براي توليد آهن خام، سنگ آهن را در كوره هاي آهن گدازي توليد مي كنند.
اساس توليد و ساخت آهن و فولاد، سنگ آهن مي باشد.
براي توليد آهن معمولي، فولاد و چودن از آهن خام استفاده مي شود.
چودن و آهن آلياژهايي از آهن مي باشند.
فلزات آهني، پركاربردترين محصولاتي هستند كه 95 درصد از فلزات تهيه شده در سراسر جهان را تشكيل مي دهند.
آهن فلزي وزني سنگين دارد و به رنگ خاكستري و درخشان است، آهن فلزي از سنگ معدن آهن استخراج مي شود.
چدن و فولاد قيمت پاييني دارند همچنين تركيبات آهن اين دو مقاومت بالايي دارد به همين علت استفاده در ساخت ساختمان ها، بدنه كشتي هاي بزرگ، اتومبيل ها مقرون به صرفه مي باشد.
چودن و فولاد از آهن خام (سنگ آهن) توليد مي شود.
همچنين آهن در صنعت ساختمان نيز كاربرد دارد كه به صورت مقاطع فولادي ديگر مانند ميلگرد، نبشي، ناوداني، ميخ، پيچ و مهره، گالوانيزه رنگي و روغني و… استفاده مي شود.
سنگ آهن
سنگ آهن مخلوطي از نمك هاي معدني، سنگ آهن، آلومين و … مي باشد. كه آن را در كوره هاي گداز حرارت مي دهند ت محصول خام توليد شود تا بتوان از آن براي توليد آهن، فولاد، چدن استفاده كرد..
سنگ آهن
در كوره هاي آهن گدازي از 4 نوع سنگ استفاده مي شود از جمله:
- هيدروكسيدها
- اكسيدها
- سولفور
- كربنات
انواع آهن خام
عامل تفاوت انواع آهن و فلزات آهني، كربن مي باشد. ميزان كربن در آهن نيز، خاصيت و ويژگي آهن، فولاد و چدن را مشخص مي سازد.
آهن خام به دليل وجود حجم زياد كربن در آن، ترد مي باشد بنابراين قابليت چكش خواري و نورد شدن را ندارد چون در اثر ضربه خرد مي شود.
همچنين كربن دماي ذوب فلزات را كاهش مي دهد.
آهن خام به دو دسته ي آهن خالص و آهن معمولي تبديل مي شود كه ميزان كربن در اين دو نسبت به آهن خام كمتر است.
آهن معمولي
آهن معمولي حدود 2 درصد كربن دارد.
توليد آهن معمولي
آهن خام از طريق كربونيزاسيون آهن خام به همراه مقداري آهن قراضه در كوره ساخته مي شود،
اين آهن حدود ۲ درصد كربن دارد و از طريق كربونيزاسيون آهن خام به همراه مقداري آهن قراضه در كوره به دست خواهد آمد.
دماي ذوب آهن معمولي پايين است و حدود 1130 درجه سانتي گراد مي باشد.
همچنين آهن در هواي نمناك زنگ مي زند بنابراين نياز به ضد زنگ و پوشش هاي محافظ دارد.
آهن معمولي كاربرد متعددي در ساختمان سازي، صنايع مختلف، ساخت ماشين آلات صنعتي دارد.
آهن خالص
آهن خالص همان آهن نرم و آهن ورزيده مي باشد.
آهن خالص فقط 0.02 درصد كربن دارد و به دليل مخلوط شدن مقداري سرباره با آن حالت فيبري دارد.
دماي ذوب آهن خالص حدود 1540 درجه سانتي گراد و اين دما به نسبت بالا است، بنابراين علت جوشكاري با آن امكان پذير نمي باشد.
اين محصول انعطاف پذير است و مقاومت كششي بالايي دارد، همچنين مقاومت آن در برابر خوردگي زياد است.
