# ГВОЖЂЕ
**ГВОЖЂЕ** (Fe, лат. *ferrum*), хемијски елемент, четврти по распрострањености у Земљиној кори, метал, редни бр. 26, густина 7,87 g/cm3, тачка топљења 1.538oC, атомска маса 55,845, електронска конфигурација \[Ar\] 3d6 4s2. Због своје реактивности према кисеонику, у природи се не налази у чистом стању, осим у остацима метеора Најзначајнији минерали у рудама **г.** су: хематит (Fe2O3), магнетит (Fе3О4), сидерит (FеCО3), лимонит (Fе2О3∙nH2О) и пирит (FеS2). У Србији руде **г.** има у рудницима Стари Трг (Косово), Мачкатица и Крива Феја (Сурдулица) и Велики Кривељ (Бор). **Сирово г.**, које садржи 2,14−5% угљеника, уз нешто силицијума, мангана, фосфора, сумпора и др., добија се поступком оксидационо-редукционог топљења уз помоћ кокса, кречњака и предгрејаног ваздуха у постројењу које се зове висока пећ (ВП). Као руде у ВП углавном се користе хематитне и магнетитне. ВП је противструјни реактор у којем се чврста шаржа креће на доле, а врели гасови на горе. Оксидни минерали **г.** бивају редуковани угљен-моноксидом и угљеником из кокса у елементарно **г**. То се дешава преко великог броја физичких промена и више стотина хемијских реакција које дају крајње производе: течно сирово **г.**, шљаку (растоп трансформисаних пратећих састојака руде и топитеља) и горивни гас. При спором хлађењу сировог **г.** и уз присуство веће количине силицијума (2,5%) добија се **сиво сирово г.** са угљеником који се након очвршћавања лива издваја у облику љуспастог графита одакле му и потичу боја и име. Ово **г.** иде на даљу прераду у ливнице. Супротно томе, при брзом хлађењу и уз присуство мање количине силицијума добија се **бело сирово г.** код којег је угљеник везан са **г.** у виду карбида **г.** (цементит, Fе3C). Бело сирово **г.** иде на прераду у челичане где се претвара у челик, најважнији производ металургије **г**. Према последњим подацима, највећа ВП на свету има запремину 5.500 m3, производи 5 мил. т. сировог **г.** годишње и припада компанији „Shougang Jing Tang United Iron and Steel Ltd." у Кини. Чисто **г.** је релативно меко и има ограничену употребу, нпр. за електромагнете. Рекордна производња **г.** у железари у Смедереву била је 850.000 т/год.(„Сартид", 1998) и 1,68 мил. т/год.(„U. S. STEEL-Serbia", 2008. и 2009). У зависности од кретања цена на светском тржишту, рудне сировине и кокс су углавном увожени из Украјине, Перуа, Аустралије, Јужне Африке, Пољске, Румуније, Русије, Босне и Херцеговине (Омарска, Љубовија, Лукавац) итд. Прерађивана је и руда из Мајданпека. Због еколошких прописа, цене и дефицитарности кокса, развијене су алтернативне методе добијања **г.** непосредном редукцијом са гасовима (угљен-моноксидом – CО и водоником – H2), добијеним из угљоводоника, наjчешће из природног гаса – CH4 у присуству катализатора (HYL, MIDREX, COREX), затим, редукцијом са чврстим редукционим средством или редукционим топљењем у плазма-пећима (PLASMA MELT, INRED) и др.
Срђан Марковић
У свакодневној пракси треба разликовати појам **г.**, које се у области хемије и медицине односи на чист хемијски елемент Fe, и појам **г.** који се у металургији, инжењерству, свакодневној примени и говору односи на његове легуре. Из тог разлога у металургији и технологији се користи појам железо за хемијски елемент Fe, док се под појмом **г.** подразумева група легура на бази железа.
У периодном систему елемената Fe припада VIIIB групи прелазних метала. Алотропни је метал са три модификације. Алфа модификација (αFe) стабилна је до 912 °C и има запремински центрирану кубну структуру; гама модификација (γFe) стабилна је између 912 °C и 1.394 °C и има површински центрирану кубну структуру; док је делта модификација (δFe) стабилна изнад 1.394 °C па до тачке топљења и има запремински центрирану кубну структуру. Феромагнетично је до температуре од 770 °C (Киријева тачка) у алфа модификацији (αFe). Изузетно је важан биоелемент неопходан за живе организме, јер је саставни део хемоглобина који преноси кисеоник у телу. Чисто Fe (железо) припада групи материјала ниске чврстоће (<250 MPa) и нема значајну техничку примену. Користи се углавном за неке специјалне намене, као нпр. у хемији и хемијској индустрији, у облику разних једињења, код процеса производње или за готове производе (боје, електроде, инсектициде итд.). Користи се и у медицини и фармакологији у виду разноврсних хемијских једињења за разне врсте лекова (антианемици, адстрингенси и др.).
