الفرق بين الفولاذ والحديد

الفرق بين الفولاذ والحديد، وكذلك استخدامات الفولاذ. وسنشرح أيضًا استخدامات الحديد، وسنتحدث أيضًا عن كيفية تحويل الحديد إلى فولاذ. كل هذا من خلال مقالتنا. تابعنا.

الفرق بين الصلب والحديد

1- القوة والوزن:

يتميز الفولاذ بقوة أكبر من قوة الحديد. كما يتميز بكثافته العالية، والتي تعد من أبرز خصائص الفولاذ، مما جعله مادة خام مؤهلة للاستخدام في المشاريع الإنشائية. وتم استبدال الفولاذ بالحديد الذي استخدم منذ القدم في البناء، تقريباً منذ بداية القرن التاسع عشر، حيث أصبح متوفراً بكميات كبيرة.
كما يتميز الفولاذ بوزنه الخفيف مقارنة بالحديد، على الرغم من قدرته العالية على تحمل الضغط والإجهاد.
2- المتانة:

يعتبر الفولاذ من أكثر المواد المستخدمة في البناء متانة مقارنة بالحديد، حيث يتميز بأنه لا يتشقق أو يتشقق أو يتأثر بالظروف المحيطة به كالرياح والأمطار. كما أنه مقاوم قوي للعفن والصدأ، ويتحمل الحرارة الشديدة والضغوط العالية، ويعتبر الخيار الأفضل لبناء مستدام لعمر طويل. .
3- التآكل:

يتميز الفولاذ بأنه أكثر مقاومة للتآكل مقارنة بالحديد. وهو أقل عرضة للصدأ والأكسدة، وذلك بسبب طبيعة مادته غير المسامية. وهو أقل تأثراً بالمياه. ولحسن الحظ، هناك العديد من الطرق التي يمكن استخدامها لمقاومة التآكل بعد تعرضه للماء أو الرطوبة من البيئة المحيطة، مثل: الدهانات، والبخاخات الواقية، والطلاءات بمواد مقاومة للحريق.
4- التكلفة:

نظراً لخفة هيكل الفولاذ مقارنة بالحديد؛ يعتبر إنتاج الفولاذ أرخص من الحديد، ونظراً لزيادة الطلب على الفولاذ منذ الثورة الصناعية، فقد ساهم ذلك في زيادة إنتاجه، بينما يتطلب إنتاج الحديد معدات باهظة الثمن مقارنة بالصلب.
5- سهولة الاستخدام:

ويعتمد المهندس المعماري بشكل أساسي على الفولاذ، لأنه سهل الثني والتشكيل والتكيف مع أي تصميم. كما أن الحديد سهل الاستخدام، خاصة عند مزجه مع عناصر أخرى. وكان يستخدم بشكل شائع في العصر الفيكتوري من قبل المهندسين، ولا يزال الحديد يستخدم حتى اليوم في التفاصيل. وهذا يحتاج إلى الديكور.
6- الاستدامة:

كلاهما مستدام، إذ يمكن إعادة تدوير الفولاذ بنسبة 100% وإعادة استخدامه أكثر من مرة، دون أن يفقد متانته، وينطبق الشيء نفسه على الحديد الذي يمكن إعادة تدويره بالكامل.
7- طبيعة المادة :

الحديد عنصر، بينما الفولاذ عبارة عن سبيكة تحتوي على الحديد والكربون معًا. يتميز الفولاذ بقدرته على الخلط مع العديد من المعادن مثل الكروم مما يمنحه خاصية مقاومة الصدأ.
8- المغناطيسية :

إن الطبيعة الهشة لخام الحديد تجعل سبائك الفولاذ متفوقة عليه من حيث كونها أكثر مغناطيسية وثباتًا من الحديد.
9- الحديد :

