الصلب مقابل الحديد الزهر: الفرق والمقارنة

يختلف الفولاذ والحديد الزهر في التركيب والخصائص. الصلب، وهو في المقام الأول عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون، أقوى وأكثر ليونة وله قوة شد أعلى مقارنة بالحديد الزهر. الحديد الزهر، المعروف بمحتواه العالي من الكربون، هش وأكثر عرضة للتشقق ولكنه يتفوق في الاحتفاظ بالحرارة وحتى التسخين، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات الطهي.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. الصلب هو سبيكة مصنوعة من الحديد والكربون ، في حين أن الحديد الزهر هو سبيكة قوية وهشة مصنوعة من الحديد والكربون والسيليكون.
2. الفولاذ أكثر مرونة وقابلية للدكت من الحديد الزهر ، وهو أكثر صلابة وهشاشة.
3. يستخدم الفولاذ في صناعات البناء والسيارات والتصنيع ، بينما يستخدم الحديد الزهر في أواني الطهي والأنابيب وكتل المحرك.

الصلب مقابل الحديد الزهر

الفرق بين الفولاذ والحديد الزهر هو محتوى الكربون فيها. الحديد عنصر ، في حين أن الفولاذ هو مجرد منتج ثانوي للحديد. يحتوي الحديد الزهر على أكثر من 2 في المائة من الكربون ، في حين أن الفولاذ يحتوي فقط على 0.1-0.5 في المائة. قد تعلم أنه كلما زاد محتوى الكربون ، كلما كان الحديد أكثر مرونة.

يؤدي وجود الكربون في الحديد بأكثر من 4٪ إلى إنتاج الحديد الزهر ، بينما يحتوي الفولاذ على أقل من 2٪ من الكربون. لذا ، فإن الفرق الرئيسي بين هذين هو وجود الكربون.

جدول المقارنة

الصلب مقابل الحديد الزهر: جدول المقارنة

الميزات	الفولاذ	الحديد الزهر
تكوين الخامات	في المقام الأول الحديد بكميات متفاوتة من الكربون (أقل من 2٪) وعناصر أخرى	في المقام الأول الحديد الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون (أكثر من 2٪)
عملية التصنيع	يتم تشكيلها عن طريق الدرفلة أو التشكيل أو البثق وهي منصهرة أو في حالة صلبة	يُسكب الحديد المنصهر في قالب ويُترك ليتجمد
الوزن	أخف وزنا	أثقل وزن
تطويع	أكثر مرونة (يمكن تشكيلها بسهولة)	أقل مرونة (هشة)
ليونة	أكثر ليونة (يمكن سحبها إلى أسلاك)	أقل مطيلة
قوة الشد	قوة شد أعلى (تقاوم قوة السحب)	انخفاض قوة الشد
قوة الضغط	قوة ضغط أقل (تقاوم قوة التكسير)	قوة ضغط أعلى
المقاومة للتآكل	بشكل عام أقل مقاومة للتآكل (ما لم تتم معالجته)	أكثر مقاومة للتآكل
التشغيل في الماكينات	أسهل في الماكينة والعمل بها	أكثر صعوبة في الماكينة والعمل بها
التكلفة	عموما أقل تكلفة	بشكل عام، تكون تكلفة المواد الخام أقل تكلفة، لكن تكلفة المنتج النهائي يمكن أن تكون أعلى بسبب احتياجات التشغيل الآلي
التطبيقات	البناء والآلات والأدوات والمركبات والأجهزة	كتل المحرك، تجهيزات المطابخ، الأنابيب، الصمامات، الأوزان

ما هو الحديد؟

يعتبر الفولاذ مادة متعددة الاستخدامات وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات، وهو معروف بقوته الاستثنائية ومتانته وقابليته للطرق. وهي في المقام الأول عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون، مع إضافة عناصر أخرى بنسب متفاوتة لتعزيز خصائصها. توفر الأقسام التالية استكشافًا تفصيليًا للصلب، يغطي تركيبه وأنواعه وخصائصه وتطبيقاته الشائعة.

تكوين الصلب

يتضمن التركيب الأساسي للصلب الحديد والكربون بنسبة تتراوح بين 0.2% إلى 2.1% بالوزن. يؤثر محتوى الكربون على صلابة المادة وقوتها. إلى جانب الحديد والكربون، يمكن إضافة عناصر صناعة السبائك المختلفة لتخصيص خصائص الفولاذ. تشمل عناصر صناعة السبائك الشائعة المنغنيز والكروم والنيكل والموليبدينوم.