Насупрот томе, легуре на бази железа, челици и **г.**, имају добра механичка својства и веома широко подручје употребе у свим гранама индустрије, грађевинарству, пољопривреди, саобраћају, занатству, као и у свакодневном животу. Њихов допринос развоју цивилизације огледа се у чињеници да је тренутна годишња количина произведених челика и ливених **г.** у свету око десет пута већа од укупне произведене количине свих осталих метала и легура (годишње се произведе више од 1.500 милиона т челика и 75 милиона т ливених **г.**).
Основне информације о односу железа, као главног елемента, и угљеника, као најважнијег легирајућег елемента, за индустријски произведене челике и **г.**, даје двојни фазни дијаграм Fe-C. Овим дијаграмом су се бавили, а и данас се баве многи металурзи света. Први дијаграм експериментално је израдио В. Ч. Робертс-Остин (1897) по којем је γ-чврсти раствор добио име аустенит. Основни изглед дијаграма сада је тачно утврђен, али како због све чистијих легура и прецизнијих мерења, тако и због термодинамичких модела и прорачуна, тачке и температуре у дијаграму се константно коригују. Из дијаграма Fe-C се види да се угљеник, иако нема тачку топљена (сублимира), у течном стању неограничено раствара у железу. У чврстом стању, међутим, гради три ограничена интерстицијска чврста раствора: ферит (α‑чврсти раствор са макс. 0,02% C на 727 °C), аустенит (γ‑чврсти раствор са макс. 2,11% C на 1.148 °C) и делта ферит (δ‑чврсти раствор са макс. 0,09% C на 1.494 °C), чинећи тиме челике и **г.** полиморфним материјалима, што је изузетно значајно за њихову термичку обраду, топлу пластичну прераду и за примену. Угљеник може да буде и слободан у виду графита или везан у једињењу – цементит (Fe3C са 6,67% C)*.* При дугом загревању на повишеној температури Fe3C се распада на Fe и стабилнији графит, због чега се систем Fe-Cgr назива стабилни, а Fe-Fe3C метастабилни (потхлађени) систем. Поред подручја чврстих раствора (α, γ и δ), дијаграм показује и линије трансформације (ликвидус, солидус и солвус), као и три реакције са тројном равнотежом: перитектичка на 1.495 °C, када се ствара аустенит; еутектичка на 1.148 °C, где се ствара еутектикум ледебурит, као механичка смеша аустенита и цементита; и еутектоидна реакција на температури 727 °C, када настаје еутектоид перлит, такође механичка смеша између ферита и цементита. Легуре у Fe‑Fe3C систему, до 2,11%C називају се челици, а од 2,11% до 6,67%C зову се **г.**, односно бела **г.** када припадају Fe-Fe3C систему, а сива за систем Fe‑Cgr. **Г.** се називају још и ливена **г.**, јер се због кртости и недеформабилности обликују искључиво ливењем. За изучавање техничких челика који су вишекомпонентни (угљенични челик садржи C, Si, Mn, S, P, а легиран још и легирајуће елементе) дијаграм Fe-Fe3C, иако двокомпонентан ипак има велик практични значај. Познавањем механизама и процеса стварања фаза и микроструктура, при очвршћавању, легирању или пластичној деформацији и термичкој обради полупроизвода и готових производа са различитим хемијским саставима, може се утицати и усмерити ток стварања микроструктура, чиме се утиче на добијање техничких производа изузетних особина (затезна чврстоћа и до 3.000 MPa) са веома широким опсегом комбинација механичких својстава.
Производња челика и ливених **г.** започиње редукцијом железних руда у високој пећи. Основне сировине за добијање су оксидне руде хематит и магнетит, кокс или дрвени угаљ као гориво и креч као топитељ. Производи високе пећи су растопљено **г.**, течна шљака и високопећни гас. Растопљено **г.** у ствари представља полазну сировину за добијање челика и ливова. Ако има више Мn онда је то бело **г.** и служи, један мањи део, за одливке од белог лива, а већи, за добијање челика у конверторима, Сименс-Мартиновим пећима и електропећима, те за добијање специјалних челика додатном рафинацијом у електропећима. Ако садржи више Si, онда служи за добијање ливеног **г.** са графитом, претапањем и ливењем. Полупроизводи од челика се добијају топлом прерадом (ваљање, ковање, пресовање и сл.), а мањим делом накнадним претапањем за добијање одливака од челичног лива.
