نتحدث عن تعريف الفولاذ في هذا المقال، كما نذكر لكم مجموعة متنوعة من الفقرات المميزة الأخرى، مثل أنواع الفولاذ، وأنواع الفولاذ، والخاتمة: تاريخ الفولاذ وأهميته. تابع السطور التالية.
تعريف الفولاذ
الصلب عبارة عن سبيكة من الحديد تحتوي على إضافات كربونية تتراوح ما بين (0.2% – 2.0%) من وزن السبيكة حسب نوع السبيكة. ويعتبر المادة المضافة الرئيسية في سبائك الصلب. وإذا زادت نسبة الكربون في الحديد عن 2.1% فإنه يصبح هشاً ويسمى في هذه الحالة حديد الزهر. تحتوي سبائك الفولاذ على نسب من معادن أخرى مثل النيكل والكروم والفاناديوم والسيليكون والموليبدينوم والفوسفور والكبريت وعناصر أخرى.
– يعمل الكربون والعناصر الأخرى على تقوية الفولاذ، مما يمنع طبقات الحديد في البنية البلورية من الانزلاق فوق بعضها البعض (الخلع). اعتمادًا على العناصر المضافة إلى السبيكة الفولاذية وشكل تواجدها في السبيكة (كعناصر ذائبة في المعدن أو كرواسب في المعدن)، تختلف خصائص السبيكة مثل الصلابة والمرونة ومقاومة السبيكة. للتوتر في سبائك الصلب الناتجة عن هذه الإضافات.
– عندما تزيد نسبة الكربون في السبيكة عن (2.1%) تسمى هذه السبيكة حديد الزهر والتي تتميز بانخفاض درجة انصهارها وقابليتها للسبائك. تم إنتاج الفولاذ باستخدام طرق مختلفة قبل وقت طويل من عصر النهضة، لكنها لم تكن طرقًا فعالة.
أصبح استخدام الفولاذ أكثر شيوعاً بعد تطور طرق إنتاجه في القرن السابع عشر. وبعد اختراع طريقة بسمر في منتصف القرن التاسع عشر، أصبحت عملية إنتاج الفولاذ بكميات ضخمة غير مكلفة. وبعد إجراء بعض التعديلات على هذه الطريقة، ظهرت طرق أخرى، مثل فرن الأكسجين الأساسي، مما أدى إلى خفض تكلفة الإنتاج وتحسين جودة المعدن.
أنواع الفولاذ
الصلب الكربوني:
ويشكل هذا النوع من الفولاذ حوالي 90% من إجمالي إنتاج الفولاذ. ينقسم الفولاذ الكربوني إلى ثلاث مجموعات بناءً على محتواه من الكربون، وهي: الفولاذ منخفض الكربون يحتوي على 0.3% كربون، والفولاذ المتوسط يحتوي على 0.3% إلى 0.6% كربون، والفولاذ عالي الكربون يحتوي على أكثر من 0.6% كربون.
-سبائك الصلب:
يتم إنتاج سبائك الفولاذ بنسب متفاوتة من عناصر صناعة السبائك مثل المنغنيز والسيليكون والنيكل والتيتانيوم والنحاس والكروم والألمنيوم. تساعد هذه النسب على معالجة خصائص الفولاذ مثل الصلابة والقوة والقابلية للتشكيل والليونة وغيرها.
-الفولاذ المقاوم للصدأ
يتم إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ بإضافة ما بين 10 إلى 20% من الكروم كعنصر السبيكة الرئيسي. وينقسم هذا النوع من الفولاذ إلى ثلاث مجموعات: الفولاذ الأوستنيتي، والفولاذ المارتنسيتي، والفولاذ الحديدي.
أداة الصلب
يتم إنتاج فولاذ الأدوات عن طريق إضافة التنغستن والموليبدينوم والكوبالت والفاناديوم بكميات مختلفة لزيادة مقاومة الحرارة والمتانة. هذا النوع من الفولاذ جيد لقطع ومعدات الحفر. كما يستخدم هذا الفولاذ بشكل شائع في قطاعات السيارات والبناء والسفن.
خصائص الصلب
– المتانة
صلابة الفولاذ عالية مما يعكس قدرته على مقاومة الضغط. إنه طويل الأمد ومقاوم للغاية للتآكل الخارجي.
