ما هو الصلب? انها التكوين, أنواع وتطبيقات

الصلب له تاريخ يمتد لآلاف السنين. بدأت صناعة الصلب في العصر الحديدي وتضمنت استخدام أفران الزهر. بدءًا, تم إنتاج الفولاذ في العصر الحديدي باستخدام فرن الزهر. بعد ذلك, ارتقت صناعة الصلب من عمليات البوتقة وعمليات بسمر إلى الأساليب الحديثة لفرن الأكسجين الأساسي (BOF) وفرن القوس الكهربائي(القوات المسلحة المصرية). علاوة على ذلك, لقد أدى إلى تحسين جودة الفولاذ المتوفرة في السوق اليوم بشكل كبير. في هذه المقالة, سنتعامل مع كل جانب من جوانب الفولاذ وتطبيقاته. إلى جانب ذلك, وسوف نتعرف على أنواعه وتكوينه.

كيف يمكنك تعريف الصلب?

الصلب هو سبيكة بخليط من الحديد وكمية أقل من الكربون. إنها تساعد في إنتاج مادة ذات قوة ومرونة عالية. وهنا إذا قمنا بزيادة كمية الكربون والعناصر الأخرى إلى جانب الحديد. إنه يصنع مواد مختلفة أكثر صلابة وأكثر مرونة مقارنة بالحديد النقي. هذه القوة والخصائص المحددة تجعل من الفولاذ مادة أساسية لمختلف الصناعات.

ما هو تكوين الصلب?

الصلب ينتج من تركيب الحديد والكربون. ويتراوح محتواه من الكربون عادة من 0.2% ل 2.1%. لذا, فهو يساعد عادةً على تحسين صلابة الفولاذ وقوته. إلى جانب ذلك, يمكن تعديل هذه الخصائص باستخدام عناصر صناعة السبائك, أي. الكروم, النيكل, والمنجنيز. أنها توفر أنواعًا مختلفة من الفولاذ ذات خصائص مميزة.

أنواع الفولاذ

فيما يلي بعض أنواع الفولاذ：

نوع الفولاذ	تعبير	ملكيات	التطبيقات
الكربون الصلب	الحديد والكربون	قوة عالية, تكلفة منخفضة	بناء, السيارات, بنية تحتية
سبائك الصلب	حديد, كربون, وعناصر السبائك	خصائص محسنة (قوة, صلابة)	الات, أدوات, قطع غيار السيارات
الفولاذ المقاوم للصدأ	حديد, كربون, والكروم (دقيقة. 10.5%)	المقاومة للتآكل, متانة عالية	أدوات المطبخ, الأدوات الطبية, بناء
أداة الصلب	حديد, كربون, وسبائك مختلفة	صلابة عالية, مقاوم للحرارة	أدوات القطع, قوالب, يموت
حديدعالى السرعه	حديد, كربون, التنغستن / الموليبدينوم	تحتفظ مقاومة الحرارة بالصلابة عند درجات الحرارة المرتفعة	التدريبات, الصنابير, قواطع الطحن

كيف يكون مصنوع من الفولاذ? عملية كاملة

إن صناعة الفولاذ هي عملية معقدة ومتعددة الأوجه. فهو يساعد على تحويل المواد الخام إلى واحدة من أكثر المواد الفريدة والمتينة. هذه المواد لها العديد من التطبيقات في العديد من الصناعات. دعونا نناقش عملية صنع الصلب بالتفصيل.

1. صناعة الحديد

صناعة الحديد هي أول عملية لصنع الفولاذ. يتكون من استخلاص الحديد من أكاسيده. لأنه يقوم على طريقتين:

أنا. فرن الانفجار

في عملية الفرن العالي الحديد, فحم الكوك وهو مادة الكربون, ويتم شحن الحجر الجيري إلى الفرن العالي. الفرن, على سبيل المثال, يمكن الوصول إلى درجة حرارة تصل إلى 1700 درجة مئوية أو 3100 درجة فهرنهايت اعتمادًا على المنتج المراد معالجته. هنا, يعمل فحم الكوك أيضًا كعامل اختزال من خلال الاتحاد مع خام الحديد. فهو يختزل عن طريق إزالة ذرات الأكسجين ليعطي الحديد المنصهر. يعد الحجر الجيري ضروريًا لتقليل تكوين المواد غير المرغوب فيها والتي يشار إليها بالخبث. لأنه يميل إلى العمل كمخفف للشوائب. المنتج الناتج هو الحديد المنصهر أو الحديد الخام.

ثانيا. التخفيض المباشر

تعمل طريقة الاختزال المباشر على اختزال خام الحديد إلى حديد باستخدام غاز التشكيل, أي. الغاز الطبيعي أو غاز الفحم عند درجة حرارة أقل نسبيًا من طريقة الفرن العالي. وهذا يعطي الحديد المختزل المباشر (الاختزال المباشر) المعروف أيضًا باسم الحديد الإسفنجي. ثم يتم استخدامه في عملية صناعة الصلب أو يتم تكريره بشكل أكبر.