آهن خالص مصرف ساختماني ندارد و از آن براي توليد چدن و فولاد استفاده مي شود.
آهن خام بر اساس ساختارهاي كريستالي خود، به دسته هاي زير تقسيم بندي مي شود.
آهن خام سفيد
در اثر سرد شدن آهن خام در سرعت زياد آهن خام سفيد توليد مي شود.
دليل رنگ سفيد اين محصول، كربن اين محصول به سرعت سرد مي شود، به همين علت رنگ آن روشن (سفيد نقره اي) باقي مي ماند.
در ساخت فلزات و فولاد سازي از آهن خام سفيد استفاده مي شود.
در آهن خام سفيد مقدار سيليسيم كم است و جنس آن سخت و ترد مي باشد، همچنين سطح شكسته آن نيز داراي دانه هاي ريز و روشن مي باشد .
آهن خام خاكستري
در اثر سرد شدن آهن خام در سرعت پايين، آهن خام خاكستري توليد مي شود.
دليل رنگ خاكستري اين محصول، چون كربن آن در سرد شدن آهسته به گرافيت تبديل مي شود، رنگ آن تيره باقي مي ماند.
از اين محصول در ساخت چدن استفاده مي شود.
مقدار سيليسيم موجود در آهن خام خاكستري زياد است، همچنين اين محصول ترد نيست و از آهن خام سفيد نرم تر است، سطح شكسته آن نيز داراي دانه هاي درشت و خاكستري مي باشد.
آهن خام نيمه خاكستري
از اين محصول در توليد فولاد و چدن سخت استفاده مي شود، جنس اين آهن خام مابين آهن خام سفيد و آهن خام خاكستري مي باشد.
چدن چيست ؟
از آهن خام خاكستري، چدن توليد مي شود.
چدن چيست
اين محصول با مقداري قراضه آهن در كوره هاي مخصوص ذوب مي شوند تا مقداري از كربن آن بسوزد و ناخالصي هايي نظير گوگرد و فسفر كه خصوصيات آهن را تا حد زيادي تحت تاثير قرار مي دهند، به صورت سرباره خارج مي شود.
حال اين فلز مذاب كه باقي مانده است حاوي مقداري منگنز مي باشد، چدن نام دارد.
آلياژهاي چدن، آهن، كربن، منگنز و سيليسيم است.
وجود آلياژ منگنز باعث مي شود كه چدن را سخت كند، و وجود كربن در چدن باعث مي شود كه به صورت گرافيت درآيد.
جنس چدن بستگي به سرعت سرد شدن آن و همچنين جنس آهن خامي دارد كه براي توليد چدن استفاده مي شود.
ميزان كربن در چدن 3.5 – 2 درصد وزن آن است. نقطه ذوب اين محصول بين k 1470 – 1420 است.
چدن بسيار محكم، سخت و شكننده مي‌باشد.
همچنين چدن گرماي سفيد موجب شكستن اجسام مي‌شود قيمت نسبتا پايين و ويژگي هاي چدن سبب استفاده از آن در صنايع مختلف مي شود، در صنعت ساختمان از چدن براي ساخت لوله هاي آب و فاضلاب، نرده، كف پوش، يراق آلات و … استفاده مي شود.
خواص چدن
چدن همانند آهن خام، بدون حالت خميري از جامد به مايع تبديل مي شود، بنابراين قابليت چكش خواري خوبي دارا نمي باشد.
چدن سخت و شكننده است. مقاومت چدن در برابر آتش نسبت به فولاد بيشتر است و همچنين دير زنگ مي زند.
هريك متر چدن به ازاي هريك درجه افزايش دما، 0.01 ميلي متر افزايش طول خواهد داشت.
انواع چدن
چدن نيز مانند آهن، انواع مختلفي دارند و همه ي انواع آن ها در برابر فشار مقاومت بالايي دارند.
چدن سفيد
در اثر سرد شدن چدن خام در سرعت زياد، چدن سفيد ساخته مي شود.