– موصل للحرارة والكهرباء
يعتبر الفولاذ موصلاً جيداً للحرارة والكهرباء. هذه الخصائص تجعله خيارًا جيدًا لصنع أواني الطهي وكذلك الأسلاك
-قوة الشد
إنه مقدار الضغط الذي يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تتشوه. تعتبر قوة الشد للفولاذ عالية نسبياً، مما يجعله شديد المقاومة للكسر، وهذا أحد أسباب استخدامه في بناء البنية التحتية.
-نعومة
هذه هي واحدة من الخصائص الميكانيكية المفيدة للصلب. يمكن أن يتغير شكل الفولاذ عند تطبيق القوة عليه. تُعرف هذه الخاصية بالليونة، والتي تمكننا من استخدامها لصنع أشكال وهياكل مختلفة.
كهربائي.
الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للصدأ
إن إضافة عناصر معينة إلى الفولاذ يجعل بعض أنواع الفولاذ مقاومة للصدأ.
ما هو الفرق بين الحديد والصلب؟
يعود استخدام الحديد من قبل البشر إلى حوالي 5000 سنة. وهو ثاني أكثر العناصر المعدنية وفرة في القشرة الأرضية. يتم استخدامه بشكل أساسي لإنتاج الفولاذ ويعتبر من أهم مواد البناء في العالم. كما يتم إنتاج الحديد من الخامات الموجودة على سطح القشرة الأرضية أو بالقرب منها، وهي تحتوي على الحديد. يحتوي الخام على ما بين 3.5% و4.5% من الكربون، وهو هش ويصعب التعامل معه. وتستخدم عمليات الصهر والتعدين المختلفة لتصفية الشوائب الموجودة في الخامات وتقليل نسبتها. هناك شوائب مختلفة في الحديد الخام. مثل الفوسفور والكبريت. وهناك نوع محدد من الحديد المصنع يسمى الحديد المطاوع، ويتميز بقدرته على التحمل، ومرونته، وخفة وزنه، وقلة محتواه من الكربون، والذي قد يصل إلى 0.25% من الكربون.
وبهذه الطريقة هناك عدة نقاط تحدد الفرق بين الحديد والصلب، منها أن الفولاذ يستخدم لتعزيز خصائص الحديد. وبهذا يعرف الفولاذ بقدرته على تحمل الحرارة ومقاومته للتآكل ويعتبر أقوى من الحديد. على عكس الحديد الذي قد يصدأ مع مرور الوقت، فإن الفولاذ يقاوم. إنه يصدأ بشكل كبير وهذه الخاصية هي جوهر الفرق بين الحديد والصلب.
تاريخ وأهمية الفولاذ
يعود تاريخ استخدام الفولاذ والحديد إلى ألف عام قبل الميلاد، واشتهرت سوريا بهما في ذلك الوقت.
في القرن الثاني عشر، تم توفير الحرارة اللازمة لصهر الحديد من خلال إنتاج أفران معينة في أوروبا، لكن الحديد الذي أنتجته في ذلك الوقت لم يكن قابلاً للطرق، لأن نسبة الكربون فيه كانت كبيرة، لذا كان لا بد من تنقيته من الكربون عن طريق حرقه. لتقليل النسبة.
وفي إنجلترا عام 1740م، قام بنيامين هانتسمان بصهر الحديد باستخدام طريقة البوتقة.
وفي عام 1811م أنشأ الألماني فريدريش كروب أول مصنع للحديد، والذي استخدم في صناعة السكك الحديدية والمحركات البخارية والسفن وغيرها.
وفي عام 1889م، عندما تم افتتاح برج إيفل الذي كان مصنوعاً من الحديد، كان قمة التقدم التكنولوجي، وأصبح ذا أهمية اقتصادية وسياسية كبيرة لجميع دول العالم.
وأصبح الحديد موضع جشع العديد من الدول، وتسبب في احتلال الدول لبعضها وشن الحروب من أجل الحصول عليه. وفي عام 1935م، عندما تم الهجوم على النرويج والسويد، كان ذلك بغرض الحصول على الفولاذ، حيث قامت السويد بتصنيع أفضل وأفضل أنواع الفولاذ.