أنواع الفولاذ

أنواع الفولاذ وكذلك خصائص الفولاذ، كما سنقوم بذكر المعادن الأكثر شيوعاً في عنصر الفولاذ، وكذلك سنتحدث عن استخدامات الفولاذ، كما سنوضح تاريخ الفولاذ وأهميته، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعوا معنا.

أنواع الفولاذ

1- الفولاذ الكربوني (بالإنجليزية: Carbon Steels):

يشكل هذا النوع من الفولاذ نسبة 90% من الإنتاج العالمي للفولاذ، وتقل فيه نسبة المنغنيز عن 1.65%، ونسبة السليكون عن 0.6%، ونسبة النحاس عن 0.6%، بحيث لا يزيد مجموع هذه العناصر المضافة عن 2%، ومن أنواعه الفولاذ منخفض الكربون (بالإنجليزية: low Carbon Steel) : يشكّل الكربون فيه نسبة تتراوح بين 0.05-0.19%، والفولاذ متوسط الكربون (بالإنجليزية: medium Carbon Steel): الذي يشكّل الكربون فيه نسبة تتراوح بين 0.2-0.49%، والفولاذ مرتفع الكربون (بالإنجليزية: high Carbon Steel): الذي تشكّل نسبة الكربون فيه أكثر من 0.5%.
2- الفولاذ السبائكي (بالإنجليزية: Alloy steel):

وهو الذي يضم بعض المعادن مثل: المنغنيز، والسيليكون، والنيكل، والكروم، ومن أنواعه الفولاذ منخفض السبائكية عالي المقاومة (بالإنجليزية: High-Strength Low-Alloy (HSLA) Steel) الذي يضم نسبة تقل عن 0.05% من الكربون، وكميات صغيرة من أحد أو مجموعة من العناصر الآتية: الكروم، والنيكل، والموليبدنوم، والفاناديوم، والتيتانيوم، والنيوبيوم، ويستخدم في صناعة أنابيب النفظ، والغاز، والمنشآت البحرية، والسفن، وصهاريج التخزين.
3- الفولاذ المقاوم للصدأ أو الستانليس ستيل (بالإنجليزية: Stainless Steel):

وهو يضم نسبة 10% من الكروم.
فولاذ العُدَد (بالإنجليزية: Tool Steels): وهو الفولاذ الذي يتم دمجه مع معادن صلبة مثل: التنغستن، والموليبدنوم على درجات حرارة مرتفعة، وهو يُنتج بكميات صغيرة، ويضم معادن غالية الثمن.

خصائص الفولاذ

1- الصّلادة (Hardness):
تكشف خاصيّة الصّلادة أو القساوة مدى قدرة المادّة على تحمّل الخدش، ويلعب كلٌّ من التركيب الكيميائيّ والبنية الدّقيقة دوراً مهمّاً في تحديد ذلك.
2- المقاومة للشدّ (Tensile strength):
وتُعرف بمدّة قدرة الفولاذ على التّماسك أو التّحطم عند بلوغها نقطة الانهيار، ويُقاس ذلك وفقاً لمقدار الإجهاد.
3- المرونة:
وهي مدى قابليّة الفولاذ للتّشكيل والدّرفلة والسّحب وغيرها.
4- التّوصيل للحرارة العالية:
وهي من خصائصه المعروفة.
5- المتانة:
تُقاس بتعريض الفولاذ للصّدمة.
6- القابليّة للصدأ:
ويعرّف الفولاذ المقاوم للصّدأ (ستينلس ستيل) بأنه من أكثر أنواع الفولاذ مقاومة للصّدأ.

