آهن خالص عنصری شکننده و سخت است که در گروه هشتم جدول تناوبی عناصر به عنوان فلز طبقه بندی می شود و چهارمین عنصر رایج در پوسته زمین است. تصور می شود که آهن بیشتر هسته زمین (پنج درصد) و حدود 95 درصد از کل فلزات روی زمین را تشکیل می دهد. به همین دلیل به عنوان پرکاربردترین فلز شناخته می شود.
در این مقاله پس از مقدمه ای کوتاه در مورد فولاد به بررسی انواع آن می پردازیم و دلایل و روش های فرآوری فولاد را مورد بحث قرار می دهیم و در نهایت کاربرد فولاد را معرفی می کنیم.
ذکر این نکته ضروری است که برای مشاهده آخرین تغییرات قیمت فلزات همیشه می توانید به سایت فلز در اینترنت مراجعه کنید.
تاریخچه فولاد
بر اساس تحقیقات انجام شده، این عنصر نه تنها در زمین وجود دارد، بلکه در نزدیکی خورشید و سایر ستارگان به وفور یافت می شود. وجود آهن برای بقای موجودات زنده بسیار مهم است. زیرا این فلز در تولید کلروفیل در گیاهان نقش دارد و همچنین جزء هموگلوبین در حیوانات است. (هموگلوبین یک پروتئین خون است که اکسیژن را از ریه ها به بافت های بدن می رساند)
باستان شناسان تخمین می زنند که بشر بیش از پنج هزار سال است که از آهن استفاده می کند. ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید: اولین آهن مورد استفاده بشر از کجا آمده است؟ بر اساس یک مطالعه در سال 2013، آنها دریافتند که از آهن در ابزار، محصولات و مصنوعات خود در مصر باستان و بین النهرین استفاده می کردند.
این ماده در بین جوامع مختلف به عنوان سلطان فلزات شناخته می شود. برخی از محققین بر این باورند که واژه آهن از کلمه “اوستا” که از “اسمون” به معنای آسمان گرفته شده است. امروز هم کردها به او «آسن» می گویند.
معدن سنگ آهن
مردمان اول به سادگی آهن را از سنگ آهن استخراج می کردند. با این حال، ما هنوز نمی دانیم که بشر از چه تاریخی این فلز را از آهن ساخته و استفاده کرده است. طبق تحقیقات در گذشته برای ساختن سلاح های مورد استفاده فرماندهان و مقامات از آهن استفاده می شد و همچنین مشخص شد که از این ماده برای ساخت کمربند پادشاه نیز استفاده می شده است. در عین حال آهن را فلزی معروف و گرانبها می دانند و تولید آن کم اما بسیار گران است. در دوره اشکانی تولید این فلز به حدی کاهش یافت که فقط از چین وارد می شد.
نمونه ای از سنگ آهن
طبق تحقیقات انجام شده اولین نوع این ماده در حدود 550 سال قبل از میلاد در چین تولید شد. در حالی که اروپایی ها در تمام این سال ها زیور آلات فلزی می سازند، سوخت مورد استفاده در این فرآیند نیز زغال سنگ است. در طول انقلاب صنعتی روش های جدیدی برای به دست آوردن انواع فولاد بدون استفاده از زغال سنگ کشف شد. از این روش ها پس از مدت ها در تولید فولاد نیز استفاده می شود.
امروزه آهن در 48 کشور تولید می شود. از جمله پنج کشوری هستند که حدود 70 درصد آهن مورد نیاز جهان را تامین می کنند. این کشورها عبارتند از: چین، برزیل، استرالیا، روسیه و هند.
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی
تاکنون مروری بر تاریخچه این محصول بر اساس فرضیات باستان شناسان و باور عموم مردم از گذشته تا به امروز ارائه کرده ایم. اکنون زمان بررسی نماد، عدد اتمی و چگالی این ماده فلزی است. نماد شیمیایی این فلز Fe و چگالی آن ۷.۸۶ گرم بر سانتی متر مکعب است. همانطور که در بالا ذکر شد، این فلز در سیستم تناوبی عناصر در گروه هشتم و دوره چهارم قرار می گیرد و عدد اتمی، وزن اتمی و نقطه جوش آن به ترتیب 26، 55.847 گرم در مول و 2750 درجه سانتیگراد است. این فلز دارای سطح صاف و رنگ خاکستری نقره ای است.
