Demir, periyodik tabloda Fe sembolüyle temsil edilen bir metal elementidir. Kimyasal olarak Fe2+ ve Fe3+ iyonları biçiminde bulunur. Dünya’nın kabuğunda en yaygın bulunan elementlerden biridir ve birçok endüstriyel uygulamada geniş çapta kullanılır. Bunların yanı sıra, ısıtılan demirin neden kızardığına dair kimi bilimsel açıklamalar bulunmaktadır. Biz de bu içerikte sizlere evvel demirin yapısını tanıtacağız ve daha sonra ısıtılan demirin neden kızardığını açıklayacağız.
Demir, Fe sembolüne ve 26 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir.
Yerkabuğunda en bol bulunan dördüncü element ve alüminyumdan sonra en bol bulunan ikinci metaldir. Demir, gücü, dayanıklılığı ve çok taraflılığı nedeniyle beşerler tarafından binlerce yıldır kullanılan bir metal özelliği gösterir. Çelik, makine, alet ve öteki birçok eserin üretiminde kullanılır.
Demir kristal bir yapıya sahiptir, bu da atomlarının sistemli bir halde düzenlendiği manasına gelir.
Demirin yapısı, her köşede bir atom ve merkezde bir atom olmak üzere bir küp biçiminde düzenlenmiş demir atomlarından oluşan beden merkezli kübik (BCC) kafes olarak bilinir. Bu yapı demire, ısıtıldığında kırmızıya dönüşme yeteneği de dahil olmak üzere eşsiz özellikler kazandırır.
Demir yüksek sıcaklığa kadar ısıtıldığında elektromanyetik radyasyon formunda ışık yayar.
Demir tarafından yayılan ışığın rengi sıcaklığına bağlıdır. Düşük sıcaklıklarda demir gri görünür. Sıcaklık arttıkça demirin rengi evvel kırmızıya, sonra turuncuya ve son olarak da beyaza dönüşür. Demirin rengi, yaydığı ışığın dalga uzunluğuna nazaran belirlenir.
Isıtılmış demirin rengi, sıcaklık ile direkt alakalıdır. Demirin sıcaklığı arttıkça, renk spektrumunda farklı tonlarda değişiklikler gözlenir.
Demir ısıtıldığında güç alır ve elektronları daha yüksek güç düzeylerine geçer. Bu durum, demirin emdiği gücün ölçüsüne bağlıdır ve sıcaklık arttıkça daha fazla güç emer. Elektronlar daha yüksek güç düzeylerine geçtikçe, fotonlar olarak isimlendirilen ışık parçacıklarını yayar. Demirin sıcaklığı arttıkça, ışığın dalga boylarındaki değişiklikler nedeniyle renkte bir kayma meydana gelir. Başlangıçta, demir çoklukla kırmızıya yakın bir renge sahiptir. Bu, demirin düşük sıcaklıklarda daha uzun dalga uzunluklarında ışık yaydığı manasına gelir.
Ancak, demirin sıcaklığı arttıkça, elektronların daha yüksek güç düzeylerine geçmesi ve daha kısa dalga boylarındaki ışığı yaymasıyla renk değişikliği meydana gelir.
Yüksek sıcaklıklarda, demir turuncu yahut hatta beyaz bir renk alabilir. Bu, demirin daha kısa dalga uzunluklarında ışık yaydığı ve farklı renk tonlarının ortaya çıktığı manasına gelir. Özetlemek gerekirse ısıtılmış demirin rengi, sıcaklığın bir sonucu olarak değişir. Düşük sıcaklıklarda kırmızımsı renk görülürken, yüksek sıcaklıklarda turuncu yahut beyaz renkler ortaya çıkabilir. Bu değişim, demirin güç düzeylerindeki değişiklikler ve ışığın dalga boylarındaki kaymalara bağlıdır.
Demir, yaklaşık 700°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kırmızıdan turuncuya, akabinde sarıya yanlışsız bir renk geçişine sahip olur.