أنواع الحديد

1. معدن الكربون:
   • يحتوي في المقام الأول على الحديد والكربون.
   • يتم تصنيفها إلى فولاذ منخفض ومتوسط ​​وعالي الكربون بناءً على محتوى الكربون.
   • تستخدم على نطاق واسع في البناء والتصنيع والبنية التحتية.
2. خليط معدني:
   • يتضمن عناصر صناعة السبائك إضافية لتحسين الخصائص.
   • يعرض تعزيز القوة والصلابة ومقاومة التآكل.
   • تستخدم عادة في مكونات السيارات والآلات.
3. الفولاذ المقاوم للصدأ:
   • يحتوي على الحديد والكروم والنيكل وعناصر أخرى.
   • معروف بمقاومته للتآكل وقوته في درجات الحرارة العالية.
   • تستخدم على نطاق واسع في أدوات المطبخ وأدوات المائدة والتطبيقات الصناعية.
4. أداة الصلب:
   • مصممة لتصنيع الأدوات بسبب الصلابة العالية ومقاومة التآكل.
   • يشمل التنغستن والموليبدينوم والفاناديوم.
   • يشيع استخدامها لأدوات القطع والقوالب.

خصائص الفولاذ

1. قوة:
   • قوة شد عالية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الهيكلية.
   • يختلف على أساس عناصر صناعة السبائك والمعالجة الحرارية.
2. المتانة:
   • يتميز بمتانة ممتازة ويمكنه تحمل الظروف القاسية.
   • مقاومة للتشوه وتحافظ على السلامة الهيكلية.
3. الطواعية والليونة:
   • يمكن تشكيلها وتشكيلها دون أن تفقد قوتها.
   • يسمح بعمليات التصنيع المختلفة، بما في ذلك الحدادة والدرفلة.
4. التوصيل للكهرباء او الحرارة:
   • الموصلية الكهربائية والحرارية الجيدة.
   • تستخدم في الأسلاك الكهربائية والمبادلات الحرارية.
5. المقاومة للتآكل:
   • تقاوم أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ التآكل في البيئات المتنوعة.
   • مثالي للتطبيقات التي ينتشر فيها التعرض للرطوبة أو المواد المسببة للتآكل.

تطبيقات الصلب

1. البناء:
   • الأطر الإنشائية للمباني والجسور والبنية التحتية.
   • قضبان التسليح في الخرسانة.
2. النقل:
   • مكونات السيارات، بما في ذلك الهيكل وأجزاء الجسم.
   • بناء السفن لمتانتها في البيئات البحرية.
3. التصنيع:
   • الآلات والمعدات في مختلف الصناعات.
   • أدوات وأدوات القطع.
4. بضائع المستهلكين:
   • أدوات وأدوات المطبخ.
   • أدوات المائدة وأدوات الطبخ.
5. قطاع الطاقة:
   • خطوط أنابيب النفط والغاز.
   • توربينات الرياح وأبراج نقل الطاقة.

ما هو الحديد الزهر؟

الحديد الزهر هو مادة مستخدمة على نطاق واسع ومعروفة بقوتها ومتانتها الاستثنائية. وهي عبارة عن سبيكة حديدية، تتكون أساسًا من الحديد والكربون والسيليكون، مع كميات صغيرة من العناصر الأخرى. وقد تم استخدام هذه المادة لعدة قرون في تطبيقات مختلفة بسبب خصائصها الرائعة.

التركيب

الحديد (الحديد)

المكون الأساسي للحديد الزهر هو الحديد، ويشكل جزءًا كبيرًا من السبيكة. يساهم محتوى الحديد في القوة الإجمالية والمتانة للمادة.

الكربون (ج)

يعد الكربون عنصرًا حاسمًا في الحديد الزهر، وهو موجود بكميات أعلى مقارنة بأنواع الحديد والصلب الأخرى. يمكن أن يتراوح محتوى الكربون من 2% إلى 4%، مما يؤثر على صلابة وهشاشة الحديد الزهر.

سيليكون (سي)

السيليكون عنصر أساسي آخر موجود في الحديد الزهر. إنه يعزز السيولة أثناء عملية الصب ويساهم في مقاومة السبائك للتآكل.

عناصر أخرى

قد توجد كميات ضئيلة من العناصر الأخرى، مثل المنغنيز والكبريت والفوسفور، مما يؤثر على خصائص محددة مثل قابلية التصنيع وخصائص الصب.

أنواع الحديد الزهر

الحديد الرمادي

الحديد الرمادي هو النوع الأكثر شيوعًا من الحديد الزهر. اسمها مشتق من المظهر الرمادي للسطح المكسور. يعزز المحتوى العالي من الكربون في الحديد الرمادي خصائص الصب الممتازة والقدرة الجيدة على التصنيع.

حديد ابيض

يحتوي الحديد الأبيض على نسبة عالية من الكربون، مما يؤدي إلى سطح كسر بلوري أبيض. إنها صلبة للغاية ومقاومة للتآكل، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل، كما هو الحال في إنتاج كرات الطحن والبطانات.

