الفرق بين الحديد والفولاذ

أولا : الحديد:
يعد الحديد واحدًا من أكثر العناصر الطبيعية انتشارًا، حيث يوجد بشكل رئيسي على شكل أكاسيد في الطبيعة، ويحتل المركز الرابع بين العناصر من حيث وجوده في القشرة الأرضية، ويُعد هذا المعدن من أقدم المعادن التي تم اكتشافها، وهو عنصر كيميائي فلزي قابل للطرق والسحب ويصنف ضمن الفلزات.

يعتبر الحديد من أكثر العناصر الكيميائية استقرارا من حيث القوة الكهرومغناطيسية المتأزمة، كما أنه يمتلك قوى نووية داخل نواة الذرة. ويعد الحديد واحدا من أهم العناصر المكونة للقشرة الأرضية، وهو قابل للسحب والطرق والتشكيل، ويستخدم في العديد من الصناعات.

يعتبر الحديد من المعادن الأكثر استخدامًا في العالم حيث يتم استخدامه في صناعة العديد من الأدوات والسبائك والمنتجات المعدنية، وتحتوي النيازك التي تسقط على الأرض على نسبة أعلى من الحديد تصل إلى 90٪ من كتلة النيزك، ويتحول عنصر الحديد إلى نوع من الفولاذ عند مزجه مع الكربون.

أنواع الحديد :
1-  الحديد الصلب (الحديد الزهر):
يتم استخدامه في صنع الأدوات التي لا تتعرض للصدمات، مثل أنابيب الغاز وأنابيب المياه.

2- الحديد الصلب (الفولاذ) :
يتم استخدامه في تصنيع قضبان السكك الحديدية والسفن والجسور.

3- الحديد المطاوع (الحديد اللين):
يستخدم في صناعة قضبان التسليح في أعمال البناء كما يستخدم في تصنيع الأجهزة الكهربائية التي تستخدم في صنع المغناطيسيات الكهربائية المؤقتة.

خصائص الحديد :
1- رمزه في الجدول الدوري Fe.
2-  وزنه الذري 55.847.
3- درجة انصهاره الفريدة هي 1535 درجة سيليزية.
4- درجة الغليان هي 2750 درجة مئوية.
5- كثافته هي 78.
6- رقمه الذري هو 26.
7- وزنه النوعي هو 7.86.

ثانيا :الفولاذ:
هو سبيكة من الحديد مكونة من إضافات من عنصر الكربون تتراوح بين (0.2 %- 2.1 %) من وزن السبائك الفولاذية، وذلك باختلاف قوة سبيكة الفولاذ نتيجة اختلاف نسبة الكربون من وزن السبيكة الفولاذية.

تختلف أنواع الفولاذ باختلاف نسبة الكربون إلى الحديد؛ حيث تتضمن الأنواع المختلفة للفولاذ، فولاذ المناشير، والستانلس ستيل، وحديد الزهر.

خصائص الفولاذ :
1-  يتكون الفولاذ من مجموعة عناصر منها الحديد والكربون، لذا لا يوجد له رمز في الجدول الدوري لمندليف لأنه مركب وليس عنصر.

يعتبر الحديد هو العنصر الأساسي في تكوين الفولاذ، بالإضافة إلى احتوائه على عنصر الكربون، حيث تزداد صلابة الفولاذ بزيادة نسبة الكربون فيه، مع اختلاف خصائص الفولاذ ومدى صلابته.

3- كثافة الفولاذ تكون بين 7.7 و 8.1 (كجم/دم3).

الصلب الحراري يمتد بنسبة 9 ÷ 27 (k/6-10).

5- توصيل الحرارة 11.2÷ 48.3 (واط/م.ك).

6- وحدته المرنةللفولاذ هي e=190÷210 gpa.

أنواع الفولاذ :

1-  الفولاذ اللولبي :
يمتاز هذا النوع بالمرونة نظرًا لاحتوائه على نسبة عالية من السيليكون، ويستخدم في صناعة البراغي والمواسير وغيرها، وكلما زادت نسبة السيليكون فيه، زادت مرونته، وفي معظم الأحيان يتم إضافة عنصر الكروم إليه.

2- فولاذ التقوية :
يتميز فولاذ التقوية بالقوة والقدرة العالية على تحمل الضغط والشد والأوزان العالية، ولذلك يستخدم بشكل كبير في خرسانة البناء.

3- فولاذ مقاوم للأحماض :
يتميز بقدرته على مقاومة الأحماض والمحاليل القلوية بفضل تركيبته التي تشمل نسبة عالية من الكروم بما يصل إلى 17٪ على الأقل، ولذلك يستخدم في صناعة العبوات والزجاجات المصنوعة من الحديد والمستخدمة في تخزين المواد الكيميائية ومنظفات ومواد البناء والدهان.

4- فولاذ آلي :
يتم استخدام الفولاذ الآلي في بناء الآلات لأن خصائصه تشبه خصائص الفولاذ الإنشائي، ولكنه يحتوي على نسبة أعلى من الكربون من النسبة الموجودة في الفولاذ الإنشائي.

5- فولاذ نيتروجيني :
يحتوي فولاذ النيتروجين على النيتروجين كعنصر أساسي، ويستخدم في صناعة الأدوات مثل المكابس وأذرعها المعرضة لحركة دائمة ومستمرة.

6-  الفولاذ غير قابل للصدأ :
يحتوي على نسبة حديد لا تقل عن 50% كما يحتوي على عناصر النيكل والكربون والكروم، فهو يستخدم في صناعة الأدوات المنزلية مثل شفرات الحلاقة وعلب المشروبات وغيرها العديد من الأدوات.

7- فولاذ الأدوات :
يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة الأجزاء المتحركة في الآلات والأدوات الصغيرة والبسيطة التي تعمل في الأجواء الرطبة، ويجب أن تكون هذه الأدوات صلبة لتحمل الصدأ.

8-  فولاذ بنائي :
يتميز هذا النوع بسهولة تشكيله وصبِّه، وعدم حاجته إلى جهد كبير في اللحام والصهر، لذلك يستخدم في بناء الآلات ويتميز بثمنه المنخفض.

9-  فولاذ دمشقي :
فولاذ دمشقي هو نوع من الفولاذ المرن والمتميز بصلابته العالية، ويتكون من ترابط وتماسك عدة سبائك مختلفة يتم تحضيرها باستخدام اللحام الحراري والطرق، ويتم تشكيلها عن طريق ترابط وتماسك هذه السبائك المختلفة معًا، وبعد التجهيز يتم تلميعها بحيث يظهر تكوينها الداخلي المتماثل، ويستخدم هذا النوع من الفولاذ في صناعة السيوف والسكاكين والخناجر.