Bunun nedeni, demirin daha yüksek sıcaklıklarda daha fazla güç emmesi ve daha kısa dalga boylarındaki ışığı yaymasıdır. Bu süreçte, demirin yüzeyi de oksitlenmeye başlar ve oksitlenme eserleri renk değişimine katkıda bulunabilir. Daha da yüksek sıcaklıklarda, yaklaşık 1200-1300°C civarında, demir beyaza yakın bir renk alır. Bu noktada, demir çok yüksek sıcaklıklara ulaştığı için ışığı daha kısa dalga uzunluklarında yaymaya başlar. Bu beyaz renk, demirin yüksek sıcaklıkta azamî ışık emisyonu sağladığı bir noktadır.
Ayrıca, demirin renk değişimi yalnızca sıcaklıkla hudutlu değildir.
Demirin bileşimi, saflığı ve oksidasyon durumu da renkte farklılıklara neden olabilir. Örneğin, paslı bir demirin rengi kahverengiye yahut turuncuya dönebilir. Sonuç olarak, ısıtılmış demirin rengi sıcaklığın yanı sıra oksidasyon durumu ve demirin bileşimiyle de alakalıdır. Demirin yüzeyi oksitlendiğinde yahut saf demir değilse renkte değişiklikler gözlenebilir. Lakin, genel olarak demirin sıcaklık arttıkça kırmızıdan turuncuya, sarıdan beyaza hakikat bir renk değişimi gösterdiği söylenebilir.
Demir havadaki oksijene maruz kaldığında, yüzeyinde bir demir oksit katmanı oluşturur.
Bu süreç oksidasyon olarak bilinir. Demir oksidin rengi demirin sıcaklığına bağlıdır. Düşük sıcaklıklarda demir oksit siyah görünür. Sıcaklık arttıkça demir oksidin rengi kahverengiye, akabinde kırmızıya ve son olarak sarıya dönüşür. Bunun nedeni, farklı sıcaklıklarda farklı demir oksit cinslerinin oluşmasıdır.
Demirin ısıtıldığında kırmızıya dönüşme özelliği, birçok pratik uygulama için kıymetli bir rol oynamaktadır.
Kaynak süreci, metal modüllerin birbirine kaynaşması için kullanılan bir birleştirme formülüdür. Bu prosedür, endüstriyel üretimden meskendeki tamir işlerine kadar geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Kaynak süreci için ısıtılmış demir, bir ısı kaynağı misyonu görür ve bu süreçteki en kıymetli ögelerden biridir. Kızgın demir, çoklukla oksijen ve akma gazı üzere ek materyallerle birlikte kullanılır. Birinci olarak, kaynak yapılacak metal kesimleri temizlenir ve düzgün bir formda hizalanır. Akabinde, ısıtılmış demirin uygulandığı bölgeye kaynak elektrodu yaklaştırılır. Kaynak elektrodu, elektrik akımı geçiren bir çubuktur ve bu akım ısı üretmek için kullanılır.
Kaynak süreci sırasında, ısıtılmış demirin tesiriyle metal kesimler yumuşar ve ergiyebilir hale gelir.
Bu noktada, kaynak elektrodundan geçen akım, erimiş metali birleştirmek için kullanılır. Soğuduktan sonra, kaynak yapılan kesimler birbirine sıkıca bağlanır ve güçlü bir bağ oluşturur. Kaynak sürecinin yanı sıra, ısıtılmış demirin diğer uygulamaları da vardır. Örneğin, demirin ısısı, metal modüllerin şekillendirilmesi ve bükülmesi için kullanılabilir. Ayrıyeten, ısıtılmış demir, kimi sanatsal işlerde ve demircilik faaliyetlerinde de kullanılır. Sonuç olarak, demirin ısıtıldığında kırmızıya dönüşme özelliği, kaynak üzere çeşitli pratik uygulamalara imkan sağlar. Kaynak süreci, metal kesimlerin birleştirilmesinde yaygın olarak kullanılan bir sistemdir ve ısıtılmış demir bu süreçte değerli bir rol oynar.