تفاوت آهن و فولاد

آهن چیست

در طبیعت مواد از عناصر شیمیایی مختلفی تشکیل شده اند. فراوانی عنصرهای شیمیایی پوسته زمین در منابع گوناگون نیز دسته بندی شده است که در این بین اولین عنصر فراوان در آن را اکسیژن تشکیل داده است. عنصر آهن یا Ferrum نیز به عنوان چهارمین ماده متداول در زمین شناخته شده است. از حیث جرم آهن بزرگترین عنصر تشکیل دهنده کره زمین است. ماده ی تشکیل دهنده این عنصر سنگ آهن است که به صورت طبیعی از معادن استخراج می گردد.

ویژگی های سنگ آهن

سنگ آهن یک اصطلاحاست که به غلظت های مشخصی از ترکیبات معین آهن گفته می شود. این کانی دارای ویژگی های خاصی است. به راحتی در کنار هوای آزاد اکسید می‌شود. در حالت طبیعی نرم است و استحکام زیادی ندارد. به همبن دلیل سنگ آهنی که از معادن استخراج می شود فرآوری می گردد تا خواص مضر آن از بین برود. گاهی نیز سنگ استخراجی عیار پایینی داشته و قابلیت استفاده شدن ندارد. از عمده کشورهای تولید کننده سنگ آهن استرالیا و چین هستند.

سنگ آهن

کانی شناسی برای استفاده از سنگ آهن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بسیاری از کانی ها ممکن است، عیار بالایی نیز از آهن داشته باشند که به علت نوع ترکیب کانی به عنوان ماده اولیه آهن و فولاد قابل استفاده نیست. کارخانجات مختلف برای استفاده از سنگ آهن آن را به صورت دانه بندی شده، کلوخه و گندله تولید می کنند که در این بین کلوخه متداول ترین روش استفاده از سنگ‌‌آهن است.

استخراج سنگ آهن

برای به دست آوردن آهن از دل معدن 4 مرحله می بایست طی شود؛ حفر، انفجار، بارگیری و باربری. سنگ معدن‌ استخراج شده برای تولید آهن اغلب به‌صورت اکسیدهای آهن نظییر مگنتیت یا هماتیت هستند که دارای ناخالصی های سیلیکات‌ها و آلومینات‌ است که این ناخالصی‌ها در کوره از آهن جدا و به‌ صورت تفاله خارج می‌ شوند. در اولین مرحله سنگ آهن به کمک سرند، خرد کردن، آسیاب و شستشو و … تغلیظ شود و به‌ صورت پودر یا دانه‌های 6 تا 25 میلی متری در کوره ریخته می‌شود.

» نوشته مرتبط: تاریخچه فلز آهن

فولاد چیست

فولاد یا Steel یکی از انواع آهن آلات محسوب می شود که با تغییر خواص و بهبود قابلیت های آهن تهیه می شود و دارای ویژگی های بی شماری است. آهن خام به دلیل نرم بودن و اکسیداسیون سریع نیازمند تغییرات به کمک  آلیاژ سازی است. تغییر در میزان درصد کربن در عنصر آهن سب می شود ویژگی های اصلی این فلز تغییر کند. معمولا درصد کربن در فولاد بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ است.

ویژگی فولاد ها

آهن فلزی است که بدون آلیاژ وجود دارد و سنگ آهن به طور طبیعی در طبیعت یافت می شود. اما فولاد از اضافه کردن درصد معینی از فلزات دیگر برای رسیدن به ویژگی ای خاص به دست می آید. مثلا برای تهیه فولاد ضد زنگ به آلیاژ آن کروم نیز اضافه می کنند، اضافه کردن سیلیسیوم خاصیت فولاد فنر را می دهد، گوگرد قابلیت ماشینکاری را افزایش داده و نیل سخت یو استحکام آهن را بالا می برد.

مته فولادی از جنس HSS

روش های فولاد سازی

تولید فولاد با پیشرفت تکنولوژی تغییرات بسیاری داشته است. در حال حاضر دو روش عمده در تولید فولاد وجود دارد:

• روش اولیه:

الف) اکسیژن قلیایی: در این روش آهن چدن پرکربن به فولاد تبدیل می‌شود. دمش اکسیژن از درون آهن چدن باعث کاهش درصد کربن آلیاژ شده و آن را به فولاد تبدیل می‌کند.

ب) قوس الکتریکی: این روش برای به دست آوردن فولاد از قراضه آهن و آهن اسفنجی با استفاده از قوس الکتریکی است. در روش کوره قوس الکتریکی دسته‌ای از آهن با دمای بالا که در مرحله پیشین فرایند فولادسازی به دما رسیده‌ است با مقدار مشخصی از قراضه آهن وارد کوره می‌شوند و با القای جریان الکتریکی به وسیله میله‌های حامل جریان درون این مخلوط، دما افزایش می‌یابد و فرایند فولادسازی شکل می‌گیرد.