رنگ اين محصول به اين دليل سفيد است كه كربن آن در سردشدن سريع، به گرافيت تبديل نمي شود و رنگ آن روشن ( سفيد نقره اي ) باقي مي ماند.
از اين محصول در ساخت وسايل كوچك استفاده مي كنند.
حجم سيليسيم در اين محصول كم است و جنس آن سخت و ترد است، به همين علت قابل سوهان كشيدن نيست.
سطح شكسته چدن سفيد داراي دانه هاي ريز و روشن مي باشد .
چدن خاكستري
در اثر سرد شدن چدن خام در سرعت پايين، چدن خاكستري توليد مي شود.
رنگ خاكستري اين محصول به اين دليل است كه كربن آن در سردشدن آهسته، به گرافيت تبديل مي شود و رنگ آن تيره باقي مي ماند.
كاربرد اين محصول در پروفيل پنجره، يراق آلات، ناوداني، شبكه چدني، لوله هاي چدني، درپوش هاي چدني كف خيابان ها و … مورد استفاده قرار مي گيرد.
چدن خاكستري نسبت به چدن سفيد نرم تر است، جنس آن سخت و شكننده بوده و قابليت چكش خواري دارد.
سطح شكسته آن نيز داراي دانه هاي درشت و تيره مي باشد .
چدن نيمه خاكستري
جنس آن بين چدن سفيد و چدن خاكستري است.
چدن سخت
توليد چدن سخت به اين صورت است كه ابتدا چدن را گرم كرده سپس سطح خارجي آن را سريع سرد مي كنند و صبر مي كنند تا داخل آن به آرامي خنك شود.
به همين علت سطح آن چدن سفيد و مغز آن چدن خاكستري همچنين اين چدن دير ساييده مي شود.
از اين چدن براي ساخت لوله هاي زير دال پل ها استفاده مي شود.
چدن نرم
براي بالا بردن مقاومت چدن در برابر ضربه همچنين بتوان آن را چكش كاري كرد،
تكه هاي چدن سفيد و نيمه خاكستري را به همراه مقداري گرد سنگ اكسيد آهن حرارت مي دهند تا بخشي از كربن آن بسوزد.
با اين كار تردي چدن كم شده و نرم مي شود.
از چدن نرم در ساخت وسايل وسايل كوچك نظير يراق در و پنجره، كليد و قفل، شير آب و … استفاده مي شود.
فولاد چيست؟
يكي از معروف ترين آلياژهاي موجود كه مابين 0.2 – 1.5 درصد كربن دارد، فولاد مي باشد. فولاد از پرمصرف ترين فلزات آهني است.
فولاد چيست
امروزه تقريبا ۵۰ درصد توليد كنوني فولاد در دنيا از آهن قراضه است به اين صورت كه آهن خام سفيد را با مقداري قراضه آهن ذوب مي كنند تا كربن خود را از دست بدهد و برخي از ناخالصي هاي آن نيز به صورت سرباره خارج شود و فولاد توليد شود.
خواص فولاد
يكي از مهم ترين مصالح ساختماني كه قابليت شكل پذيري و مقاومت زيادي دارد فولاد است.
خواص فولاد به مواردي چون عمليات حرارتي انجام شده بر روي آن، فلزهاي آلياژدهنده موجود در آن، درصد كربن موجود در آن بستگي دارد.
خواص فولاد به عمليات حرارتي انجام شده بر روي آن بستگي دارد.
با افزايش دما تا ۱۰۰ درجه، فولاد ۲ درصد منبسط مي شود.
فولاد قابليت شكل پذيري دارد و مي توان آن را به هر شكل دلخواهي در بياوريم.
با استفاده از اتصال خشك (پيچ و مهره يا تا كردن) و اتصال تر (جوشكاري) مي توان قطعات مختلف فولادي را به يكديگر متصل كرد.
فولاد در برابر رطوبت و نمك ها به سرعت زنگ مي زند و يا پوسيده مي گردد.
