خصائص الفولاذ كما سنتحدث عن استخدامات الفولاذ و الفرق بين الفولاذ والحديد والفرق بين الفولاذ والحديد و ماهو الفولاذ كل تلك الموضوعات تجدونها من خلال مقالنا هذا.
محتويات المقال
خصائص الفولاذ
1-القوة والمتانة أحد خصائص الفولاذ، مما يجعله مقاوماً للضغط ويعد طويل الأمد ومقاوماً للتآكل الخارجي إلى حد كبير.
2- موصل جيد للحرارة والكهرباء، وهذه الخاصية تجعله مهماً جداً وضرورياً لصناعة الأواني والأسلاك الكهربائية.
3- مقاوم للصدأ، وذلك عندما تضاف لصناعته عناصر معينة تجعله لا يصدأ.
4-يتميز الفولاذ بقوته في الشد مما يجعله مقاوم للكسر لذلك فإنه يستخدم في بناء البنية التحتية.
5- الليونة من الخصائص الميكانيكية للفولاذ، إذ يمكن التحكم وتغيير شكل الفولاذ عند ضغطه وتطبيق القوة عليه، مما يسهل استخدامه في صنع أشكال وهياكل مختلفة وتصلح لعديد من الاستخدامات.
استخدامات الفولاذ
– يستخدم الفولاذ مقاوم للصدأ في صناعة محركات الطائرات وتوربينات الغاز وفي تصنيع السكاكين والأدوات الأخرى.
-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.
-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 الكهربائي في عمليات توليد ونقل الطاقة الكهربائية.
الفرق بين الفولاذ والحديد
الحديد
-يُعتبر الحديد من أكثر العناصر الموجودة في الطبيعة، حيث يحتل المرتبة الرابعة بين العناصر من حيث نسبة وجودة في القشرة الأرضية، وينتشر وجودة فيها على شكل أكاسيد.
-رمزه في الجدول الدوري Fe، أما كثافته فهي 78، ووزنه الذري 55.847، ورقمه الذري 26، إما الوزن النوعي 7.86، ودرجة الانصهار الخاصة به هي 1535 درجة سلسيوس، أما درجة غليانه هي 2750 درجة سلسيوس.
-يُصنف من الفلزات وهو صلب قابل للطرق والسحب، ويدخل في تصنيع العديد من المشغولات والأدوات والسبائك، حيث أنه من أكثر المعادن استخداماً في الصناعة.
-يُعتبر من العناصر المستقرة من ناحية القوة الكهرومغناطيسية، إذ أن لديه قوة كهرومغناطيسية متأزمة، كما يمتلك في نواته قوى نووية.
تُعتبر النيازك التي تسقط على الأرض من أكثر مصادر الحديد، إذ أن 90% من كتلتها حديد.
إذا تم خلط الحديد مع الكربون يُصبح نوعاً من أنواع الفولاذ.
الفولاذ
-يُعتبر الفولاذ من السبائك التي تتكون من مجموعة من العناصر وليس عنصراً واحداً، عكس الحديد الذي يُعتبر عنصراً منفرداً.
-لا يوجد للفولاذ رمز في الجدول الدوري لأنه مركب وليس عنصر، ويتكون من الحديد والكربون.
-يُعتبر الحديد مكون أساسي في الفولاذ إضافةً إلى الكربون، وكلما زادت نسبة الكربون في الفولاذ اختلفت صلابته وخصائصه واستخداماته، حيث تزداد صلابته بزيادة الكربون.
-يوجد أنواع عديدة من الفولاذ منه الفولاذ المُطاوع، والستانلس ستيل، وحديد الزهر.
-يتكون حديد الزهر من الحديد والمغنيسيوم والكربون والفسفور، ويوجد أنواع كثيرة منه تختلف باختلاف توزع الكربون في السبيكة، حيث يوجد منه الحديد الزهر المرن، والحديد الزهر الأبيض، والحديد الزهر الرمادي، والحديد الزهر المطاوع.
-يتكون الحديد المطاوع من حديد خالص وبه نسبة قليلة جداً من الكربون.
-يتكون الحديد الصلب من الحديد والكربون بالإضافة إلى عددٍ من العناصر الأخرى مثل الكروم، والمنغنيز، والسيليكون، والنيكل، والفناديوم، والمولبيديوم، وغيرها من العناصر الأخرى ولكن بنسب صغيرة متفاوتة.
ماهو الفولاذ
الفولاذ أو الصلب هو سبيكة من الحديد تحتوي على إضافات من الكربون تتراوح بين (0.2% – 2.0%) من وزن السبيكة حسب نوع السبيكة، وهو يعتبر العنصر المضاف الأساسي في سبائك الصلب.
إذا زادت نسبة الكربون في الحديد عن 2.1 % يصبح هشا ويسمى في تلك الحالة حديد زهر.
تحتوي سبائك الصلب على نسب من معادن أخرى مثل النيكل والكروم والفاناديوم والسيليكون والموليبدينيوم والفسفور والكبريت وغيرها من العناصر الأخرى.
يقوم الكربون وعناصر أخرى بتقسية الصلب، ومنع طبقات الحديد في البنية البلورية من الانزلاق فوق بعضها البعض (الانخلاع).
باختلاف العناصر المضافة لسبائك الصلب وشكل وجودها في الصلب (كعناصر ذائبة في المعدن أو كترسبات في المعدن)، تختلف خواص السبائك مثل الصلادة والمرونة ومقاومة السبيكة للشد في سبيكة الصلب الناتجة عن تلك الإضافات.
عندما تزداد نسبة الكربون في السبيكة عن (2.1%)، يطلق على هذه السبيكة اسم الحديد الزهر والتي تتميز بانخفاض درجة انصهارها وقابليتها للتَسَبُّك.
أُنتج الصلب باستخدام طرق مختلفة قبل عصر النهضة بفترة طويلة، لكنها لم تكن طرقاً فعالة.
أصبح استخدام الصلب أكثر شيوعاً بعد تطوير طرق إنتاجه في القرن السابع عشر.
بعد اختراع طريقة بسمر في منتصف القرن التاسع عشر، أصبح عملية إنتاج الصلب بكميات ضخمة غير مكلفة.
بعد إضافة بعض التعديلات على هذه الطريقة، ظهرت طرق أخرى مثل فرن أكسجين قاعدي، التي خفضت تكلفة الإنتاج وحسّنت جودة المعدن.
اليوم، الصلب هو واحد من أكثر المواد استخداماً في العالم، بإنتاج يقدر بـ 1,300 مليون طن سنوياً، وهو العنصر الأساسي في قطاع البناء والمعدات والسفن والسيارات والماكينات والتجهيزات المنزلية والأسلحة.
يصنف الصلب حديثاً بمختلف رتبه طبقاً لعدة معايير دولية مثل تصنيف جمعية مهندسي السيارات للصلب (بالإنجليزية: SAE steel grades) والتصنيف الأوروبي للصلب (بالإنجليزية: EN steel grades) وتصنيف المعهد الألماني للتوحيد القياسي (بالإنجليزية: DIN steel grades) وغيرها.
