Železo je najrozšírenejší prechodný kovový prvok a druhý najrozšírenejší kov na Zemi. V prírode sa minerály železa vyskytujú veľmi hojne a železo sa z nich získava redukciou vo vysokej peci. Železo má všestranné využitie pri výrobe zliatin a na výrobu väčšiny základných technických prostriedkov používaných človekom. Veľmi významné sú aj zlúčeniny železa, či už ide o anorganické, organické alebo komplexné.
Rýdze ho nájdeme len výnimočne. V prírode sa železo vyskytuje vo forme zlúčenín v mnohých rudách, ktoré môžu byť priemyselne využité na jeho výrobu. Z najznámejších možno vymenovať napr. hematit (krevel) Fe2O3, limonit (hnedol) Fe2O3.xH2O, ilmenit FeTiO3, magnetit (magnetovec) Fe3O4, siderit (oceľ) FeCO3 alebo pyrit FeS2.
Surové železo je tvrdé a krehké, nie je pružné ani kujné; okrem iných prvkov obsahuje uhlík prítomný ako grafit neba ako karbid železa Fe3C. Časť surového železa sa spracuje na liatinu, väčšina (asi 60% svet. produkcie) však na oceľ.
Chemické vlastnosti železa
Na suchom vzduchu je železo stále, na vlhkom vzduchu sa pokrýva vrstvou hydroxidu. Pri vyššej teplote dobre reaguje s chlórom, fosforom a sírou. Má značnú afinitu ku kremíku a kyslíku. V zriedených kyselinách sa dobre rozpúšťa za vzniku vodíka a železnatej soli. Jemne rozptýlené alebo hubovité železo je na vzduchu pyroforné.
Výroba a využitie železa
Výroba surového železa sa vykonáva redukciou železných rúd uhlíkom vo vysokej peci. Surové železo sa potom ďalej spracováva na oceľ v konvertoroch, elektrických alebo Siemens – Martinských peciach.
Čisté železo nemá väčší praktický význam. Technické železo (zliatina železa s uhlíkom, fosforom, kremíkom a ďalšími prvkami) je najdôležitejším konštrukčným materiálom a technickým kovom vôbec.
Niektoré zlúčeniny železa sa využívajú na výrobu farbív alebo ako oxidačné a dezinfekčné činidlá. Významné je využitie železa ako katalyzátora pri výrobe čpavku.
Spracovanie železa na oceľ
Obsah uhlíka v surovom železe je príliš vysoký a preto je nutné ho oxidačným procesom v oceliarskych zariadeniach znížiť. To sa docieľuje oxidáciou uhlíka buď kyslíkom zo vzduchu (Thomasov konvertor), prefúkavaním kyslíkom (LD konvertor) alebo prisadzovaním železnej rudy a oceľového odpadu do taveniny v nístejových peciach (Siemens-Martinov proces, elektrická oblúková pec).
Získaná nelegovaná alebo mäkká oceľ je pomerne mäkká a ľahko sa mechanicky spracováva (ťahanie, kovanie, ohýbanie atď.). Mechanické vlastnosti sa dajú ďalej upravovať tepelným spracovaním, napríklad kalením (zahriatím do červeného žiaru a prudkým schladením vodou, minerálnym olejom) alebo popúšťaním (zahriatím na 200-300 °C a pomalým chladením). Slúži na výrobu drôtov, plechov, klincov a podobných produktov.
Ďalšie skvalitnenie vyrobenej ocele sa dosahuje legovaním, teda prídavky definovaných množstiev iných kovov za vzniku zliatiny. Hlavnými prvkami pre legovanie ocelí sú nikel, chróm, vanád, mangán, volfrám, kobalt av špeciálnych aplikáciách ešte mnoho ďalších. Rozlišujeme upokojené a neupokojené ocele. U upokojených ocelí je rozpustený kyslík viazaný prísadou hliníka (Al) alebo kremíka (Si).
Existuje viac ako 2 000 rôznych druhov ocelí s presne definovaným zložením a mechanickými vlastnosťami, ako je pevnosť, tvrdosť, chemická odolnosť a mnoho ďalších. Oceľové polotovary sú ďalej spracované vo valcovniach na drôt, plech, nosníky, koľajnice, profily, ktoré sú široko používané v priemysle, stavebníctve atď. Časť týchto polotovarov slúži ako východiskový materiál na výrobu výkovkov v kováčskych dielňach.