المعادن الأكثر شيوعاً في عنصر الفولاذ

1- معدن الكربون:
حيث يدخل بمثابة عنصر للتقوية على باقي العناصر ويتم الحفاظ على معدن الكربون تتبعاً لقابلية السبيكة للمرونة والّحام.
2- معدن المنغنيز:
يعمل على زيادة القوة والصلابة والمتانة.
3- هكذا معدن الفسفور والنحاس:
يقوم كلاً منهما بزيادة القوة، والعمل على مقاومة الصدأ والتآكل بسبب عوامل الغلاف الجوي.
4- معدن الكبريت:
المستويات العالية من عنصر الكبريت تعمل التأثير في نقص المرونة والصلابة، وتؤثر على قابلية اللّحام.
5- هكذا معدن السيليكون:
هو من المؤكسدات القوية، المستخدمة في صناعة معدن الفولاذ، السيليكون يؤثر في مدى القوة والصلابة والمتانة ويحتوي معدن الفولاذ على كمية قليلة من معدن الألمنيوم، والأكسجين، والنيتروجين، وكميات أخرى مضافة بشكل متعمد من كلاً من: النيكل. الكروم. التيتانيوم. البورون. الموليبدينوم. النيوبيوم. وكل هذه العناصر والمعادن تقوم بالتأثير على خصائص الصلابة، والمتانة والمرونة.

استخدامات الفولاذ

يعد الفولاذ الكربوني أكثر أنواع الفولاذ استخدامًا، حيث يستخدم الفولاذ منخفض الكربون في تصنيع هياكل وبعض مكونات السيارات، ويستخدم الفولاذ متوسط الكربون في مختلف أنواع البناء، ويستخدم الفولاذ عالي الكربون في قضبان السكك الحديدية، بينما يمكن تغيير خصائص الفولاذ لتلبية احتياجات خاصة لا يمكن تلبيتها باستخدام الفولاذ الكربوني، وفي ما يأتي سيتم الحديث عن بعض أشكال استخدامات الفولاذ الأخرى:
– يستخدم الفولاذ منخفض السبائكية عالي المقاومة في خطوط أنابيب النفط والغاز والسفن والمنشآت البحرية وخزانات التخزين.
– يستخدم الفولاذ الميكانيكي الحر في تصنيع المسامير والبراغي والصواميل. يستخدم الفولاذ مقاوم للصدأ في صناعة محركات الطائرات وتوربينات الغاز وفي تصنيع السكاكين والأدوات الأخرى. يستخدم الفولاذ الكهربائي في عمليات توليد ونقل الطاقة الكهربائية.

تاريخ الفولاذ وأهميته

1- يرجع استخدام الفولاذ والحديد إلى ألف سنة قبل الميلاد، واشتهرت به في ذلك الوقت سوريا.
2- في القرن الثاني عشر تم توفير الحرارة التي يحتاجها الحديد لكي ينصهر عن طريق إنتاج أفران معينة في أوروبا، ولكن الحديد الذي أنتجوه وقتها كان غير قابل للطرق، وذلك بسبب أن نسبة الكربون فيه كانت كبيرة، لذا كان لابد من تنقيته من الكربون عن طريق حرقه لخفض النسبة.
3- وفي انجلترا في عام 1740 م، قام بنيامين هنتسمان بصهر الحديد باستخدام طريقة البوتقة.
4- وقام الألماني فريدريك كروب عام 1811 م بإقامة أول مصنع للحديد، والذي استخدم في صناعة السكك الحديدية، والآلات البخارية، والسفن، وغيرها.
5- وفي عام 1889 م حينما افتتح برج إيفل، والذي تم تصنيعه من الحديد، فكان قمة التقدم التكنولوجي، وأصبح له أهمية اقتصادية وسياسية كبرى لكل بلدان العالم.
6- وأصبح الحديد محل طمع لكثير من البلدان، وتسبب في احتلال بلاد لبعضها وإقامة الحروب من أجل الحصول عليه، ففي عام 1935 م حينما تم الهجوم على النرويج والسويد، كان ذلك بغرض الحصول على الفولاذ، حيث كانت السويد تصنع أحسن وأفضل أنواع الفولاذ.
7- واهتز إنتاج الفولاذ بعد الحرب العالمية الثانية، إلا أنه عاد إلى كميته الأصلية قبل الحرب وذلك في عام 1957 م.
8- وتتسبب صناعة الحديد والصلب في العالم، ووجود تلك المصانع الكبيرة والكثيرة، إلى توفير عمالة لفئة كبيرة جدا من المواطنين، وبالتالي تساعدهم في الحصول على مصدر رزقهم.