الفرق بين الفولاذ والحديد الزهر

مقدمة:

توفر عملية السكب ميزة فريدة في تصميم التفاصيل، مما يلغي في كثير من الأحيان الحاجة إلى التصنيع والتجميع الإضافي. يمكن سكب العديد من المواد، بما في ذلك أنواع مختلفة من المعادن والمواد الصناعية، لكن الحديد والصلب يتميزان بخواص ميكانيكية ممتازة تجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات.

نسبة الكربون؛ الفرق الأساسي بين الصلب والحديد الزهر:

يُعد كل من الحديد الزهر والصلب من المعادن الحديدية، حيث يتكونان بشكل أساسي من ذرات الحديد. ومع ذلك، فإن هذه العملية ليست بهذه البساطة في الإنتاج. يتم استخدام سبائك مختلفة في عملية الإنتاج. لفهمها بشكل أفضل، من المهم التمييز بين الحديد المستخدم في المنتجات اليومية وعنصر الحديد العلمي المعروف بـ (Fe). الحديد كعنصر يتواجد عادةً في الطبيعة في صورة أكاسيد، ويتم استخراجه من خلال عملية الصهر.

الحديد النقي كعنصر هو مادة ناعمة جدًا وغير فعالة للاستخدامات العادية. عند دمجه مع الكربون، يتحول إلى سبيكة أكثر صلابة مما يزيد من فعاليته. في الواقع، يمكن القول إن نسبة الكربون هي العامل الأساسي الذي يميز بين الحديد الزهر والصلب. يحتوي الحديد الزهر عادةً على أكثر من 2% من الكربون، بينما يحتوي الصلب عادةً على ما بين 0.1% و0.5% من الكربون.

مقارنة بين الصلب والحديد الزهر:

فيما يلي مقارنة واستعراض للخصائص بين الصلب والحديد الزهر.

قابلية السكب:

ينصهر الحديد عند درجة حرارة حوالي 1260 درجة مئوية (2300 درجة فهرنهايت)، بينما ينصهر الصلب عند 1426 درجة مئوية (2600 درجة فهرنهايت)، ويتم سكب كلا المادتين في قوالب عند درجات حرارة أعلى. ومع ذلك، يلاحظ العاملون مع الحديد والصلب المنصهر فروقًا واضحة في قابلية الصب والانكماش.

يتميز الحديد الزهر بسهولة الصب مقارنة بالصلب، حيث ينصهر ويتدفق بسهولة أكبر ولا ينكمش بنفس القدر. وهذا يعني أنه يملأ الفراغات في القالب بسهولة أكبر ويحتاج إلى كمية أقل من المعدن المنصهر لهذه المهمة. تجعل هذه الخاصية الحديد الزهر معدنًا مثاليًا للهياكل الحديدية المعمارية أو الزخرفية مثل الأسوار والمقاعد.

في المقابل، فإن صب الصلب أكثر صعوبة، حيث يكون أقل سيولة من الحديد الزهر وأكثر تفاعلًا مع مواد القالب. كما أنه ينكمش أكثر عند التبريد، مما يعني أن كمية أكبر من المعدن المنصهر يجب أن تُصب في القالب (عادةً في خزان إضافي يسمى “الرُفع”).

قابلية التشغيل بالماكينات:

اعتمادًا على الاستخدام النهائي، قد تحتاج الأجزاء المسبوكة إلى المعالجة بالماكينات لتحقيق أبعاد دقيقة أو للحصول على تشطيب معين. تتميز بعض المواد بصعوبة تشغيلها بالماكينات مقارنة بغيرها. كقاعدة عامة، مع تحسين الخواص الميكانيكية للمعادن بإضافة السبائك، تقل قابلية تشغيلها بالماكينات.

التكلفة:

الحديد الزهر غالبًا ما يكون أرخص من الصلب، حيث يتطلب إنتاجه النهائي مواد وطاقة وعمالة أقل. الصلب الخام أغلى ويتطلب وقتًا وطاقة واهتمامًا أكبر للسكب. ومع ذلك، عند تصميم المنتجات المسبوكة، من المهم أخذ تكاليف الاستخدام طويل الأمد والاستبدال في الاعتبار. ومن الجدير بالذكر أن الأجزاء التي تكون تكلفة إنتاجها أعلى قد توفر تكاليف أقل على المدى الطويل.

يتوفر الصلب بأشكال مسبقة الصنع عديدة، مثل الصفائح والقضبان والأنابيب والعوارض، ويمكن غالبًا تشغيله بالماكينات أو تجميعه ليتم استخدامه في تطبيقات محددة. حسب المنتج والكمية المطلوبة، قد يكون تصنيع المنتجات الفولاذية الجاهزة خيارًا اقتصاديًا.