يصنف الحديد على أساس درجة نقائه ووفرة عناصره السبائكية أي درجة صلابته، وتتدرج صلابة الحديد تصاعديًا من حديد الغفل.
وصولًا إلى حديد الصلب أو ما يعرف باسم "الفولاذ" وهو أشد أنواع الحديد صلابةً، ولكن قبل الخوض في تصنيفات الحديد، ما العامل الأساسي الذي يتحكم في درجاته؟
إن التحكم في صلابة الحديد يكون بطريقتين؛
الأولى" الرئيسية":
- تعتمد على نسبة الكربون.
- تتناسب الصلابة طرديًا مع زيادة أو نقصان أيونات الكربون؛
- كلما زادت النسبة زادت الصلابة والعكس تمامًا،
- تقوم آلية الكربون على منع طبقات الحديد في البنية البلورية من الانزلاق فوق بعضها البعض.
أما الطريقة الثانية: "التقليدية"
- نسميها بـ "التسخين والطرق"
- يمكن التحكم بدرجة صلابة الحديد من خلال تسخينه لدرجة الإحمرار.
- الطرق عليها وتبريدها بالماء،
- هذه العملية تزيد الصلابة إلى حد معين،
- إذا تكررت العملية أكثر مما يجب سيتعرض الحديد إلى الهشاشة، وتتخلله الشقوق ويكون قابلًا للكسر.
وبناءً على القائمة على نسبة الكربون، فإن درجات الحديد تنقسم إلى ما يلي:
1. الغفل:
- الغفل معروف بأنه يحمل كميات مختلفة من الشوائب، مثل: السيليكون والفوسفور،
- وهي مواد ذات أثر سلبي على خصائص المنتج النهائي،
- أما الكربون فهو يتواجد فيه بنسبة تصل إلى 4.5%،
- ويُعد الحديد الواصل لهذه المرحلة "منتجًا ليس نهائيًا"،
- وإنما خطوة للحصول على حديد الزهر من ثم الصلب.
2. الزهر:
- حديد الزهر يحمل 2-4 ٪ من الكربون و 1-6 ٪ من سيليكون وكميات صغيرة من المنغنيز،
- وتتنوع أصنافه من الأبيض إلى الرمادي وصولًا إلى المرن، وآخر يسمى المطاوع،
- والكربون في "الحديد الزهر الأبيض" يأخذ شكل سمنتيت أو كربيد الحديد (Fe3C)
- والذي يجعل هذا المركب الهش من الكربيدات في جعل الحديد الزهر الأبيض غير مقاوم للصدمات،
- فيما يتعلق بحديد الزهر الرمادي، فإن الكربون يتواجد فيه حرًا، الأمر الذي يجعله هشًا.
3. المطاوع:
- هو أحد أنواع الحديد الزهر الذي يتم معالجته،
- أطلق عليه اسم المطاوع لإمكانية تطويعه أي لفه وثنيه،
- يحتوي الحديد المطاوع على أقل من 0.25% كربون،
- هو غير قابل للتصلب عن طريق التسخين والطرق،
- يُعد متينًا ومرنًا ومقاومًا للتآكل،
- يعتبر أيضًا أقل قابلية للإنصهار من الحديد الزهر،
- يتميز بأنه أكثر مقاومة للصدأ من الحديد الصلب.
4.الصلب:
- يُعد حديد الصلب أعلى درجات الحديد صلابة،
- نسبة الكربون فيه قليلة جدًا،
- يحوي الصلب نسبًا مختلفة من النيكل والكروم والسيكون.
- غيرها من المعادن التي تعطيه القدرة على التصلب بشكل أكبر،
- يشار إلى أن اختلاف العناصر المضافة لسبائك الصلب.
- شكل وجودها في الصلب (كعناصر ذائبة في المعدن)،
- يؤدي إلى اختلاف خواص السبائك مثل الصلادة والمرونة ومقاومة السبيكة للشد في سبيكة الصلب الناتجة عن تلك الإضافات.
165 مشاهدة