• روش ثانویه:

فولاد سازی در روش ثانویه بیشتر در داخل پاتیل که ظرفی است با پوشش نسوز که فلز گداخته از کوره در آن ریخته می شود انجام می گیرد. اکسیژن زدایی، گاززدایی در خلأ، افزودن آلیاژ، حذف ناخالصی‌ها، اصلاح شیمیایی ناخالصی‌ها، گوگرد زدایی، همگن سازی، برخی از عملیات‌های انجام شده در داخل پاتیل هستند.معمولاً این عملیات در داخل پاتیلی با همزن گازی، و با گرم‌کننده قوس الکتریکی نصب شده در داخل در پاتیل انجام می‌شود.

» نوشته مرتبط: معرفی فلزات گران بها

انواع فولاد

با ترکیب عناصر فلزی مختلف به آهن و انجام عملیات حرارتی گوناگون به ویژگی های مختلفی دست می یابند. برای مثال چند نمونه از فولادهای مختلفی که از این طریق بهینه می شوند در زیر آورده شده است.

• فولاد آلیاژی: این نوع از فولاد با دیگر فلزات ترکیب می شود تا به خواص مورد نظر مانند: مقاومت به خوردگی با افزودن نیکل، اضافه کردن سیلیسیوم برای ساخت فولاد فنر، گوگرد برای افزایش قابلیت ماشینکاری، کروم برای سخت کاری و … دست یافت.
• فولاد کربنی: فولادی که تا 2.1 درصد کربن دارد جزو این نوع محصول حساب می شود.
• فولاد فنر:
• فولاد زنگ‌نزن: اصلی‌ترین عناصر تشکیل دهنده آن آهن، کروم و نیکل است که به فولاد خاصیت ضد زنگ می دهد. کربن این فولاد حدود 1.2 درصد  می باشد. به این نوع محصول استنلس استیل نیز اطلاق می شود.
• فولاد ابزاری: شامل دسته ای از فولادهای کربنی و آلیاژی هستند که برای ساخت ابزارآلات مناسب هستند. مقاومت عالی در برابر سایش و دفورمگی در حرارت های کاری از ویژگی های خوب این نوع فولاد است.
• فولاد مارایجینگ:
• فولاد بوته ای: فولادی با کیفیت فوق العاده مطلوب است که بین 0.4 تا 1.4 درصد کربن دارد و از طریق ذوب میله‌های تاول‌دار در بوته‌ها و اضافه کردن فِرّوآلیاژها و کربن به آن ها تولید می‌شود.
• فولاد خود حفاظ: نوعی از فولاد مخصوص است که با تشکیل لایه‎ای نارنجی رنگ به شکل اکسیدی غیر فعال سطح ماده را می‎پوشاند و از اکسیده شدن بیشتر فولاد جلوگیری و از آن حفاظت می‌کند.

فولاد ساختمانی

یکی از کاربردهای مهم آهن در ساختمان سازی است. اصطلاح فولاد ساختمانی برای پروفیل های آهنی به کار می رود که در ساخت بنا استفاده می شود. پروفیل‌های فولادی ساختمانی مانند تیر آهن، سطع مقطع قوی ای به خاطر ممان اینرسی بالا دارند و در نتیجه می‌توانند میزان بار زیادی را بدون تغییر شکل تحمل کنند. این پروفیل ها قابلیت اتصال پیچی و جوشی را دارا هستند. میلگرد، ناودانی، نبشی و ورق آهنی نمونه های پرکاربرد در صنعت ساختمان محسوب می شود که عموما به شکل نورد کاری سرد و گرم تولید می شوند.

فولاد ساختمانی در رطوبت دچار خوردگی می شود و به مرور دچار آسیب دیدگی می شود. برای جلوگیری از هرگونه خوردگی در طول عمر یک سازه فولادی می بایست آن را با رنگ ضد زنگ پوشش دهی کرد. مواد مقاوم در برابر آتش سوزی که برای پوشاندن فولاد استفاده می‌شود معمولاً در برابر آب نیز مقاومت خوبی ایجاد می نماید.

بهای فلزات ساختمانی متاثر از نفت و طلا است و در بازارهای بین المللی دائما در حال نوسان است. برای آخرین قیمت تیرآهن و قیمت میلگرد در بازار تهران و ایران می توانید به بخش های تهیه شده در این وبسایت مراجعه نمایید.