أنواع الحديد واستخداماته

هناك أنواع عديدة من الحديد واستخداماتها. وما مميزات هذه الأنواع وكيف يتم تصنيعها؟ يعد الحديد من أهم العناصر الأساسية الموجودة في الطبيعة باستمرار. ونادرا ما يوجد في شكله النقي، ويمر بعدة مراحل مختلفة حتى يصل إلى حالته المعدنية النقية.

ولذلك يقدم لكم موقعنا أنواع الحديد واستخداماته وأبرز خصائصه وطرق تصنيعه المختلفة في السطور التالية.

أنواع الحديد واستخداماته

يعد الحديد من أهم العناصر الكيميائية المعدنية، ويرمز له بالرمز (Fe). ويصنف كأحد العناصر الانتقالية الموجودة ضمن المجموعة الثامنة في الجدول الدوري للعناصر. عدده الذري 26، وله ثلاثة أنواع أساسية، وهي كما يلي:

أولاً: الحديد النقي

يعد الحديد النقي من أهم أنواع الحديد واستخداماته التي لا يمكن أن تتواجد في الطبيعة بشكله الحر. ويوجد الحديد النقي عادة في خاماته مثل أكسيد الهيماتيت وكربونات الحديد، ويتميز بلونه الأبيض والفضي الناصع.

أنواع الحديد النقي (الحديد النقي)

هناك مجموعات فرعية من الحديد النقي، وهي كما يلي:

• مجموعة الحديد الأوستنيت
• مجموعة الحديد دلتا الفريت
• مجموعة الحديد ألفا الفريت

خصائص الحديد النقي

يحتوي الحديد النقي على عدة خصائص، وهي كما يلي:

• ويتميز الحديد النقي بأكسدته السريعة في الهواء الرطب، أو في الماء الذي يحتوي على نسبة من الأكسجين المذاب.
• ويتميز الحديد النقي بأنه معدن ناعم ومرن في الاستخدام.
• يتميز الحديد النقي بقدرته العالية على المغناطيسية القوية.
• وهي معروفة بقوتها الفائقة في التوصيل الحراري والكهربائي.
• ويتميز الحديد النقي باحتوائه على نسبة قليلة جداً من الشوائب.

استخدامات الحديد النقي

يستخدم الحديد النقي في العديد من المجالات المختلفة، وهي كما يلي:

• ويستخدم الحديد النقي في الكيمياء التحليلية وفي مجالات الطب المختلفة.
• ويتم خلط الحديد النقي وإضافته إلى مواد أخرى بهدف التوسع في استخداماته المتنوعة.
• ويستخدم الحديد النقي في مجالات الهندسة اللاسلكية والصناعات الذرية ومجالات الطيران المختلفة.
• ويستخدم الحديد النقي في صناعة السبائك الدقيقة وعالية الجودة، بالإضافة إلى صناعة السبائك المتقدمة للمقاومة الحرارية، والسبائك غير المتبلورة.
• ويستخدم الحديد النقي في صناعة المواد الناعمة والمغنطيسية المختلفة.

طريقة تصنيع الحديد النقي

وبشكل عام يتم تصنيع الحديد النقي من خلال المعالجة الحرارية، ويمر بعدة خطوات مختلفة، كما يلي:

1. يتم إدخال الحديد في أفران صهر ذات درجة حرارة عالية، وذلك من أجل تقليل خامه واستخلاصه منه.
2. تتم بعد ذلك إزالة الكربون الزائد في الحديد من خلال فرن الأكسجين الأساسي أو فرن القوس الكهربائي.
3. ويتم تسليحه مرة أخرى من أجل التخلص من الشوائب، وتتم هذه الخطوة من أجل الوصول إلى درجة النقاء المناسبة المطلوبة للحديد.

ثانياً: الحديد الزهر

بناءً على أنواع الحديد واستخداماته يعرف حديد الزهر بحديد الزهر أو الفولاذ، ويعتبر من أهم أنواع الحديد المستخدم في صناعة السبائك الحديدية، بالإضافة إلى أنه يحتوي على 2% من الكربون و3% السيليكون.

أنواع الحديد الزهر

هناك أنواع عديدة من حديد الزهر، وهي كما يلي:

• الحديد الزهر المبرد
• حديد الزهر مرقش
• الحديد الزهر القابل للطرق
• الحديد الزهر الرمادي
• حديد الزهر المقوى
• يلقي الحديد الدكتايل
• الحديد الزهر الأبيض

خصائص الحديد الزهر

يتميز حديد الزهر بالعديد من الخصائص التي تميزه عن باقي أنواع الحديد، ومنها ما يلي:

• يتميز حديد الزهر بدرجة عالية من المقاومة الجيدة للتآكل، لذلك يستخدم حديد الزهر غالباً في صناعة الأنابيب التي تساعد على نقل المياه.
• لا ينجذب الحديد الزهر إلى المواد المغناطيسية.
• تبلغ الثقل النوعي للحديد الزهر حوالي 7.5.
• يتمتع الحديد الزهر بنقطة انصهار عالية تبلغ 1250 درجة مئوية.
• يتمتع الحديد الزهر بقوة شد تبلغ 150 نيوتن / مم 2.
• تبلغ قوة الضغط للحديد الزهر حوالي 600 نيوتن / مم 2.
• يصبح الحديد الزهر لينًا عند وضعه في الماء المالح، وينكمش حجمه عند تبريده.
• الحديد الزهر هو معدن غير قابل للسحب، لذلك لا يمكن استخدامه لتزييف العملات المعدنية.