يرمز للحديد بالرمز (Fe)، وعدده الذري 26. وهو من المعادن اللامعة والمرنة في نفس الوقت. يتميز الحديد بخصائصه المغناطيسية في جذب المعادن الأخرى، وقدرته على عكس الضوء الساقط عليه بسبب طلاءه بالكروم.
تم استخدام الحديد في البناء منذ 6000 عام، حيث تم استخدامه في بناء هيكل برج إيفل وتمثال الحرية. وهو معدن شائع الاستخدام في جميع أنحاء الأرض، ولا يستخدم غالبًا في شكله الخام، بل يتم دمجه مع عناصر أخرى من أجل تكوين سبائك أقوى. وأكثر مرونة من الحديد نفسه.
كما يعد الحديد من المعادن الأساسية التي تمد جسم الإنسان بالعناصر الغذائية المهمة في بناء الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء. ويمكن للإنسان الحصول عليه من الأطعمة التي يتناولها، مثل اللحوم الحمراء، والدجاج، والمحار، والبقوليات مثل العدس، والفول، والخبز، والخضروات، والحبوب المدعمة، والأسماك، والفولاذ.
الصلب عبارة عن سبيكة معدنية تتكون من عنصري الحديد والكربون، وكميات صغيرة من معادن أخرى. إمكانية إضافة الكربون إليه هي الخاصية التي تميزه عن الحديد، إذ يحتوي الفولاذ على 2.14% من الكربون، مما أحدث تغيراً فيزيائياً كبيراً أثر عليه، حيث جعل الفولاذ أقوى بكثير من خام الحديد.
الصلب من صنع الإنسان ولا يمكن العثور عليه بشكل طبيعي على سطح الأرض. ولا يدخل في النظام الغذائي للإنسان، على عكس الحديد، ونصف الفولاذ في العالم يتم إنتاجه في الصين.
أما آلية تصنيعه فهي من خلال تسخين الحديد والكربون وبعض المعادن الأخرى معاً حتى تذوب ويسهل تفاعلها مع الأكسجين، ثم تشكل وتشكل سبيكة فولاذية، ويتم استخدام الكهرباء أو اللهب لإكمالها. العملية بنجاح وبدقة.

استخدامات الفولاذ

الصلب الكربوني هو النوع الأكثر استخدامًا من الفولاذ. يستخدم الفولاذ منخفض الكربون في صناعة الهياكل وبعض مكونات السيارات، ويستخدم الفولاذ متوسط ​​الكربون في أنواع مختلفة من البناء، ويستخدم الفولاذ عالي الكربون في قضبان السكك الحديدية، في حين يمكن تغيير خصائص الفولاذ لتلبية متطلبات خاصة الاحتياجات التي لا يمكن تلبيتها باستخدام الفولاذ الكربوني، وفيما يلي سنتحدث عن بعض الأشكال الأخرى لاستخدامات الفولاذ. يتم استخدام الفولاذ منخفض القوة وعالي القوة في خطوط أنابيب النفط والغاز والسفن والمرافق البحرية وصهاريج التخزين. يستخدم الفولاذ الميكانيكي الحر في صناعة المسامير والبراغي والصواميل. ويستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا في صناعة المحركات. الطائرات وتوربينات الغاز وفي صناعة السكاكين وغيرها من الأدوات، ويستخدم الفولاذ الكهربائي في عمليات توليد ونقل الطاقة الكهربائية.

استخدامات الحديد

1- المباني:

يعد الحديد من أكثر المعادن استخدامًا في البناء نظرًا لانخفاض سعره وسهولة الحصول عليه. يستخدم الحديد في تشييد المباني، حيث تستخدم قضبان الحديد المعدنية لدعم المباني وفي صناعة مواد البناء الأخرى مثل الأبواب والنوافذ.
2- الأدوات المنزلية :

يستخدم الحديد في صناعة العديد من الأدوات المنزلية، مثل؛ الأطباق والملاعق والسكاكين وغسالات الأطباق ومواقد الطبخ. ويعود سبب تفضيل استخدام الحديد في صناعة هذه الأدوات إلى وفرته وقدرته الكبيرة على مقاومة الصدأ، بالإضافة إلى سهولة تشكيله إلى أشكال مختلفة.
3- إنتاج الأمونيا:

