فوائد معدن الفولاذ واستخداماته
الفولاذ هو سبيكة تتألف من العديد من المواد، وأساس تكوينه هو الحديد مع إضافة نسبة من الكربون تتراوح بين 0.2% و2%، ولا يجب أن تتجاوز نسبة الكربون هذا الحد، لأن زيادتها عن 2.1% يجعل الحديد هشا ويطلق عليه اسم حديد الزهر، ويحتوي الفولاذ على نسب مختلفة من المواد الأخرى، بما في ذلك المواد المعدنية مثل الكروم والنيكل، والمواد الغير معدنية مثل السيليكون والفسفور والكبريت .
طريقة تصنيع الفولاذ
يتم إنتاج الفولاذ عن طريق جمع الحديد واستخراجه، ثم صهره. ونظرا لاحتوائه على نسبة عالية من الكربون، التي تزيد بكثير عن النسبة المطلوبة، يتم إضافة بعض المواد الأخرى إليه. يتم إعادة صهره مرارا وتكرارا ويتم قياس نسبة الكربون فيه حتى تصل إلى النسبة المطلوبة. ثم يتم صبه في قوالب تختلف شكلها وفقا للغرض المصنوع له. يعتبر الفولاذ صديقا للبيئة، حيث يمكن إعادة استخدام الحديد المستخدم أو ما يعرف بـ “الحديد الخردة” وإعادة تدويره للحصول على الفولاذ الصلب دون فقدان أي خاصية من خصائصه .
أكثر الدول التي تصنع الفولاذ
إنتاج الفولاذ يحتاج إلى طاقة كبيرة جدا، حيث يحتاج إلى درجة حرارة تبلغ 1500 درجة مئوية، ولكنه آمن تماما على البيئة، وغير مضر على الإنسان أو الحيوان، ولا يحتاج التصنيع إلى أخذ أي احتياطات للسلامة، وتعد أكبر الدول التي تقوم بإنتاج وتصنيع الفولاذ هي : الصين، اليابان، كوريا الجنوبية، الهند، روسيا، الولايات المتحدة الأمريكية، البرازيل، أوكرانيا، ألمانيا، إيطاليا، تايوان، تركيا، المكسيك، أسبانيا، فرنسا، كندا، المملكة المتحدة، وإيران .
تاريخ الفولاذ وأهميته
يعود استخدام الفولاذ والحديد إلى ألف سنة قبل الميلاد، واشتُهِرَت به في تلك الفترة سوريا .
في القرن الثاني عشر، تم توفير الحرارة اللازمة لصهر الحديد عن طريق إنتاج أفران خاصة في أوروبا، ولكن الحديد الذي تم إنتاجه في ذلك الوقت كان لا يصلح للتشكيل لأن نسبة الكربون فيه كانت عالية، لذلك كان يجب تنقيته من الكربون عن طريق حرقه لتخفيض النسبة .
في إنجلترا عام 1740 م، ابتكر بنيامين هنتسمان طريقة صهر الحديد باستخدام البوتق .
في عام 1811، أسس الألماني فريدريك كروب أول مصنع للحديد الذي استخدم في صناعة السكك الحديدية والآلات البخارية والسفن وغيرها من المنتجات .
“في عام 1889م، تم افتتاح برج إيفل الذي صُنع من الحديد، وأصبح رمزًا للتقدم التكنولوجي وكان له أهمية كبرى اقتصادية وسياسية لجميع بلدان العالم .
أصبح الحديد محل طمع لكثير من الدول، وتسبب في احتلال بعضها وإقامة الحروب من أجل الحصول عليه. ففي عام 1935م، تم الهجوم على النرويج والسويد بهدف الحصول على الفولاذ، حيث كانت السويد تنتج أفضل أنواع الفولاذ .
رغم انخفاض إنتاج الفولاذ بعد الحرب العالمية الثانية، إلا أنه تعافى وعاد إلى مستويات إنتاجه الأصلية قبل الحرب في عام 1957 .
تؤدي صناعة الحديد والصلب في العالم ووجود المصانع الكبيرة والكثيرة إلى توفير فرص عمل لفئة كبيرة جداً من المواطنين، وبالتالي تساعدهم في الحصول على مصدر رزقهم .
أنواع معدن الفولاذ واستخداماته
1- الفولاذ البنائي
هو فولاذ سهل الصهر والصب، ويتميز بأنه منخفض التكلفة ويستخدم في صناعة الآلات .
2- الفولاذ الآلي
يشبه الفولاذ الآلي الفولاذ الإنشائي في خصائصه واستخدامه في صناعة الآلات، ولكن يختلف عنه في نسبة الكربون، حيث تكون نسبة الكربون فيه أعلى من الفولاذ الإنشائي .
3- فولاذ الأدوات
يستخدم فولاذ الأدوات في تصنيع الأدوات البسيطة مثل أدوات البناء وأدوات الزراعة، والأجزاء المتحركة من الآلات، وهو يستخدم في صنعها لأنه صلب ومقاوم للصدأ .
4- الفولاذ الدمشقي
يتم استخدام هذا النوع من الفولاذ بعد تلميعه في صناعة السيوف والخناجر، وذلك لأنه يتمتع بالصلابة والمرونة العالية، ويتم تصنيعه بواسطة اللحام الحراري والطرق .
5- الفولاذ النيتروجيني
يتضمن هذا النوع من الفولاذ النيتروجين، ويستخدم في تصنيع الأذرع والمكابس التي تتطلب حركة متكررة .
6- فولاذ التقوية
يتميز هذا النوع من الفولاذ بأنه يتحمل الأحمال الثقيل، والضغط والشد، لذا فإنه يستخدم في الخرسانة أثناء البناء .
7- الفولاذ الغير قابل للصدأ
يتم استخدام هذا النوع في تصنيع الأدوات المنزلية مثل علب المشروبات وشفرات الحلاقة، ويحتوي على حديد بنسبة لا تقل عن 50٪ .
8- الفولاذ اللولبي
يستخدم هذا النوع المرن الذي يحتوي على نسبة عالية من السيليكون في تصنيع الأنابيب والبراغي وغيرها من المنتجاتالصناعية .
9- الفولاذ المقاوم للأحماض
يتم استخدام هذا النوع من الحديد في صناعة العبوات التي تحتوي على مواد كيميائية مثل المنظفات ومواد الطلاء .
مميزات الفولاذ
يتميز الصلب بقوته وصلابته، ويمكنه مواجهة الظروف المختلفة مثل درجات الحرارة العالية والمنخفضة، كما أنه يتمتع بالمتانة والمقاومة للصدأ والتآكل، وهو قابل للشد ويتميز بالمرونة والقدرة على التشكيل بسهولة .