استخدامات الحديد الزهر

يستخدم حديد الزهر في العديد من المجالات المختلفة، وهي كما يلي:

• يستخدم حديد الزهر في الصناعات النفطية المختلفة، كما يستخدم بشكل مباشر في صناعة أنابيب قنوات المياه.
• يستخدم الحديد الزهر في صناعة أجزاء التعبئة وأجسام الصمامات وأجزاء الصمامات وكذلك في صناعة الغلايات.
• يستخدم الحديد الزهر في صناعة التمديدات الصحية مثل أنابيب الصرف الصحي وأنابيب المياه والصهاريج.
• يستخدم الحديد الزهر في صناعة الأعمدة المعدنية وقواعد الأعمدة.
• يستخدم حديد الزهر مباشرة في صناعة قوالب الصب التي تستخدم في صناعة السلالم المعدنية وأعمدة الإنارة بالإضافة إلى البوابات وغيرها.
• يستخدم الحديد الزهر في صناعة عجلات النقل الكبيرة والسكك الحديدية.
• ويستخدم الحديد الزهر في صناعة الأدوات اللازمة في الزراعة.

طريقة تصنيع الحديد الزهر

وفي الواقع نادراً ما يوجد حديد الزهر في صورته الخام، ويوجد عادة مع مركباته، ويتم تصنيعه من خلال عدة خطوات كما يلي:

1. أولا، يتم التخلص من خامات الحديد الزهر من خلال عملية الصهر.
2. يتم بعد ذلك دمج الحديد مع مجموعة كبيرة من الحديد الخردة، وأحيانًا مع الحديد الفولاذي.
3. تتم إزالة الملوثات الموجودة داخل الحديد المنصهر.
4. ثم يتم صب الحديد المنصهر في قوالبها للحصول على الشكل المطلوب.
5. ثم يتم تبريد الحديد من أجل إعادة تصلبه. تعتبر هذه الخطوة ذات أهمية كبيرة لأنها تساعد في الحصول على الجودة المطلوبة للحديد الزهر.
6. تنتج عملية التبريد السريعة حديد زهر ذو حبيبات دقيقة، في حين أن عملية التبريد البطيئة تنتج حديد زهر ذو حبيبات خشنة.

ثالثاً: الحديد المطاوع

يعتبر الحديد المطاوع من أهم أنواع الحديد واستخداماته. ويمكن الحصول عليه عن طريق تسخين قوالب حديد الزهر وإعادة تشكيلها أكثر من مرة بشكل متكرر. يحتوي الحديد المطاوع على حوالي 1% من الكربون، بينما يحتوي على حوالي 4% من الشوائب.

أنواع الحديد المطاوع

هناك أنواع عديدة من الحديد المطاوع، والتي تختلف في خصائصها، كما يلي:

• طبق اسود
• هوب الحديد
• قضيب حديد
• لوحة الحديد
• حديد بار

خصائص الحديد المطاوع

هناك العديد من الخصائص التي تميز الحديد المطاوع عن باقي أنواع الحديد، ومن هذه الخصائص ما يلي:

• من السهل التعامل مع الحديد المطاوع لأنه ناعم وذو قوة هيكلية منخفضة. منذ العصور القديمة تم استخدامه لصنع البوابات والسور الزخرفية.
• يتميز الحديد المطاوع بالمرونة والليونة والليونة.
• يتميز الحديد المطاوع بأنه لا يتأثر بالمياه المالحة.
• يتمتع الحديد المطاوع بدرجة عالية من المقاومة للتآكل.
• وله نقطة انصهار عالية تبلغ 1500 درجة مئوية.
• تبلغ الثقل النوعي للحديد المطاوع حوالي 7.8.
• يتمتع الحديد المطاوع بقوة ضغط تبلغ حوالي 2000 كجم / سم .
• تبلغ قوة الشد للحديد المطاوع حوالي 4000 كجم/سم2.

استخدامات الحديد المطاوع

يستخدم الحديد المطاوع في العديد من الصناعات والمجالات المختلفة، وهي كما يلي:

• يستخدم الحديد المطاوع في صناعة المواد المغناطيسية المؤقتة.
• يستخدم الحديد المطاوع في صناعة مسامير الحديد والصواميل.
• يستخدم الحديد المطاوع في صناعة عناصر الزينة الحديدية.
• ويستخدم الحديد المطاوع في صناعة أنابيب المياه والبخار.
• يستخدم الحديد المطاوع في صناعة حدوات الخيل.
• يستخدم الحديد المطاوع في صناعة ألواح التسقيف.

طريقة تصنيع الحديد المطاوع

يتم تصنيع الحديد المطاوع بطريقة العجن، حيث يتم تحويل حديد الزهر إلى حديد مشغول، وذلك من خلال عدة خطوات، وهي كما يلي:

1. يتم وضع حوالي 270 كيلوغراماً من حديد الزهر داخل فرن العجن، وهو فرن خاص مصنوع من الطوب والطين وبعض المواد الخام الأخرى، ويستخدم الفحم كوقود لتشغيله.
2. يتم بعد ذلك صهر حديد الزهر داخل فرن العجن، ثم يتم تحريكه بشكل مستمر لمدة لا تقل عن…