Železo je nejrozšířenější přechodný kovový prvek a druhý nejrozšířenější kov na Zemi.V přírodě se minerály železa vyskytují velmi hojně a železo se z nich získává redukcí ve vysoké peci. Železo má všestranné využití při výrobě slitin a pro výrobu většiny základních technických prostředků používaných člověkem. Velmi významné jsou také sloučeniny železa, ať už jde o anorganické, organické nebo komplexní.
Ryzí ho nalezneme jen výjimečně.V přírodě se železo vyskytuje ve formě sloučenin v mnoha rudách, které mohou být průmyslově využity k jeho výrobě. Z neznámějších lze jmenovat např. hematit (krevel) Fe2O3, limonit (hnědel) Fe2O3.xH2O, ilmenit FeTiO3, magnetit (magnetovec) Fe3O4, siderit (ocelek) FeCO3 nebo pyrit FeS2.
Surové železo je tvrdé a křehké, není pružné ani kujné; kromě jiných prvků obsahuje uhlík přítomný jako grafit nebi jako karbid železa Fe3C. Část surového železa se zpracuje na litinu, většina (asi 60% svět. produkce) však na ocel.
Chemické vlastnosti železa
Na suchém vzduchu je železo stálé, na vlhkém vzduchu se pokrývá vrstvou hydroxidu. Za vyšší teploty dobře reaguje s chlorem, fosforem a sírou. Má značnou afinitu ke křemíku a kyslíku. Ve zředěných kyselinách se dobře rozpouští za vzniku vodíku a železnaté soli. Jemně rozptýlené nebo houbovité železo je na vzduchu pyroforní.
Výroba a využití železa
Výroba surového železa se provádí redukcí železných rud uhlíkem ve vysoké peci. Surové železo se poté dále zpracovává na ocel v konvertorech, elektrických nebo Siemens – Martinských pecích.
Čisté železo nemá větší praktický význam. Technické železo (slitina železa s uhlíkem, fosforem, křemíkem a dalšími prvky) je nejdůležitějším konstrukčním materiálem a technickým kovem vůbec.
Některé sloučeniny železa se využívají pro výrobu barviv nebo jako oxidační a desinfekční činidla. Významné je využití železa jako katalyzátoru při výrobě čpavku.
Zpracování železa na ocel
Obsah uhlíku v surovém železe je příliš vysoký a proto je nutné jej oxidačním procesem v ocelářských zařízeních snížit. Toho se dociluje oxidací uhlíku buďto kyslíkem ze vzduchu (Thomasův konvertor), profoukáváním kyslíkem (LD konvertor) nebo přisazováním železné rudy a ocelového odpadu do taveniny v nístějových pecích (Siemens-Martinův proces, elektrická oblouková pec).
Získaná nelegovaná neboli měkká ocel je poměrně měkká a snadno se mechanicky zpracovává (tažení, kování, ohýbání atd.). Mechanické vlastnosti se dají dále upravovat tepelným zpracováním, například kalením (zahřátím do červeného žáru a prudkým zchlazením vodou, minerálním olejem) nebo popouštěním (zahřátím na 200-300 °C a pomalým chlazením). Slouží k výrobě drátů, plechů, hřebíků a podobných produktů.
Další zkvalitnění vyrobené oceli se dosahuje legováním, tedy přídavky definovaných množství jiných kovů za vzniku slitiny. Hlavními prvky pro legování ocelí jsou nikl, chrom, vanad, mangan, wolfram, kobalt a ve speciálních aplikacích ještě mnoho dalších. Rozlišujeme uklidněné a neuklidněné oceli. U uklidněných ocelí je rozpuštěný kyslík vázán přísadou hliníku (Al) nebo křemíku (Si).
Existuje více než 2 000 různých druhů ocelí s přesně definovaným složením a mechanickými vlastnostmi, jako je pevnost, tvrdost, chemická odolnost a řada dalších. Ocelové polotovary jsou dále zpracovány ve válcovnách na drát, plech, nosníky, kolejnice, profily,které jsou široce používány v průmyslu, stavebnictví atd. Část těchto polotovarů slouží jako výchozí materiál pro výrobu výkovků v kovárnách.
