از قبیل برنیل و راکول یا آزمایش‌ مقاومت کششی ارزیابی می‌شود.آهن با درجه خلوص بالا دارای سختی20–30 برنیل است. چگالی آهن 7874 کیلوگرم بر مترمکعب، وزن اتمی آن 55.847گرم بر مول و دمای جوش آن به ترتیب برابر 2750 درجه سانتیگراد است.

ویژگی های آهن

کریستال‌های آهن خالص که برای مقاصد تحقیقاتی تولید شده‌اند از آلومینیوم نرم ترند. اما افزودن مقادیر اندکی ناخالصی از قبیل کربن مقاومتش را دو برابر می‌کند و سختی نیز افزایش می‌یابد. به گونه ای که مقادیر مناسب (تا چند درصد) کربن و دیگر فلزات تولید فولاد می‌کند که می‌تواند 1000بار سخت‌تر از آهن خالص باشد. خواص آهن را می‌توان با تولید آلیاژهایی از آن با استفاده از عناصر مختلف (به ویژه کربن و سیلیکون) اصلاح نمود و فولادها را ایجاد کرد. آهن خالص به صورت آزاد به ندرت روی سطح زمین یافت می‌شود زیرا به آسانی رطوبت و اکسیژن محیط را جذب و اکسید می‌شود. به منظور به دست آوردن فلز آهن، اکسیژن باید از طریق واکنش کاهش شیمیایی از سنگ معدن‌ طبیعی حذف شود.