Żelazo - historia

W starożytności żelazo poznano później niż najstarsze metale: miedź, cynę, złoto, srebro i ołów, początkowo żelazo miękkie, później stal. W VIII-VI w. p.n.e. stal zaczęła wypierać brąz i spiż przy wyrobie broni. Recepty na wyrób stalowych mieczy były pilnie strzeżoną tajemnicą. Najbardziej wsławiła się stal damasceńska (z obszaru dzisiejszej Syrii) oraz stal japońska (miecze samurajów). Technologia żelaza uległa przez wieki ewolucji. W najdawniejszych czasach wytapiano je w dołach ziemnych wylepionych gliną z rozdrobnionej rudy zmieszanej z drewnem. Od X w. zaczęto budować dwumetrowe piece stojące. Na ziemiach polskich były to tzw. Dymarki. W XIX w. opracowano do dzisiaj stosowane sposoby przerobu surówki na stal: proces Thomasa, Martina i Bessemera. Żelazo jest srebrzystym, plastycznym metalem, ciemniejącym na powietrzu, łatwo poddającym się obróbce mechanicznej (Gęstość 7,87 g/cm3 temperatura topnienia: 1535 C, temperatura wrzenia: 3000 C). Naturalny pierwiastek jest mieszaniną czterech izotopów trwałych: 54Fe, 56Fe, 57Fe, 58Fe. W przyrodzie jest jednym z najpospolitszych pierwiastków: zawartość Fe w skorupie ziemskiej wynosi ok. 4%. Do najważniejszych rud żelaza należą: magnetyt (tlenek żelazawo-żelazowy), hematyt, limonit, syderyt, piryt. Rodzime żelazo spotyka się tylko w meteorytach. Ciekłe żelazo rozpuszcza dobrze węgiel, przy czym zawartość C ma duży wpływ na własności produktu. Stopy żelaza zawierające poniżej 1,5% C noszą nazwę stali, zawierające powyżej 2,5% C - nazywają się żeliwem lub surówką. Stal zawiera austenit - stały roztwór węgla w żelazie, natomiast żeliwo - cementyt Fe3C (węglik żelaza). Żeliwo jest twarde i kruche, stal - miękka i plastyczna. Po zahartowaniu, polegającym na ogrzaniu metalu i szybkim ostudzeniu, stal staje się giętka i sprężysta. Nieodłączne dwa pierwiastki: żelazo i węgiel, które "spotykają" się również w organizmach żywych, od wieków fascynowały alchemików. Są to podstawowe, najbardziej pierwotne pierwiastki - najwcześniej poznane i wykorzystywane. Słowa: "żelazo" i "stal" stały się metaforycznym synonimem wspaniałego zdrowia, witalności i siły: "żelazne zdrowie", "stalowe nerwy", "mocny jak stal". Sposób, w jaki hartuje się stal, do złudzenia przypomina hartowanie ludzkiego ciała w saunie, polegające na ogrzaniu, a następnie szybkim ostudzeniu w zimnej wodzie. Mięśnie (w których zawarte jest żelazo) po takim zabiegu stają się jak stal - są "giętkie" i sprężyste. Hartowanie ciała ludzkiego ma również ogromny wpływ na układ nerwowy (stalowe nerwy).