كيف تجعل الحديد فولاذ والفرق بين كل منهما

كيف تجعل الحديد فولاذ والفرق بين كل منهما هذا السؤال يدور في أذهان الكثيرين حول العملية الكيميائية التي يتم من خلالها تحويل خام الحديد إلى مركب صلب، وهي شرح طريقة صناعية يتم تنفيذها عن طريق تعريض الحديد لدرجات حرارة معينة تمنحه الصلابة المطلوبة التي يوفر الصلب. للمشاركة في العديد من الأنشطة من خلال المقال التالي على موقع اقرأ نتعرف على الحديد والصلب، والفرق بينهما، وكذلك كيفية تحويل الحديد إلى صلب.

الفرق بين الحديد والصلب.

هناك العديد من الاختلافات الجوهرية بين الحديد والصلب والتي تميزهما عن بعضهما البعض.

أولاً الحديد

• الحديد هو أحد العناصر الموجودة في الطبيعة، وله رمز في الجدول الدوري لمندلييف ورمزه هو Fe، وله كثافة 78، ووزن محدد 7.86، ووزنه الذري 55847 وعدده الذري 26.
• درجة انصهار الحديد هي 1535 درجة مئوية.
• درجة غليان الحديد 2750 درجة مئوية.
• الحديد هو أحد أكثر العناصر وفرة في الطبيعة ويوجد بكثرة
• يحتل الحديد المرتبة الرابعة في مجموعة العناصر الموجودة في قشرة الأرض.
• الحديد موجود بكثرة في القشرة الأرضية على شكل أكاسيد.
• الحديد معدن
• الحديد هو معدن مطيل، مطيل، ودكتايل.
• يعد الحديد من أكثر المعادن استخدامًا في الصناعة، حيث يستخدم الحديد في العديد من الصناعات مثل الحرف اليدوية والأدوات والمعدات.
• يحتوي الحديد في قلبه على قوى نووية، وله أيضًا قوة شد كهرومغناطيسية، لذا فإن الحديد هو أحد المعادن المستقرة كهرومغناطيسيًا.
• تحتوي النيازك على 90٪ من كتلتها الحديدية، لذا فإن النيازك التي تسقط على سطح الأرض تعتبر مصدرًا للحديد.

ثانيًا، الفولاذ

• يتشكل الفولاذ عندما يختلط الحديد بالكربون، لذلك فهو مركب كيميائي، ولهذا السبب لا يتم ترميز الفولاذ بأي رمز في الجدول الدوري لأن الفولاذ مركب وليس عنصرًا.
• الصلب هو عكس الحديد. الحديد عنصر واحد، في حين أن الفولاذ عبارة عن سبيكة مكونة من العديد من العناصر، لذا فإن الحديد والصلب متضادان.
• يتكون الفولاذ من خليط من الحديد والكربون. يعد الحديد مكونًا رئيسيًا للصلب، وعندما تزداد نسبة الكربون تزداد صلابة الفولاذ وتتنوع خصائصه واستخداماته.

خصائص الصلب

علمنا أن الفولاذ مركب كيميائي ناتج عن التفاعل بين الحديد والكربون بشكل أساسي بالإضافة إلى العديد من العناصر الأخرى التي تضفي عليه خصائصه المميزة ومن أهمها

• صلابة

تكشف خاصية الصلابة أو الصلابة عن قدرة الفولاذ على تحمل الخدوش، ويلعب الهيكل الدقيق دورًا مهمًا في تحديد قدرة المقاومة لهذا المركب.

• توصيل حرارة عالية

الصلب هو أحد المركبات الكيميائية التي تعتبر موصلات جيدة للحرارة.

• القابلية للأكسدة

الصلب مقاوم كيميائياً للصدأ، والفولاذ المقاوم للصدأ يسمى “الفولاذ المقاوم للصدأ” وهذا النوع معروف بمقاومته القوية للصدأ.

• متانة

يتعرض الفولاذ إلى حد كبير لصدمة حرارية، حيث تقاس قوة الفولاذ بالتعرض للصدمة.

• قوة الشد

تحدد هذه الخاصية مدى قدرة الفولاذ على الصمود أو الانكسار عندما يصل إلى نقطة الانكسار ويُعرف باسم مقدار الضغط.