2. صناعة الصلب

تتضمن عملية إنتاج الفولاذ تحويل الحديد المنصهر أو DRI إلى فولاذ. تتضمن هذه المرحلة عمليتين أساسيتين;

أنا. فرن الأكسجين الأساسي (BOF)

في عملية BOF, يتم تفريغ الحديد المنصهر في الوقت المناسب في الفرن المصمم بالطوب الحراري. هنا, الهواء المتدفق عبر الحديد السائل يحول الحديد المنصهر إلى شكل مؤكسد. لذا, فهو يفصل الكربون, السيليكون, الفوسفور, والمنجنيز من بين الشوائب الأخرى. كل هذه الشوائب تنبعث إما على شكل غازات أو خبث. والنتيجة الإجمالية هي الحصول على الفولاذ المنصهر عالي الجودة.

ثانيا. فرن القوس الكهربائي (القوات المسلحة المصرية)

يرمز EAF إلى فرن القوس الكهربائي الذي يتم إنشاؤه بواسطة أقطاب الجرافيت. تُستخدم هذه الأقطاب الكهربائية لصهر الفولاذ الخردة أو الحديد المختزل المباشر (الاختزال المباشر). هذه الطريقة مفيدة لأنها توفر التحكم في تحديد تركيبة الفولاذ. إلى جانب ذلك, إنه متعدد الاستخدامات ويستخدم على نطاق واسع في الحصول على الفولاذ عالي الجودة من الخردة المعدنية.

3. صناعة الصلب الثانوية

العملية الأخرى هي صناعة الصلب الثانوية, ويشار إليه أيضًا بالتكرير. هنا يختلف تكوين وخصائص الفولاذ في خصائص معينة. وتشمل عملياتها الرئيسية:

أنا. مغرفة المعادن

نعرض هنا الفولاذ باستخدام المغرفة بينما توجد فيه أيضًا مكونات صناعة السبائك الأخرى. إلى جانب ذلك, نقوم بضبط درجة الحرارة ونسبة المكونات بطريقة معينة لمراعاة الخصائص الضرورية. ويتضمن أيضًا خطوة مثل إزالة الكبريت أو إزالة الأكسدة في العملية حتى تتمكن من إزالة الشوائب.

ثانيا. فراغ التفريغ

يتم استخدامه للتخلص من الغازات الذائبة, أي. الهيدروجين والنيتروجين داخل الفولاذ المنصهر. تساعد هذه العملية على تحسين بعض الخصائص الميكانيكية والحالة النوعية للمادة.

4. صب

تبعًا, يتم تبريد الفولاذ المصهور المكرر أثناء عملية الصب. هناك طريقتان رئيسيتان: هناك طريقتان رئيسيتان:

 

أنا. الصب المستمر

هنا يظهر الفولاذ المنصهر في قالب مبرد بالماء مع مادة حرارية مجاورة لبدء تشكيل الفولاذ. يتم سحب الفولاذ المتجمد جزئيًا بشكل مستمر من القوالب ويتم تبريده إلى قضبان, تزهر, أو ألواح اعتمادا على المعالجة.

ثانيا. صب السبائك

في صب السبائك، يتم صب الفولاذ في قوالب على شكل سبيكة. تُترك السبائك لتبرد وتجمد قبل إخراجها من القوالب. هذه العملية لها استخدام محدود كالصب المستمر. لكن, لا تزال هذه التقنية مستخدمة في بعض التطبيقات.

5. التشكيل والمعالجة

بمجرد ترسيخها, يخضع الفولاذ لخطوات تشكيل ومعالجة مختلفة. يتضمن ربطها على شكل لفات بواسطة غلاف الحزام و حزام غلاف الملف. لذا, فإنه يمكن تحقيق الشكل والخصائص المطلوبة. ويشمل طريقتين, أي.

أنا. المتداول الساخن

في هذه العملية, يتم إجراء تسخين مكثف للصلب. إلى جانب ذلك, يتم ضغط المادة بين بكرات للحصول على المنتجات الرقيقة المطلوبة والمرغوبة. قد تشمل هذه الأوراق, الحانات, والقضبان. إنها تدمج هذه العملية لزيادة ليونة الفولاذ وقابلية تشغيله.

ثانيا. المتداول البارد

تتم عملية الدرفلة على البارد عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة. ثم ينتج عنه تشطيب أعلى وأبعاد دقيقة فُولاَذ. يتم تطبيقه على نطاق واسع في صفائح وشرائط رقيقة.

6. المعالجة الحرارية

تزيد عمليات المعالجة الحرارية من الخواص الميكانيكية للصلب, أي. صلابة, قوة, والمتانة. وعادة ما يتضمن الخطوات التالية.

أنا. التلدين

إنها عملية تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة معينة ثم تبريده تدريجياً. كما أنه يساعد في تقليل الضغوط الداخلية, زيادة ليونة الهيكل الصلب والحبوب الدقيقة.

ثانيا. التبريد والتلطيف

يؤدي التقسية إلى تبريد الفولاذ بسرعة, في الغالب في الماء أو الزيت لزيادة صلابة الفولاذ. بعد ذلك, يؤدي التقسية إلى إعادة تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أقل وتبريده تدريجيًا. يتم استخدامه لزيادة "المتانة" وتقليل "الهشاشة".

