أنواع الفولاذ وخصائص الفولاذ. وسنذكر أيضًا المعادن الأكثر شيوعًا في الفولاذ، وسنتحدث أيضًا عن استخدامات الفولاذ. كما سنشرح تاريخ الفولاذ وأهميته، وكل ذلك من خلال مقالتنا. تابع معنا.
أنواع الفولاذ
1- الفولاذ الكربوني:
ويشكل هذا النوع من الفولاذ 90% من إنتاج الصلب العالمي، ونسبة المنجنيز أقل من 1.65%، ونسبة السيليكون أقل من 0.6%، ونسبة النحاس أكثر من 0.6%، بحيث يكون مجموع هذه المعادن العناصر المضافة لا تزيد عن 2%، ومن أنواعه الفولاذ منخفض الكربون (بالإنجليزية: low Carbon Steel: يشكل الكربون نسبة تتراوح بين 0.05-0.19%، والصلب المتوسط الكربون: في والذي يشكل الكربون نسبة تتراوح بين 0.2-0.49%، والفولاذ عالي الكربون: حيث تزيد نسبة الكربون فيه عن 0.5%.
2- سبائك الصلب :
ويشمل بعض المعادن مثل: المنغنيز، والسيليكون، والنيكل، والكروم. ومن أنواعه الفولاذ عالي القوة منخفض السبائك (HSLA)، والذي يحتوي على أقل من 0.05% من الكربون، وكميات صغيرة من أحد المعادن. أو مجموعة من العناصر التالية: الكروم، والنيكل، والموليبدينوم، والفاناديوم، والتيتانيوم، والنيوبيوم. يتم استخدامه في صناعة خطوط أنابيب ومنشآت النفط والغاز. البحرية والسفن وصهاريج التخزين.
3- الفولاذ المقاوم للصدأ:
يحتوي على 10% كروم.
فولاذ الأدوات: هو الفولاذ الذي يتم دمجه مع معادن صلبة مثل: التنغستن والموليبدينوم عند درجات حرارة عالية. يتم إنتاجه بكميات صغيرة ويحتوي على معادن باهظة الثمن.
خصائص الصلب
1- الصلابة :
تكشف خاصية الصلابة عن مدى قدرة المادة على تحمل الخدش، ويلعب كل من التركيب الكيميائي والبنية المجهرية دورًا مهمًا في تحديد ذلك.
2- قوة الشد :
وتعرف بمدة قدرة الفولاذ على التماسك أو الانكسار عند وصوله إلى نقطة الانكسار، ويتم قياس ذلك حسب مقدار الإجهاد.
3- المرونة:
إنه مدى قدرة الفولاذ على التشكيل والدحرجة والرسم وما إلى ذلك.
4- التوصيل الحراري العالي :
وهي من خصائصه المعروفة.
5- المتانة:
ويتم قياسه عن طريق تعريض الفولاذ للصدمات.
6- الإستدامة:
يُعرف الفولاذ المقاوم للصدأ بأنه أحد أكثر أنواع الفولاذ مقاومة للصدأ.
المعادن الأكثر شيوعاً في عنصر الفولاذ
1- معدن الكربون :
ويستخدم كعنصر تقوية على بقية العناصر، ويحافظ على معدن الكربون نظراً لقدرة السبيكة على المرونة وقابلية اللحام.
2- معدن المنغنيز :
يزيد من القوة والصلابة والمتانة.
3- هكذا يكون معدن الفوسفور والنحاس:
وكلاهما يزيد من القوة، ويعملان على مقاومة الصدأ والتآكل بسبب العوامل الجوية.
4- معدن الكبريت :
المستويات العالية من عنصر الكبريت تقلل المرونة والصلابة، وتؤثر على قابلية اللحام.
5- هكذا يكون معدن السيليكون:
وهو مؤكسد قوي يستخدم في صناعة الفولاذ. يؤثر السيليكون على مدى القوة والصلابة والمتانة. يحتوي الفولاذ على كمية صغيرة من الألومنيوم والأكسجين والنيتروجين وكميات أخرى من النيكل المضافة عمداً. الكروم. التيتانيوم. البورون. الموليبدينوم. النيوبيوم. وكل هذه العناصر والمعادن تؤثر على خواص الصلابة والمتانة والمرونة.
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:
– يُستخدم الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة في خطوط أنابيب النفط والغاز والسفن والمرافق البحرية وصهاريج التخزين.
– يستخدم الفولاذ الميكانيكي الحر في صناعة المسامير والبراغي والصواميل. ويستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة محركات الطائرات وتوربينات الغاز وفي صناعة السكاكين والأدوات الأخرى. يستخدم الفولاذ الكهربائي في توليد ونقل الطاقة الكهربائية.
تاريخ وأهمية الفولاذ
1- يعود استخدام الفولاذ والحديد إلى ألف سنة قبل الميلاد، واشتهرت به سوريا في ذلك الوقت.
2- في القرن الثاني عشر تم توفير الحرارة اللازمة لصهر الحديد عن طريق إنتاج أفران معينة في أوروبا، إلا أن الحديد الذي أنتجته في ذلك الوقت لم يكن قابلاً للطرق، لأن نسبة الكربون فيه كانت كبيرة، لذلك كان وكان لا بد من تنقيته من الكربون عن طريق حرقه لخفض النسبة.
3- في إنجلترا عام 1740م، قام بنيامين هانتسمان بصهر الحديد باستخدام طريقة البوتقة.
4- في عام 1811م أنشأ الألماني فريدريش كروب أول مصنع للحديد والذي استخدم في صناعة السكك الحديدية والمحركات البخارية والسفن وغيرها.
5- في 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.
6- أصبح 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.
7- اهتز إنتاج الصلب بعد الحرب العالمية الثانية، لكنه عاد إلى كميته الأصلية قبل الحرب عام 1957م.
8- صناعة الحديد والصلب في العالم، ووجود هذه المصانع الكبيرة والمتعددة، توفر فرص عمل لمجموعة كبيرة جداً من المواطنين، وبالتالي تساعدهم في الحصول على مصدر رزقهم.