Som en allmän regel skiljer sig järnhaltiga material från icke-järnhaltiga material genom att de innehåller järn och icke-järnhaltiga material. ”Järn” kommer från det latinska ordet ”fer” (ferrum), som också är ansvarigt för den kemiska grundämnessymbolen Fe.
Rent tekniskt betyder det att icke-järnhaltiga material också är material som polyeten, växtfibrer och trä. Denna terminologi används dock vanligtvis bara inom metallurgin för att skilja mellan metaller som innehåller järn och de som inte innehåller det. I den här artikeln utforskar vi de stora skillnaderna när det gäller mekaniska egenskaper, pris och andra faktorer.
Om järn
Järn i sig är, i massa, det vanligaste grundämnet på jorden. Vår planets skorpa innehåller 5% järn medan forskare misstänker att den yttre och inre kärnan är smält järn legerat med små mängder nickel. Elementärt järn förekommer inte naturligt på jorden men kan hittas i meteoriter och reagerar på syre och vatten.
Järnmetall är ett av de viktigaste materialen i mänsklighetens historia eftersom det användes för att svetsa vapen, verktyg och till och med byggnader. Kemiskt är järn ett kraftpaket eftersom det är reaktivt mot många grundämnen och kan bilda legeringar för att uppnå bättre egenskaper. Även inom biologi är järn extremt viktigt eftersom det används för att bilda komplex med syre i blodet.
Järnhaltiga materials egenskaper
Alla järnhaltiga material innehåller järn i någon form. Den vanligaste järnmetallen, förutom järn i sig, är stål. På grund av sin utmärkta förmåga att bilda legeringar finns det en stor variation av stål med mer än tusen olika stålsorter. De mest kända stålsorterna och grupperna av stål är: mjukt stål, rostfritt stål, verktygsstål, och legerade stål.
En utbredd missuppfattning om järnmetaller är att de alla definieras av ferromagnetism. Det finns dock många ståltyper som inte är ferromagnetiska eftersom ferromagnetism inte nödvändigtvis definieras av järn i sig utan av dess elementära struktur. För att göra en lång historia kort: Järnhaltiga material är inte nödvändigtvis ferromagnetiska. När allt kommer omkring är en av de mest spridda ståltyperna icke-magnetiska eller uppvisar mycket lite ferromagnetism. Dessutom finns det ferromagnetiska material som inte innehåller något järn, som kobolt och nickel.
Så om inte magnetism, vilka andra definierande egenskaper finns det för järnmetaller? Eftersom det finns så många olika typer av järnmetaller är det svårt att hitta en gemensam grund förutom att de innehåller järn. Järnmetaller är dock i allmänhet tyngre än icke-järnmetaller eftersom järnets densitet är hög. Majoriteten av järnmetaller kan bilda järnoxider när de utsätts för syre. Trots detta kan detta förhindras genom att legera element som krom och nickel. Järnmetaller har dessutom i allmänhet relativt hög sträckgräns samt hög hårdhet.
Egenskaper hos icke-järnhaltiga material
Icke-järnhaltiga material är metaller som inte innehåller något eller mycket lite järn. I genomsnitt är icke-järnhaltiga metaller dyrare än järnhaltiga metaller eftersom de i allmänhet är mer sällsynta. Icke-järnhaltiga metaller inkluderar guld, silver, platina, aluminium, koppar, nickel, zink, titan och många fler. De flesta av dessa metaller kan legeras med järn och bildar vanligtvis ett starkare och hårdare material.
På grund av deras mångfald är det svårt att göra allmänna uttalanden om mekaniska egenskaper hos icke-järnhaltiga metaller. De är vanligtvis inte hårdare eller mjukare än järnmetaller – icke-järnhaltigt titan är till exempel ett av de hårdaste grundämnena på jorden, medan guld är mycket mjukt. Icke-järnhaltiga material kan vara både dyrare och billigare än järnhaltiga metaller också, beroende på vilket material.
Andra skillnader mellan järnhaltiga och icke-järnhaltiga material
Även om järnhaltiga metaller erbjuder en stor variation, finns det många fall där icke-järnmetaller föredras. Till exempel skulle flygplan och bilkarosser dra nytta av den utmärkta korrosions- och slitstyrkan hos rostfritt stål (särskilt när det har härdat), men på grund av kostnader och vikt är aluminium ett bättre val.
Det bildar inte ”rost” i traditionell mening utan skapar ett skyddande lager av aluminiumoxider som bildas när de exponeras för vår atmosfär. Även om det finns ståltyper som arbetar med ett liknande koncept, till exempel vittringsstål, är de dyrare och väger mycket mer.
Icke-järnhaltiga metaller kan också hittas i dyra smycken medan metaller som innehåller järn vanligtvis används för billiga smycken. Och det beror inte bara på högre materialvärde. Järnmetaller är inte lämpliga för smyckestillverkning eftersom de kan rosta och slitas. Att tillsätta nickel och krom kan förbättra materialet men nickel är extremt allergiframkallande och krom gör stål svårt att arbeta med.
Sammanfattningsvis finns det många olika typer av metaller som mycket grovt kan delas in i de två kategorierna järn och icke järn. Men att titta närmare på dessa kategorier visar att det finns en stor mångfald av metaller och det är nästan omöjligt att göra generaliserande uttalanden om en grupp.