نماد شیمیایی برای آهن در جدول تناوبی عناصر
نماد شیمیایی آهن در جدول تناوبی عناصر
آهن تغییر می کند
تغییر یعنی همان تغییر سطح با تغییر دما. بهترین مثال از تغییرات فلزی تغییرات آن است. این محصول به سه شکل بتا، گاما و دلتا عرضه می شود. هنگامی که آهن مذاب به آرامی سرد می شود، در دمای 1538 به آهن دلتا تبدیل می شود. ثابت شبکه 2.93 آنگستروم است، دارای خواص پارامغناطیس است و ساختار بلوری آن به شکل مکعب مرکزی یا BCC است.
به همین ترتیب، با ادامه سرمایش، در سال 1394، ساختار کریستالی موجود مکعبی وجهی یا FCC می شود. این نوع آهن استنیت یا گاما نامیده می شود. این سطح در دماهای 1394 تا 1912 به حالت پایدار می رسد. در دمای 912 درجه، تبدیل دیگری از این فلز یعنی آهن می شود. فریت، یکی، فریت نامیده می شود. این آلوتروپ از 912 تا 273- درجه سانتی گراد به حالت پایدار می رسد و ساختار بلوری شبیه آهن دلتا دارد.
فولاد به اشکال مختلف از ساختمان ها گرفته تا سازه های عظیم مانند تانک ها و هواپیماها تولید می شود. انواع آهن: پروفیل، تیرآهن، آرماتور، ورق، نبشی و تیرک، لوله، بیلت، ضایعات! با شناخت هر یک از این محصولات می توانید نظر خود را در مورد کاربرد آن ها بیان کنید.
انواع آهن
با شناسایی آهن و رفع عیوب آن مانند شکنندگی در حالت خالص به تدریج عناصر دیگری به آن افزوده شد و ابزار فلزی ساخته شد. از این رو آهن را به دو نوع آهن و مذاب تبدیل کرده اند و امروزه سهم آهن در صنایع مختلف از 90 درصد فراتر رفته است. در حال حاضر انواع مختلف فولاد می توانند وظایف مختلفی را پاسخ دهند. در ادامه به توضیح مختصر قسمت های مختلف فلز می پردازیم.
مشخصات به lat
پروفیل مقطع فلزی توخالی در اشکال مختلف که کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله ساختمان دارد. تا جایی که بزرگترین مشتریان این محصول را سازندگان تشکیل می دهند. پروفیل های مربع یا مستطیل دو نوع پروفیل رایج هستند که با نام جعبه های حلبی نیز در بازار شناخته می شوند. قیمت پروفیل در بازار با توجه به ضخامت و سطح آن تعیین می شود.
تیر اهن
این کارخانه دارای دو بخش از دو نوع I و H است که اغلب در ساخت و ساز استفاده می شود، بنابراین اسکلت خانه فولادی بدون این محصول وجود نخواهد داشت. وظیفه اصلی تیر، حمل بار بر روی ساختمان است. محصولات موجود در بازار عبارتند از جت IPE، جت INP، جت بال پهن یا هش و لانه زنبوری دوو! با توجه به گستردگی این محصول و اهمیت بالای آن، در صورت تمایل به آشنایی بیشتر با آن، توصیه می کنیم مقاله “استیل چیست و انواع آن” را مطالعه فرمایید.
استفاده از آهن در ساختمان سازی
استفاده از تیرهای فولادی در ساختمان سازی
میلگرد
میلگرد محصولی با سطح مقطع گرد و توپر است که یکی از پرطرفدارترین پروفیل ها به شمار می رود. این محصول در قسمت های مختلف ساختمان از جمله فونداسیون، بتن مسلح و ستون استفاده می شود. از نظر ظاهری به دو دسته آجدار و ساده تقسیم می شود که نوع ساده آن سطحی صاف و براق دارد در حالی که نوع آجدار دارای برجستگی هایی روی بدنه است. قیمت استیل برس بستگی به سایز و برند آن دارد.