أنواع الحديد

يعتبر الحديد من أكثر العناصر الكيميائية الموجودة في الطبيعة، ولكن عند استخدامه في صناعات مختلفة، يتم مزجه مع بعض العناصر الأخرى لمنحه خصائص جديدة، مثل الصلابة والليونة ومقاومة الأكسدة وغيرها. أشهر أنواع الحديد

• الحديد الزهر “الزهر”

يُعرف أيضًا باسم الحديد الزهر، ويتم إنتاجه عن طريق صهر الحديد الذي يحتوي على أكثر من 2٪ كربون. يستخدم الحديد الزهر في العديد من الصناعات وخاصة في صناعة الأدوات التي لا تتعرض للصدمات مثل مواسير الغاز وأنابيب المياه وذلك لما له من خصائص مميزة وهي المتانة والليونة والصلابة ومقاومة التآكل والمرونة كذلك كما يمكن إعادة تشكيلها مرات مختلفة.

• صلب

يستخدم الفولاذ في صناعة خطوط السكك الحديدية والجسور والسفن.

• الحديد الرمادي

1. سمي الحديد الرمادي بهذا الاسم لأنه عند سحقه يعطي اللون الرمادي، وهو أقل كثافة من الحديد المطاوع.
2. يختلف الحديد الرمادي في تركيبته الكيميائية عن أنواع الحديد الأخرى، حيث يحتوي على الكربون والسيليكون، بالإضافة إلى عنصر الحديد.

• حديد أبيض

يحتوي هذا النوع من الحديد على كميات صغيرة من الجرافيت، وعند التكسير يظهر حطام الكسر أبيض اللون لعدم وجود الجرافيت بكميات كبيرة فيه. هذا النوع لا يستخدم على نطاق واسع في الصناعة.

• الحديد المطاوع

1. يمثل هذا النوع من الحديد عنصر الحديد في شكل نقي قبل إضافة المواد الكيميائية إليه.
2. لوحظ الحديد المطاوع لمقاومته للكسر عند تعرضه لضغوط شديدة، وفي أوقات سابقة كان يستخدم لبناء الجسور والمباني العالية.
3. ومع ذلك، نظرًا لتطور صناعة الحديد، يتم استخدام الفولاذ بدلاً من ذلك. يدخل في صناعة الأجهزة الكهربائية المستخدمة في صناعة المغناطيسات الكهربائية المؤقتة.
4. كما تستخدم في صناعة حديد التسليح المستخدم في عمليات البناء.

أنواع الصلب

هناك العديد من الخصائص المميزة للفولاذ (الصلب) التي تميزه عن العناصر الأخرى، ومن أهم هذه الأنواع

• فولاذ دمشق

1. صلب دمشق هو صلب مرن ويتميز هذا النوع من الصلب بصلابته العالية، ويتكون صلب دمشق من اتحاد وتماسك العديد من السبائك.
2. يتم تحضير هذا الفولاذ عن طريق اللحام الحراري والتطريق، ويتم تشكيله عن طريق ضم العديد من السبائك معًا.

• أداة الصلب

يتميز هذا النوع من الفولاذ بسهولة التشكيل والصب، فهو لا يتطلب مجهودات كبيرة لصهره ولحامه، وتستخدم أدوات الفولاذ في بناء الماكينات، وما يميز هذا النوع من الفولاذ هو انخفاض سعره.

• الفولاذ المقاوم للصدأ

1. يحتوي هذا النوع من الفولاذ على الحديد ونسبة الحديد فيه لا تقل عن 50٪ كما يحتوي على عناصر أخرى مثل النيكل والكربون والكروم.
2. يستخدم الستانلس ستيل في صناعة أشياء كثيرة فمثلا يستخدم في صناعة الأجهزة المنزلية مثل شفرات الحلاقة وعلب العصير والعديد من الأدوات الأخرى.

• الفولاذ المقاوم للأحماض

1. يتميز هذا النوع من الفولاذ بمقاومته للأحماض وقدرته الكبيرة على مقاومة المحاليل القلوية لأن هذا النوع من الفولاذ يحتوي على نسبة جيدة من الكروم وهي حوالي 17٪ كحد أدنى.
2. يستخدم الفولاذ المقاوم للأحماض في علب وزجاجات الحديد التي تحتوي على مواد تنظيف وكيماويات تستخدم في الدهانات ومواد البناء.