حديد الدكتايل

يُعرف أيضًا باسم حديد الزهر العقدي أو حديد الجرافيت الكروي، ويحتوي حديد الدكتايل على كميات صغيرة من المغنيسيوم. تعمل هذه الإضافة على تغيير هيكل الجرافيت، مما يوفر ليونة وصلابة محسنة مقارنة بالحديد الرمادي.

طيع الحديد

يتم إنشاء الحديد القابل للطرق من خلال المعالجة الحرارية للحديد الأبيض. تضفي هذه العملية ليونة على المادة، مما يسمح لها بالثني والتشكيل دون أن تنكسر. يتم استخدامه في التطبيقات التي تتطلب أشكالًا معقدة ومعقدة.

عقارات

قوة

يُظهر الحديد الزهر قوة ضغط عالية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تخضع فيها المادة لأحمال أو ضغط ثقيل.

عسر الماء

اعتمادًا على نوع الحديد الزهر، يمكن أن يتراوح من ناعم نسبيًا في الحديد الرمادي إلى شديد الصلابة في الحديد الأبيض، مما يوفر تنوعًا في التطبيقات المختلفة.

ارتداء المقاومة

يعزز وجود الكربون وعناصر السبائك الأخرى من مقاومة التآكل للحديد الزهر، مما يجعله مثاليًا للمكونات المعرضة للاحتكاك والتآكل.

التوصيل الحراري

يتمتع الحديد الزهر بموصلية حرارية جيدة، مما يسمح له بتبديد الحرارة بشكل فعال. هذه الخاصية مفيدة في التطبيقات التي تكون فيها الإدارة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية.

التطبيقات

يجد الحديد الزهر تطبيقات في مختلف الصناعات، بما في ذلك السيارات والبناء والتصنيع. تشمل الاستخدامات الشائعة كتل المحرك والأنابيب وأدوات الطهي والعناصر المعمارية.

الاختلافات الرئيسية بين الصلب والحديد الزهر

الصلب:

1. التركيبة:
   • يتكون بشكل أساسي من الحديد والكربون، مع عناصر صناعة السبائك الأخرى مثل المنغنيز والكروم والنيكل وغيرها.
2. محتوى الكربون:
   • بشكل عام يحتوي على نسبة كربون أقل مقارنة بالحديد الزهر، بين 0.2% إلى 2.1%.
3. قوة:
   • يميل إلى أن يكون أقوى وأكثر متانة من الحديد الزهر.
4. ليونة:
   • أكثر ليونة ومرونة، مما يسمح بنطاق أوسع من التطبيقات والتشكيل.
5. الوزن:
   • عادةً ما يكون أخف وزنًا من الحديد الزهر، مما يجعله أكثر ملاءمة للتطبيقات التي يكون فيها الوزن أمرًا مثيرًا للقلق.
6. المعالجة الحرارية:
   • يمكن معالجتها بالحرارة لزيادة الصلابة والقوة.
7. المقاومة للتآكل:
   • بشكل عام أكثر مقاومة للتآكل من الحديد الزهر، خاصة عندما يكون مخلوطًا بعناصر مثل الكروم.
8. التشغيل في الماكينات:
   • أسهل في الماكينة بسبب طبيعتها الناعمة.
9. الاستعمالات:
   • تستخدم على نطاق واسع في البناء، والسيارات، والفضاء، ومختلف الصناعات الأخرى.

الحديد الزهر:

1. التركيبة:
   • يتكون بشكل رئيسي من الحديد والكربون والسيليكون، مع محتوى كربون أعلى مقارنة بالفولاذ.
2. محتوى الكربون:
   • محتوى كربون أعلى، بين 2.1% إلى 4%.
3. قوة:
   • هش مقارنة بالفولاذ، لكنه لا يزال قويًا عند الضغط.
4. ليونة:
   • أقل ليونة وأكثر هشاشة، مما يحد من تطبيقاته.
5. الوزن:
   • بشكل عام أثقل من الفولاذ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي لا يكون فيها الوزن هو الاهتمام الرئيسي.
6. المعالجة الحرارية:
   • محدودية المعالجة الحرارية؛ يميل إلى أن يكون أكثر صعوبة في المعالجة الحرارية مقارنة بالفولاذ.
7. المقاومة للتآكل:
   • - عرضة للتآكل، خاصة عندما لا تكون مطلية أو معالجة.
8. التشغيل في الماكينات:
   • أصعب في الماكينة بسبب صلابتها وهشاشتها.
9. الاستعمالات:
   • يُستخدم بشكل شائع في أواني الطهي والأنابيب وكتل المحركات والمكونات التي تكون صلابتها واحتفاظها بالحرارة مفيدًا.

مراجع حسابات

1. https://books.google.com/books?hl=en&lr=lang_en&id=6ZgvRtOvMvUC&oi=fnd&pg=PA3&dq=steel+and+cast+iron&ots=10OOb9aYW-&sig=nl2qY9aodRyolCcQs4OSahpYxLs
2. https://meridian.allenpress.com/corrosion/article-abstract/14/6/43/157351