الفروق بين الحديد والفولاذ

الحديد عنصر حيوي في الطبيعة

الحديد هو عنصر أساسي يتواجد في الطبيعة على شكل أكاسيد، ويعتبر رابع العناصر الأكثر وفرة في قشرة الأرض. يُعرف الحديد بخصائصه الفيزيائية المتميزة، حيث إنه فلز قابل للطرق والسحب. يُعتبر الحديد وما يُصنع منه من سبائك من بين المعادن الأكثر استعمالًا في جميع أنحاء العالم، ويرجع ذلك إلى استقراره الناتج عن القوة الكهرومغناطيسية المتوازنة وكذلك القوة النووية داخل نواته. يُذكر أن ما يقارب 90% من كتلة النيازك التي تسقط على الأرض تتكون من الحديد.

الفولاذ سبيكة متعددة الاستخدامات

الفولاذ هو سبيكة تتكون من الحديد والكربون مع نسب متفاوتة من عناصر أخرى، مما يُنتج خصائص مختلفة للسبيكة، تعتمد على نسبة الكربون. تَشمل أنواع الحديد والفولاذ الفولاذ المطاوع، حديد الزهر، والفولاذ المقاوم للصدأ. عمومًا، تتراوح نسبة الكربون في سبائك الفولاذ بين 0.2% و2.1%.

الخصائص الفيزيائية للحديد والفولاذ

• الحديد

  • الرمز الكيميائي Fe
  • الرقم الذري 26
  • الوزن الذري 55.847
  • الوزن النوعي 7.86
  • الكثافة 78
  • درجة الانصهار 1535 درجة مئوية
  • درجة الغليان 2750 درجة مئوية
• الفولاذ
  • لا يوجد له رمز ثابت كونه مزيج من عناصر مختلفة.
  • الكثافة 7.7 – 8.1 [kg/dm³]
  • وحدة المرونة 190 – 210 GPa
  • التوصيل الحراري 11.2 – 48.3 [W/mK]
  • التمدد الحراري 9 – 27 [10⁻⁶ / K]

أنواع الحديد

عند التعرض لمختلف أنواع الحديد، يجب الإشارة إلى أن خلط الحديد مع الكربون يُنتج أنواعًا متعددة من الفولاذ. ومع ذلك، سوف نستعرض جميع الأنواع تحت مسمى "أنواع الحديد" نظرًا لأهميته الأساسية في الصنيع

• الحديد الزهر هو سبيكة تتكون من الحديد مع عناصر أخرى مثل الكربون والمغنيسيوم والفسفور، وتحتوي على نسبة كربون تتراوح بين 1.7% و4%. تختلف أنواع الحديد الزهر حسب توزيع جزيئات الكربون، بما في ذلك

  • الحديد الزهر الرمادي
  • الحديد الزهر الأبيض
  • الحديد الزهر المطاوع
  • الحديد الزهر المرن

• الحديد المطاوع هو الحديد النقي الذي يحتوي على نسبة كربون أقل من 0.15%.

• الحديد الصلب يتكون من الحديد والكربون في نسب تتراوح بين 0.50% و1.50%، بالإضافة إلى عناصر أخرى مثل المنغنيز والسيليكون والكروم والنيكل. ينقسم الحديد الصلب إلى ثلاثة أنواع رئيسية
  • الحديد الصلب المطاوع أو الطري تبلغ نسبة الكربون حوالي 0.25%، وهو شائع الاستخدام في الحدادة.
  • الحديد الصلب المتوسط تصل فيه نسبة الكربون إلى 0.50%.
  • الحديد الصلب عالي الكربون تصل فيه نسبة الكربون إلى حوالي 1.50%، ويستخدم بشكل واسع في مجالات الهندسة والبناء.
  • الحديد الصلب المتوسط المعالج يُعالج بالتسخين والتسقية ليحصل على خصائص خاصة تعزز من فعاليته في الاستخدامات المتعددة.

الحديد والفولاذ يمثلان عناصر حيوية في العديد من الصناعات، حيث يشعر كل من يستخدمهما بأهمية استغلال خصائصهما الفريدة لتحسين جودة المنتجات.