براي مقابله با زنگ زدگي فولاد مي توان عناصري نظير كرم، مس، واناديم و نيكل را به آلياژ آن اضافه كرد.
همچنين براي جلوگيري از زنگ زدگي فولاد، مي توان سطح آن را قلع اندود (حلبي)، روي اندود (آهن سفيد) و يا با مواد آلي و پلاستيكي رنگ كرد.
مقاومت كششي در فولادهاي مختلف متفاوت مي باشد.
مقاومت فشاري، برشي، خمشي، ضربه اي و سختي فولادهاي مختلف بر حسب آلياژ آن ها متفاوت است.
خواص مكانيكي فولاد را مي توان با عمليات مختلف گرمايي و سپس سرد كردن تحت شرايط مختلف تغيير داد.
سرد كردن فولاد مي تواند به صورت سريع در آب يا روغن و يا به آهستگي به وسيله دستگاه خنك كننده يا در هوا صورت گيرد. تاثير هريك از اين روش ها بر فولاد متفاوت خواهد بود.
انواع فولاد
كلي ترين دسته بندي براي فولاد بر حسب ميزان كربن در آن است كه به شرح زير مي باشد:
فولاد نرم
در صد كربن در فولاد نرم حدود 0.2 درصد مي باشد، از فولاد نرم در ابزارسازي نمي توان استفاده كرد.
كاربرد اين فولاد استفاده در ساخت لوله، چرخ دنده، پيچ و مهره، سيم خاردار، ورق فولادي و تيرهاي فولادي، استفاده در سازه ساختمان ها مورد استفاده قرار مي گيرند.
فولاد متوسط
درصد كربن در اين فولاد بين 0.2 تا 0.6 درصد مي باشد، اين فولاد در ساخت ريل، ديگ بخار و ماشين آلات به كار مي رود.
فولاد سخت
از فولاد سخت براي ساختن كارد و چنگال، فنر، مته، ابزارآلات و … استفاده مي شود.
درصد كربن در فولاد سخت مابين 0.6 – 1.5 درصد كه زياد مي باشد.
با افزودن برخي عناصر به فولاد، تبديل به فولاد ويژه اي مي شود كه جهت مصارف ساخت استفاده مي شود.از جمله فولاد ضد زنگ، فولاد مقاوم در برابر گرما، فولاد ضدزنگ، فولاد مقاوم در برابر آب و هوا و غيره.
تفاوت آهن، فولاد و چدن
از پراهميت ترين موضوعات در صنعت توليد و ساخت، توانايي شناختن چدن از آن مي باشد.
آهن
از فولاد كم كربن، آهن توليد مي شود. كيفيت اين آلياژ از درصد كربن مگنز پايين (كربن كمتر از ۰.۰۸ درصد و منگنز كمتر از ۰.۰۶ درصد) مشخص مي شود.
فولاد
بيشترين حد كربن در فولاد، حدودا 2 درصد مي باشد.
آهن مذاب تصفيه شده را با افزودن مقدار معين كربن و فلزهاي آلياژ دهنده مثل واناديم، كروم، تيتانيم، منگنز و نيكل به فولاد تبديل مي‌كنند.
چدن
- چدن آلياژي از آهن و كربن است كه عموما ۳ تا ۵ درصد كربن و ۱ تا ۳ درصد سيليسيم دارد.
- ميزان كربن چدن، نسبت به فولاد بيشتر است. چدن ها گروه مهمي از آلياژهاي ريخته گري هستند.
- نقطه ي ذوب چدن نسبت به نقطه ذوب آهن پايين تر است.
- چدن نسبت به آهن در مقابل خوردگي آسيب پذير تر مي باشد.
- چدن بسيار خشك تر و خمش ناپذيرتر از فولاد و آهن مي باشد.
source:تفاوت فولاد، آهن و چدن، از انواع تا كاربرد هريك در صنعت
