الفولاذ
ممّ يتكون الفولاذ؟
يعرف الفولاذ بأنه سبيكة من الحديد تحتوي على كربون وأحيانًا على عناصر أخرى مثل الكروم، حيث يمكن أن يسهم الكربون بنسبة تصل إلى 2.14% من وزن السبيكة، وتعمل نسبة الكربون هذه كعامل صلابة لمنع اضطراب الذرات، ويدخل استخدام الفولاذ في العديد من القطاعات الصناعية لقوة الشد العالية فيه وتكلفته المنخفضة، كما يعد الفولاذ أحد أكثر المواد الصناعية انتشارًا في العالم، إذ يتم إنتاج حوالي 1.6 مليار طن سنويًا من الفولاذ، ولقد بدأ التوسع في استخدامات الفولاذ في القرن السابع عشر، كما يمكن إضافة مواد أخرى في خليط إنتاج الفولاذ لتحسين الخصائص المطلوبة، حيث تساهم زيادة الكروم على الصلابة ودرجة حرارة الانصهار للفولاذ، كما يزيد الفاناديوم من الصلابة ويجعل الفولاذ أقل عرضة للإجهاد المعدني.[١]
أنواع الفولاذ
كيف تُحَدّد خصائص الفولاذ؟
يتم تحديد خصائص الفولاذ اعتمادًا على الشوائب والعناصر المكونة له، وبالتالي يتم إنتاج الأنواع المختلفة للفولاذ وفقًا للخصائص المطلوبة، ويمكن تصنيف أنواع الفولاذ إلى أربع مجموعات حسب التركيب الكيميائي الخاص بهذه الأنواع، وفي ما يأتي سيتم الحديث عن هذه الأنواع الأربعة:[٢]
- الفولاذ الكربوني: يشكل هذا النوع من الفولاذ حوالي 90 % من إجمالي إنتاج الفولاذ، وينقسم الفولاذ الكربوني إلى ثلاثة مجموعات بالاعتماد على محتواها من الكربون وهي؛ فولاذ منخفض الكربون يحتوي على 0.3% كربون، وفولاذ متوسط يحتوي على نسبة كربون تتراوح ما بين 0.3% إلى 0.6%، وفولاذ عالي الكربون يحتوي على نسبة تزيد عن 0.6% كربون.
- الفولاذ السبائكي: يتم إنتاج الفولاذ السبائكي بنسب متفاوتة من عناصر السبائك مثل المنغنيز والسيليكون والنيكل والتيتانيوم والنحاس والكروم والألمنيوم، حيث تساعد هذه النسب على معالجة خصائص الفولاذ كالصلابة والقوة وقابلية التشكيل والليونة وغيرها.
- الفولاذ المقاوم للصدأ: يتم إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ بإضافة ما بين 10 إلى 20% من الكروم كعنصر رئيس للسبيكة، ويقسم هذا النوع من الفولاذ إلى ثلاثة مجموعات وهي الفولاذ الأوستنيتي والفولاذ المارتنسايتي والفولاذ الحديدي.
- فولاذ العِدد: يتم إنتاج فولاذ العِدد من خلال إضافة التنغستن والموليبدينوم والكوبالت والفاناديوم بكميات مختلفة لزيادة مقاومة الحرارة والمتانة، حيث يعد هذا النوع من الفولاذ جيد لقطع ومعدات الحفر، كما تشيع استخدامات الفولاذ هذا في قطاعات السيارات والبناء والسفن.
أبرز استخدامات الفولاذ
ما هو مجال استخدام الفولاذ منخفض الكربون؟
يعد الفولاذ الكربوني أكثر أنواع الفولاذ استخدامًا، حيث يستخدم الفولاذ منخفض الكربون في تصنيع هياكل وبعض مكونات السيارات، ويستخدم الفولاذ متوسط الكربون في مختلف أنواع البناء، ويستخدم الفولاذ عالي الكربون في قضبان السكك الحديدية، بينما يمكن تغيير خصائص الفولاذ لتلبية احتياجات خاصة لا يمكن تلبيتها باستخدام الفولاذ الكربوني، وفي ما يأتي سيتم الحديث عن بعض أشكال استخدامات الفولاذ الأخرى:[٣]
- يستخدم الفولاذ منخفض السبائكية عالي المقاومة في خطوط أنابيب النفط والغاز والسفن والمنشآت البحرية وخزانات التخزين.
- يستخدم الفولاذ الميكانيكي الحر في تصنيع المسامير والبراغي والصواميل.
- يستخدم الفولاذ مقاوم للصدأ في صناعة محركات الطائرات وتوربينات الغاز وفي تصنيع السكاكين والأدوات الأخرى.
- يستخدم الفولاذ الكهربائي في عمليات توليد ونقل الطاقة الكهربائية.