يُستخدم معدن الحديد لإنتاج الأمونيا من خلال عملية تُعرف باسم هابر، وتحدث هذه العملية عن طريق خلط كليهما؛ الهيدروجين والنيتروجين مع استخدام الحديد كمحفز للتفاعل. وعادة ما تستخدم هذه الأمونيا لإنتاج الأسمدة المستخدمة في المجال الزراعي.
4- أدوات القطع:

ونظراً لوفرة الحديد وقوته، فإنه يستخدم في صناعة أدوات القطع القوية. تم استخدام الحديد منذ القدم في تصنيعه؛ المطارق والسكاكين والسيوف والأزاميل وغيرها الكثير، وذلك عن طريق صهرها وتشكيلها حسب الأداة المراد صنعها، ولا تزال هذه الأدوات تصنع باستخدام معدن الحديد حتى وقتنا الحاضر.
5- أبراج الكهرباء:

ويستخدم الحديد عادة في بناء أبراج الكهرباء المسؤولة عن نقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة. وعلى الرغم من أنه يمكن استخدام مواد أخرى لنفس الغرض، إلا أن استخدام الحديد هو الأفضل لكثرته ورخيصة الثمن. ومن الجدير بالذكر أن هناك حوالي 90 ألف برج كهرباء حديدي في بريطانيا وحدها. .
6- بناء الجسور :

وقد استخدم الحديد في بناء العديد من الجسور الشهيرة حول العالم، مثل جسر بروكلين. ويساعد استخدام الحديد في بناء هذه الأبراج على منحها صلابة عالية وقوة لتحمل الأوزان الثقيلة. كما تم استخدام الحديد في بناء المعالم الأثرية مثل برج إيفل.
7- الأنابيب:

ويستخدم الحديد عادة في صناعة الأنابيب الخاصة بنقل المياه، مثل نقلها من الخزانات المحلية إلى المنازل، ومن الآبار إلى المزارع. وتتميز هذه الأنابيب بمتانتها وتحملها للظروف المناخية القاسية والأكسدة مما يجعل فرصة تسربها أقل. ويستخدم الحديد أيضًا في صناعة أنابيب الغاز.
8- الأفران :

يستخدم الحديد في صناعة الأفران التي تصل درجة حرارة تسخينها إلى 1000 درجة مئوية، حيث يستطيع الحديد تحمل درجات الحرارة العالية، على عكس المواد الأخرى التي يمكن أن تذوب عند تعرضها لمثل هذه الحرارة. ويستخدم الأسمنت عادة إلى جانب الحديد في صناعة هذه الأفران لزيادة قوتها. متين، والأدوات المستخدمة للعمل في الفرن مصنوعة من الحديد.

كيفية صناعة الحديد الصلب

في البداية يتم صهر عنصر الحديد الخام تحت درجات حرارة معينة، وذلك للحصول على مركب حديد يحتوي على نسبة من الكربون أكبر من النسبة المطلوبة، لأن زيادة نسبة الكربون في مركب الحديد تعطيه الصلابة المطلوبة.
بعد صهر الحديد وزيادة نسبة الكربون فيه، يتم صهر الحديد مرة أخرى من أجل تقليل نسبة الكربون إلى النسبة المطلوبة، وأثناء عملية الصهر الثانية يتم إضافة بعض العناصر الكيميائية بنسب معينة.
وفي المرحلة التالية، يتم صب الكربون في قوالب محددة، أو ألواح ذات أبعاد محددة، ويتم تسخينها تحت درجات حرارة عالية في أفران الحديد من أجل تشكيلها في البداية، مثل البليت.
– في المرحلة التالية يتم لف مركب البليت سواء كان ساخناً أو بارداً للحصول على الألواح والقضبان والأسلاك الحديدية بالشكل النهائي المطلوب.
ويتم تشكيل مكعبات فولاذية أخرى بالشكل المطلوب لاستخدامها في الصناعة.
وفي العصور القديمة كانت هذه العمليات تتم يدوياً، ولكن مع التطور الكبير الذي شهده المجال الصناعي في العقود الأخيرة، بدأت المصانع المتخصصة في القيام بهذه الصناعة منذ بداية صهر الحديد حتى الحصول على الفولاذ.