ما هو الصلب المستخدم ل?

فُولاَذ, معروفة بتعدد استخداماتها, يأتي في أنواع ودرجات مختلفة. وهنا بعض من تطبيقاته:

1. مواصلات

يلعب الفولاذ دورًا حاسمًا في النقل من خلال استخدامه في البنية التحتية مثل الجسور والسكك الحديدية. كما أنه يشكل إطارات المركبات المختلفة, بما في ذلك القطارات, سيارات, والسفن الكبيرة. قوتها الاستثنائية تجعلها مثالية لهذه الأغراض.

2. بناء

في صناعة البناء والتشييد, يستخدم الفولاذ في الغالب كعناصر هيكلية وحاملة للأوزان نظرًا لقوته وصلابته العالية.

3. تصنيع

يستخدم الفولاذ على نطاق واسع في التصنيع, وخاصة بالنسبة لقطع غيار الآلات والأدوات. قوتها تجعلها الخيار المفضل للتطبيقات الصعبة.

4. التعبئة والتغليف

يستخدم الفولاذ عادة في إنتاج علب المواد الغذائية والمشروبات. إن متانتها وقابلية إعادة التدوير تجعلها خيارًا ممتازًا.

5. معدات طبية

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في الأدوات الطبية بسبب مقاومته للتآكل. لا يدعم النمو الميكروبي, سهل التنظيف, ويمكن تعقيمها بالحرارة. غالبًا ما تكون الأدوات الجراحية والأجهزة الطبية المختلفة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

6. ادوات رياضية

يوجد الفولاذ في المعدات الرياضية مثل الدراجات ونوادي الجولف. تستفيد العناصر التي تتحمل ضغطًا كبيرًا من قوة الفولاذ ومتانته.

7. إنتاج الطاقة

في قطاع الطاقة, يستخدم الفولاذ لقوته وخصائصه المغناطيسية. وجدت في المولدات, محولات, والمحركات, وكذلك في المكونات الهيكلية مثل الأبراج وكابلات الطاقة المقواة بالفولاذ.

الاختلافات بين الصلب و الألومنيوم

فُولاَذ	الألومنيوم
إنه مجرد مزيج من الحديد والكربون	معدن نقي (عنصر)
إنها أثقل وأقوى بكثير	أخف وأضعف
قد يحتاج الفولاذ إلى طبقات حماية لمنع الصدأ	إنها مقاومة للتآكل بشكل طبيعي
إنه بناء عالي, السيارات	استخدامها في مجال الطيران والتعبئة والتغليف
أقل تكلفة تماما	وعادة ما تكون أكثر تكلفة

ما هو أصعب من الفولاذ?

على الرغم من أن الفولاذ يحظى بشعبية كبيرة بسبب صلابته. لكن بعض المواد مثل كربيد التنغستن وبعض أنواع السيراميك تكون أكثر صلابة من الفولاذ. لقد وجدت هذه المواد العديد من التطبيقات للحصول على صلابة استثنائية ومقاومة للتآكل.

الاختلافات بين الصلب والمعادن

فُولاَذ	معدن
سبيكة من الحديد + كربون	تتألف من فئة واسعة تشمل عناصر مختلفة
انها قوية, متين, صعب	إنه موصل, طيع, الدكتايل
على سبيل المثال. الفولاذ المقاوم للصدأ, الصلب الكربوني	على سبيل المثال. نحاس, الألومنيوم, ذهب, فضة

خاتمة

ختاماً, ما هو الفولاذ? إنها مادة أساسية في الصناعة الحديثة. وهي معروفة بشكل عام بقوتها, براعه, والقدرة على التكيف. إلى جانب ذلك, تطورها التاريخي, أنواع متنوعة, وتطبيقات مختلفة تبرز أهميته في مختلف القطاعات. وقد تشمل هذه البناء, تصنيع, والحياة اليومية. علاوة على ذلك, وهو متوفر عمومًا بأنواع مختلفة ويقدم تطبيقات مختلفة.

أسئلة مكررة

س1- هل يمكننا إعادة تدوير الفولاذ؟?

نعم, صحيح أن الفولاذ قابل لإعادة التدوير بدرجة كبيرة ويمكن أن يخضع لعملية إعادة التدوير عدة مرات دون أن يتحلل.

Q2- ما هي بعض الاستخدامات الشائعة لسبائك الفولاذ?

تعتبر سبائك الفولاذ هي الأفضل عندما يكون اختيار قوة الشد العالية أمرًا متطلبًا. قد تشمل هذه التروس, مهاوي, مصدات السيارة, والأعمدة.

س3- كيف يمكنني منع الفولاذ من الصدأ?

كما هو الحال مع الحديد, يمكننا منعه من الصدأ باستخدام الطلاء, استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ, وتطبيق العلاج المضاد للتآكل.

س 4- ما هو نوع الفولاذ الأكثر استخداما في البناء؟?

قد تشمل هذه الفولاذ الكربوني, عموما للحزم, أعمدة, والتعزيزات.

اتصل بنا للمزيد من المعلومات.