کاغذ
خود برگ به برگ اکسین، برگ آلومینیومی رنگی و نواری، برگ سرد و گرم تقسیم می شود. انواع مختلف این محصول کاربردهای متفاوتی در ساختارهای مختلف دارند. به عنوان مثال، ورق های سرد یا روغنی برای سازه هایی که ظاهر در آنها اهمیت دارد، در حالی که ورق های گرم برای سازه های اولویت دار مانند مخازن استفاده می شود.
گوشه ها و کانال ها
گوشه ای با سطح مقطع دو بعدی که در نزدیکی گوشه قرار گرفته است. این محصول در دو نوع بال یکسان و بال متفاوت در بازار موجود است. گل میخ نوعی پروفیل باز در نظر گرفته می شود که از نظر هندسی شبیه U انگلیسی است. همچنین این محصول دارای انواع مختلفی با قیمت متفاوت بسته به نوع کاربری می باشد.
بانی
لوله محصولی با سطح مقطع دایره ای است که علاوه بر نوع فلزی در انواع غیر فلزی نیز تولید می شود و کاربردهای متفاوتی دارد. اما معمولا برای انتقال مایعات استفاده می شود. لازم به ذکر است که نوع لوله فلزی به دو گروه درزدار و بدون درز تقسیم می شود و معمولاً از آهن و مس ساخته می شود. مجموعه آهن آنلاین جدول وزن آهن را در اختیار شما قرار داده است که در آن می توانید اطلاعات بیشتری در مورد هر نوع محصول فولادی که می خواهید به دست آورید.
استفاده از لوله های فلزی در صنعت
استفاده از لوله فلزی در شبکه
میلیارد
در نهایت شمش ها که از محصولات میانی نورد فولاد محسوب می شوند دارای سه نوع اصلی می باشند. بیلت یا شمشال، بلوم یا شمشه و اسلب یا تکثال. تفاوت این سه نوع در ابعاد و شکل مقطع آنهاست. سطح مقطع بیلت کمتر از 15 سانتی متر است اما قطر گل بیش از 15 سانتی متر است. همچنین سطح مقطع گل و بیلت مربع ولی دال مستطیل است. قیمت شمش آهن بر اساس کارخانه آنها در بازار تعیین می شود.
باطله
به ضایعات فلزی ضایعات یا ضایعات فلزی نیز می گویند. از آنجایی که ضایعات فلزی قابل استفاده مجدد و بازیافت هستند، به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. اگر می خواهید بدانید چگونه از ضایعات فلزی استفاده می کنند، مقاله ضایعات چیست و انواع آن را مطالعه کنید.
جمع آوری و بازیافت زباله های آهنی
جمع آوری و بازیافت ضایعات فلزی
راهنمای جامع انواع آهن مشخصات و کاربردهای آن
زنگ زده اند
شاید بارها این جمله را شنیده باشید که این محصول زنگ زده است. اما شما اهمیت علمی آن را نمی دانید. در این قسمت مفهوم زنگ آهن را با هم بررسی می کنیم.
کلمه زنگ آهن نام دیگر اکسید آهن و به معنای اکسیداسیون است. زمانی اتفاق می افتد که آهن یا آلیاژهای آن برای مدت طولانی در معرض اکسیژن و رطوبت باشد. اکسیژن و آب موجود در هوا باعث اکسیداسیون می شود و آهن قرمز و قهوه ای می شود. زنگ آهن از اکسید آهن هیدراته (Fe2O3 · nH2O) و اکسید هیدروکسید آهن (FeO (OH)، Fe (OH)3 تشکیل شده است که معروف ترین آنها رنگ قرمز Fe2O3 است.
اما این فلز در اثر واکنش با کلر می تواند زنگ بزند که به آن زنگ سبز می گویند. این ماده در طبیعت به مقدار بسیار کم به شکل خالص آن وجود دارد. زیرا به سرعت با اکسیژن واکنش نشان می دهد.