• فولاذ النيتروجين

1. يحتوي هذا النوع من الفولاذ على النيتروجين، والنيتروجين عنصر أساسي فيه.
2. يستخدم فولاذ النيتروجين في صناعة أدوات مثل المكابس وأذرعها التي تخضع أجزاء منها لحركة مستمرة ودائمة.

أنواع مختلفة من الفولاذ

• دوامة الصلب

يحتوي الفولاذ الملفوف على نسبة كبيرة من السيليكون، مما يجعله مرنًا. عندما تزداد نسبة السيليكون في الفولاذ الملفوف، تزداد مرونته ويضاف إليه الكروم أحيانًا. يستخدم الفولاذ الملفوف في صناعة البراغي والأنابيب وغيرها.

• حديد التسليح

ما يميز هذا النوع من الفولاذ هو مقاومته وقدرته الكبيرة على تحمل الضغوط العالية والجر والأوزان، وهذا هو سبب استخدامه على نطاق واسع في البناء الخرساني.

• آلة الصلب

يستخدم هذا النوع من الفولاذ في البناء لأن خواصه تشبه خصائص الفولاذ الإنشائي، ولكنه يحتوي على نسبة عالية من الكربون مقارنة بالفولاذ الإنشائي.

كيف تحول الحديد إلى صلب

لتحويل الحديد إلى صلب هناك بعض الخطوات التي يتم اتباعها على النحو التالي

• في البداية، يتم صهر خام الحديد عند درجات حرارة معينة، من أجل الحصول على مركب الحديد المحتوي على نسبة كربون أعلى من النسبة المطلوبة، حيث أن الزيادة في نسبة الكربون في مركب الحديد تعطي الصلابة المطلوبة. .
• بعد صهر الحديد وزيادة نسبة الكربون فيه، تتم إعادة صهر الحديد لتقليل نسبة الكربون إلى النسبة المطلوبة، وأثناء عملية الصهر الثانية تتم إضافة بعض العناصر الكيميائية بنسب معينة.
• في المرحلة التالية، يُسكب الفحم في قوالب محددة، أو ألواح ذات أبعاد معينة، ويتم تسخينه إلى درجات حرارة عالية في أفران الحديد لتشكيله مبدئيًا على هيئة قضبان.
• في المرحلة التالية، يتم لف مركب القضبان، سواء كان ساخنًا أو باردًا، في ألواح وقضبان وأسلاك بالشكل النهائي المطلوب.
• يتم تشكيل كتل فولاذية أخرى لاستخدامها في الصناعة.
• في العصور القديمة، كانت هذه العمليات تتم يدويًا، ولكن مع التطور المكثف الذي شهده المجال الصناعي في العقود الأخيرة، انخرطت المصانع المتخصصة في هذه الصناعة من بداية صهر الحديد إلى الحصول على الفولاذ.

مكونات فولاذية

بالإضافة إلى خام الحديد، يحتوي الفولاذ على العديد من العناصر الكيميائية التي تضفي عليه الخصائص المعروفة للصلب، ومن هذه العناصر

• الكربون، كلما زادت نسبة الكربون في الحديد، زادت هشاشة الفولاذ.
• نيكل.
• كروم.
• السيليكون.
• الفاناديوم.
• الفوسفور.
• الموليبدينوم
• الكبريت.

وعدد من العناصر الأخرى التي تزيد من الرابطة بين الحديد وعدم الخلع. وتعني شرح طريقة إضافة هذه العناصر ونسبها وجود أنواع عديدة من الفولاذ تختلف في المرونة والصلابة.

وهنا انتهينا من تقديم هذا المقال الذي تعلمنا فيه إجابة سؤال كيفية صنع الحديد الصلب، حيث تعلمنا عن أنواع الحديد وخصائصه وكذلك الفولاذ وخصائصه، والفرق بين الحديد والصلب. . الصلب. ، والخطوات التي يتحول بها الحديد إلى صلب. نتمنى أن تنال المقالة إعجابك،