Пошто су челици и **г.** суштински вишекомпонентне легуре, концентрација раздвајања челика и **г.** према ISO 4948/1 је 2%C. Такође, стандард одређује и граничне вредности за све друге елементе које дефинише као легирајуће елементе, пратиоце и нечистоће. Постоји више начина класификације и систематизација челика. Према намени челици се деле на конструкционе, алатне и специјалне; према хемијском саставу на угљеничне и легиране (ниско и високо легирани); а према положају у дијаграму Fe-Fe3C на подеутектоидне, еутектоидне и надеутектоидне. Према квалитету на обичне, квалитетне, племените и високо квалитетне челике; према начину производње на Сименс-Мартинов челик, Бесемеров, Томасов, ЛД-челик, електро-челик; према начину прераде, сирови челик, ливени челик, ковани, ваљани, вучени, пресовани; а према микроструктури на перлитни, ледебуритни, аустенитни, феритни, беинитни, мартензитни, феритно-мартензитни итд. Сматра се да тренутно постоји око 6.000 врста челика у употреби.
Код ливених **г.** се услед повећаног садржаја угљеника (>2%) путем еутектичке реакције може створити графит или цементит. Нуклеација и раст графита у течним ливовима су веома отежани, иако је графит термодинамички стабилна фаза. Због тога, да би се постигла већа температурна разлика између стабилне и метастабилне еутектичке реакције и да би се у техничким ливеним **г.** са графитом (сиви лив, нодуларни лив, компактни лив) са сигурношћу образовао графит, неопходан је додатак силицијума. С тиме, тројни дијаграм Fe‑C‑Si, за ливена **г.** постаје изузетно важан. Током еутектичке реакције да ли ће се створити различити облици графита или Fe3C, зависи од више фактора. Најважнији су количина Si, начин хлађења и додатак инокуланата (центра кристализације). У односу на бели лив, код ливова са графитом, количина Si је већа, хлађење је споро уз обавезан додатак инокуланата. У сивом ливу графит је у облику ламела, у нодуларном у облику нодула (сфера, куглица), а у компактном или вермикуларном, у облику вермикула (црвића). Метална основа ових ливова након ливења може да буде: феритна, феритно-перлитна, перлитна и аустенитна, а након термичке обраде, мартензитна, међустепена структура отпуштања, беинитна и аусферитна. Ако се садржај фосфора у сивом ливу повећа, онда се ствара фосфидни еутектикум у облику мреже, чиме се постиже велика отпорност на хабање. Темпер лив се добија жарењем одливака од белог лива на високој температури ради стварања графита у облику пахуљица. Жарењем у неутралној атмосфери добија се црни темпер лив са феритном или перлитном металном основом, док код белог темпер лива због оксидационе атмосфере током темперовања површина се разугљеничава и постаје феритна без угљеника, а средина перлитна, са темпер графитом. Постоји и тврдокорни бели лив, са Fe3C издвојеним само на површини, док је у унутрашњости издвојен графит. Производња ливених **г.** и челичног лива у Србији према подацима часописа *Modern Casting* за 2012. износи 37.251 т/год. сивог лива, 15.162 т/год. нодуларног лива, 10.328 т/год. темпер лива, и 9.050 т/год. челичног лива.
Лепосава Шиђанин
У Србији примена **г.** датира од најранијег периода металног доба, када се користи и као хладно ковано и као ливено за израду оружја и оруђа. Почев од друге половине XIV в. **г.** из рудника из околине Ђавоље Вароши употребљавало се за израду оруђа, оружја и употребних предмета, као и за ковање новца. У градитељству **г.** налази примену за затеге код лукова, као и за розете и решетке на прозорима и вратима цркава и манастира. Касније се највише примењује при изградњи мостова. За бродску преводницу у Бечеју и велики гвоздени мост у Зрењанину постоје индиције да су пројектовани у бироу чувеног Александра Густава Ајфела. Једно од врхунских техничких достигнућа са прелаза из XIX у XX в. јесте брана на ушћу Великог бачког канала у Тису из 1898, изграђена по плановима младог инжењера Алберта Хајнца. Ковано **г.** у српској архитектури у XIX в. примењује се углавном као декоративни елемент на оградама степеништа и балкона, као нпр. у Амиџином конаку у Крагујевцу (1818). Саграђен у балканском оријенталном стилу, он има подрумска врата са звекиром од кованог **г.**, а лучни подрумски прозори украсне гвоздене решетке. Кућа Јеврема Обреновића на Великој пијаци (1835–1836) у Београду имала је капије и ограде на тераси од кованог **г**. Дворац у Савамали из 1837 (Министарство финансија), са балконима на конзолама од кованог **г.**, одраз је утицаја ренесансног обликовања у рундбоген стилу. Ливница у Гајевој улици у Земуну, основана 1854, лила је звона за црквене торњеве и сатове. Позната је розета од кованог **г.** на цркви Св. Пантелејмона у селу Жлне, у близини Књажевца. Стигавши са дипломом грађевинског инжењера из Беча у Београд, Виктор Азриел у сецесионистичком стилу користи ковано **г.** на фасади Булијевог Робног магацина (1907). Зграда Ректората Београдског универзитета (1858–1863) грађена је по пројекту чешког архитекте Јана Неволе. У пространом холу некада су били метални стубови који су подупирали крстату таваницу. За своје време били су то прави архитектонски подвизи у једној од првих зграда изведених после турске епохе. Већ читав век примат у формирању конструкције објеката носи челик, док се **г.** и даље користи као декоративни елемент за капије, ограде, решетке, али и као омиљени материјал савремених скулптора.