زنگ زدگی می تواند باعث انبساط فلز و در نهایت آسیب به کل ساختار شود. در همان زمان، آهن ضعیف، شکننده و پوسته پوسته می شود.
نمای زنگ آهن
نمای زنگ آهن
راه های جلوگیری از خوردگی فلزات
بهترین راه برای جلوگیری از زنگ زدن آهن:
گالوانیزه کردن: گالوانیزه کردن راهی برای جلوگیری از زنگ زدن فولاد برای مدت طولانی است. زیرا عنصر روی از دو طریق از زنگ زدن آهن جلوگیری می کند. در این روش آهن یا فولاد را با لایه نازکی از روی می پوشانند و به این ترتیب به عنوان یک فلز قربانی، هوا، آب یا رطوبت نمی تواند به آهن برسد. دوم، روی نسبت به آهن واکنش پذیرتر است، بنابراین سریعتر از آهن خورده می شود. از نمونه های این روش می توان به گالوانیزه ورق اشاره کرد. اگر می خواهید بدانید که این ورق ها چگونه تولید و مورد استفاده قرار می گیرند به مقاله “ ورق های گالوانیزه چیست و انواع آن ” مراجعه کنید.
پوشش: برای جلوگیری از زنگ زدن آهن، می توان آن را به سه روش مختلف پوشش داد:
رنگ آمیزی: پوشاندن آهن با یک لایه رنگ، مانعی بین سطح فلز و اکسیژن ایجاد می کند و در نتیجه از زنگ زدن آن جلوگیری می کند. لازم به ذکر است که از رنگ های محلول در آب استفاده نکنید. چون زیر رنگ زنگ می زنند و مشکل را بدتر می کنند.
روغن کاری: استفاده از روغن یا گریس خطر زنگ زدگی فلزات را تا حد زیادی کاهش می دهد. زیرا روغن نیز مانند رنگ لایه ای محافظ روی فلز ایجاد می کند تا کمتر در معرض اکسیژن و رطوبت قرار گیرد.
کاربرد پودر: پودر خشک را به طور یکنواخت روی سطح فلزی تمیز بمالید. وقتی گرم شد خمیر نازک می شود. این گونه پودرها شامل پودرهای اکریلیک، پلی استر، نایلون، وینیل، اپوکسی و اورتان است.
حفاظت کاتدی: این روش شامل اعمال برق به فلز برای جلوگیری از زنگ زدن فلز است! حفاظت کاتدی یکی از موثرترین روش های پیشگیری از زنگ زدگی است. متداول ترین فلزات مورد استفاده برای این فرآیند منیزیم، روی و آلومینیوم هستند.
مراقبت و مراقبت معمول: از آنجایی که زنگ به سرعت پخش می شود، باید به محض ظاهر شدن آن را حذف کرد. سپس با آب و صابون تمیز کنید و از یک صفحه فلزی یا پوشش محافظ دیگر برای جلوگیری از خشک شدن بیش از حد استفاده کنید.
ابزار فلزی
فولاد به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شود. به دلیل استحکام و دوام بالا در مقایسه با اندازه های فلزی و همچنین هزینه کم، در ماشین آلات صنعتی، تجهیزات حمل و نقل، سازه های ساختمانی، کارخانه های بزرگ کشتی سازی و خودروسازی استفاده می شود. لازم به ذکر است که انواع فولاد (که در بالا به آنها اشاره کردیم)، تیرآهن و میخ بیشترین کاربرد را در ساخت و ساز ساختمان دارند. قیمت هر کیلوگرم آهن بر اساس میزان مصرف آن تعیین می شود.
آخرین کلمه
همانطور که توضیح دادیم آهن یکی از مهم ترین و پرمصرف ترین فلزات در جهان است. بنابراین در صورت مصرف این فلز با مشکلات زیادی در صنایع مختلف مواجه خواهیم شد. به همین دلیل تلاش می شود آهن بازیافت شود و از ضایعات آن به بهترین شکل استفاده شود. اگر در این زمینه فعالیت می کنید یا دانشی دارید، می توانید آن را از طریق نظرات با ما و دیگران به اشتراک بگذارید.
