الفرق بين الفولاذ والحديد الزهر

فهرس المحتويات

• المقدمة
• نسبة الكربون؛ الفرق الأساسي بين الفولاذ والحديد الزهر
• مقارنة بين الفولاذ والحديد الزهر
  • قابلية الصب
  • قابلية التشغيل الآلي
  • التكلفة

المقدمة

يوفر الصب إمكانية فريدة في تصميم التفاصيل، وغالبًا ما يلغي الحاجة إلى التركيب الإضافي. يمكن صب العديد من المواد، بما في ذلك أنواع مختلفة من المعادن والمواد الاصطناعية، إلا أن الحديد والفولاذ يتميزان بخصائص ميكانيكية ممتازة تجعلهما ملائمين لمجموعة واسعة من التطبيقات.

بالرغم من أن الفولاذ والحديد الزهر قد يبدوان متشابهين من الناحية السطحية، إلا أن لكل منهما مزايا وعيوب تميزه من حيث الإنتاج والاستخدام. وفهم هذه الفروق يساعد على اختيار المادة المناسبة وفقًا للاستخدام المطلوب.

نسبة الكربون؛ الفرق الأساسي بين الفولاذ والحديد الزهر

يُعتبر الحديد الزهر والفولاذ من المعادن الحديدية التي تتكون بشكل رئيسي من ذرات الحديد، ولكن العملية الإنتاجية ليست بهذه البساطة. تُستخدم العديد من السبائك في الإنتاج. وللتفريق بين الحديد المستخدم في المنتجات اليومية والعنصر الكيميائي للحديد (Fe) أهمية كبيرة. فالحديد كعنصر يوجد عادة بشكل مؤكسد في الطبيعة ويتم استخراجه عبر عملية الصهر.

الحديد النقي طري جدًا، مما يجعله غير ملائم لمعظم التطبيقات. وعند إضافة الكربون إليه يتحول إلى سبيكة أكثر صلابة، مما يزيد من كفاءته. ويمكن القول إن نسبة الكربون هي الفارق الأساسي بين الحديد الزهر والفولاذ؛ فعادة ما يحتوي الحديد الزهر على أكثر من 2% كربون، بينما يحتوي الفولاذ على نسبة تتراوح بين 0.1% و0.5%.

مقارنة بين الفولاذ والحديد الزهر

فيما يلي مقارنة بين خصائص الفولاذ والحديد الزهر.

قابلية الصب

ينصهر الحديد عند درجة حرارة حوالي 1260 درجة مئوية (2300 درجة فهرنهايت)، أما الفولاذ فينصهر عند درجة حرارة 1426 درجة مئوية (2600 درجة فهرنهايت). ويُصب كلاهما عند درجات حرارة أعلى في القوالب. من يعملون مع الحديد والفولاذ المصهور يلاحظون فرقًا كبيرًا في السيولة والانكماش بينهما.

يتميز الحديد الزهر بسهولة صبه مقارنة بالفولاذ، حيث يتميز بسيولة أفضل ولا ينكمش بنفس القدر. هذا يعني أنه يملأ القوالب بسهولة ويحتاج إلى كمية أقل من المعدن المصهور. وتجعله هذه السيولة مادة مثالية للهيكليات الحديدية أو الزخرفية، مثل الأسوار والمقاعد.

أما صب الفولاذ فيعتبر أصعب، حيث أنه أقل سيولة ويتفاعل بشكل أكبر مع المواد المستخدمة في القالب، كما ينكمش بشكل أكبر عند تبريده، مما يتطلب كمية إضافية من المعدن المصهور في القالب (عادةً في خزان إضافي يسمى “رايزر”).

قابلية التشغيل الآلي

اعتمادًا على الاستخدام النهائي، قد تحتاج الأجزاء المصبوبة إلى تشغيل آلي لتحقيق الدقة المطلوبة أو للحصول على السطح النهائي المرغوب. بعض المواد يصعب تشغيلها آليًا أكثر من غيرها. وكقاعدة عامة، كلما أُضيفت سبائك لتحسين الخصائص الميكانيكية للمعدن، قلت قابليته للتشغيل الآلي.

التكلفة

الحديد الزهر غالبًا ما يكون أرخص من الفولاذ، حيث يتطلب تكلفة أقل من المواد والطاقة والعمالة لإنتاج المنتج النهائي. الفولاذ الخام أغلى ويتطلب صبه وقتًا وطاقة واهتمامًا أكبر. مع ذلك، عند تصميم منتجات الصب، من المفيد أخذ تكلفة الاستخدام طويل الأمد وتكاليف الاستبدال في الاعتبار، فغالبًا ما تكون الأجزاء الأغلى في الإنتاج أقل تكلفة على المدى البعيد.

الفولاذ متوفر بأشكال متعددة مسبقة الصنع، مثل الصفائح والقضبان والأنابيب والعوارض، ويمكن تشغيله أو تركيبه ليتناسب مع تطبيقات معينة. حسب المنتج والكمية المطلوبة، قد يكون إنتاج منتجات من الفولاذ المتوفر خيارًا اقتصاديًا.