Славка Станковић
**Г.** се у народним обичајима најчешће користило као апотропејон у одбрани од злих сила, натприродних бића и демона. Магијска снага **г.** позната је готово свим народима у Европи. У критичним периодима живота заједнице или њених чланова прибегавало се ритуалним радњама заштите коришћењем различитих предмета од **г.** као што су вериге, звона, ножеви или други оштри метални предмети. Своју магијску снагу, како се верује, **г.** дугује вези са доњим светом, светом демона и мртвих, па као хтонски елемент одбија зле демоне. У традицијској култури Срба, у појединим крајевима, новорођенче су провлачили испод верига. Магијска снага верига појачана је симболиком домаћег огњишта и заштитном улогом предака јер се веровало да је огњиште место на којем бораве душе предака. Демони и змије одбијани су лупањем у металне предмете, а звоњава звона, лупање у оштре металне предмете или вериге имали су улогу одбијања града и других временских непогода. Ова претхришћанска веровања су пренета и у хришћанство па је звоњава црквених звона, између осталих, имала и ту улогу. У традицијској култури се веровало да одбојна снага **г.** може да отера и добре духове. Тако се у појединим крајевима Србије ни данас у обредима после сахране и на даћама не користе ножеви приликом обеда, јер би могли да отерају духове умрлих којима је намењено остављено јело и пиће. Иста забрана важи и за Бадње вече будући да се душе умрлих гласно позивају да дођу на гозбу. **Г.** се користило и као заштита од урока и злих очију. Комадићи **г.** или гвоздени предмети ушивани су у одећу или ношени као хамајлије од урока; израђивани су и минијатурни земљораднички алати, а у појединим крајевима се веровало да би требало да их изради ковач у глуво доба ноћи од потковице мртве кобиле. Најпознатија су веровања у заштитну моћ коњске потковице која се закивала на кућама или другим објектима, а веровало се да штити децу од епилепсије. Веровања у моћ потковице су редукована, премда се и данас, као симбол среће и заштите, могу видети окачене на аутомобилима или појединим објектима.
Лидија Б. Радуловић
ЛИТЕРАТУРА: И. Бах, Б. Радојковић, *Уметничка обрада метала*, I–II, Бг 1956; Група аутора, *Енциклопедија модерне архитектуре*, Бг 1970; Д. Бандић, *Табу у традиционалној култури Срба*, Бг 1980; Ф. Харт, В. Хен, Х. Зонтаг, *Атлас челичних конструкција: високоградња*, Минхен–Бг 1987; H. Okamoto, „The C-Fe (Carbon-Iron) System", *Phase Diagram Evaluations: Section II. Journal of Phase Equilibria*, 1992, 13, 5; Б. Мишковић, „Гвожђе и челик", у: Д. Виторовић (ур.), *Хемија и хемијска индустрија у Србији*, Бг 1997; F. X. Kayser, J. W. Patterson, „Sir William Chandler Roberts-Austen – His Role in the Development in Binary Diagrams and Modern Physical Metallurgy", *Historical Paper in Journal of Phase Equilibria*, 1998, 19, 1; Ш. Кулишић, П. Ж. Петровић, Н. Пантелић, *Српски митолошки речник*, Бг 1998; L. Greene, *Ironmaking Process*, I, Washington 2000; K. Bugayev и др., „Iron and Steel production'', у: *Book for Business*, New York 2001; J. Lamut, „Tehnološki razvoj metalurgije železa in jekla", *Zbornik Med železom in kulturo: naša dediščina, naša pot*, Ravne na Koroškem 2007; В. Трујић, Н. Митевска, *Металургија гвожђа*, Бор 2007; С. Зечевић, *Српска етномитологија*, Бг 2008.
\*Текст је објављен у 1. књизи III тома Српске енциклопедије (2018)