الفولاذ - إنه في كل مكان على الإطلاق. يوجد في المطابخ والسيارات والجسور والمنازل والمكاتب. في كل مكان تنظر إليه ، يتم استخدام الفولاذ لإضافة قوة ومتانة للأشياء التي نستخدمها في حياتنا اليومية.
الاستخدامات المبكرة للصلب
يظهر التاريخ أن الصلب قد استخدم من قبل الحدادين منذ آلاف السنين ، ومع ذلك أصبح استخدامه أكثر أهمية في القرن السابع عشر ، بعد تطوير أساليب إنتاج أكثر كفاءة. في منتصف القرن التاسع عشر تم تطوير عملية Bessemer ، مما سمح بانتاج الصلب بكميات كبيرة بشكل غير باهظ. تسمح تطورات إضافية بتخفيض تكلفة الإنتاج أكثر ، مع زيادة جودة المنتج النهائي في نفس الوقت.
يعد الصلب حاليًا أحد أكثر المواد شيوعًا في جميع أنحاء العالم. يتم إنتاج أكثر من 1.3 مليار طن من الفولاذ كل عام ويتم تحديده من خلال درجات ومعايير مختلفة. يتم استخدامه كمكون رئيسي في الأدوات والآلات والأجهزة والأسلحة والسيارات والمباني والسفن والبنية التحتية والأجهزة وأكثر من ذلك بكثير.
ما هو الفولاذ؟ الصلب هو سبيكة مصنوعة من الحديد ومزيج من العناصر الأخرى ، بما في ذلك الكربون. هناك أنواع مختلفة من الفولاذ على أساس العناصر الأخرى المستخدمة في إنشائها. على سبيل المثال ، عندما يكون الكربون هو العنصر الأساسي في السبائك ، يجب أن يكون محتواه في الفولاذ يتراوح بين 0.002 و 2.1٪ بالوزن.
في حين يمكن استخدام السبائك الأخرى ، يجب أن تكون العناصر التالية موجودة دائمًا في الفولاذ:
الألومنيوم (أثر)
كربون
المنغنيز
الأكسجين (أثر)
النيتروجين (أثر)
الفوسفور
السيليكون
كبريت
بالإضافة إلى هذه العناصر ، تشتمل العناصر الأخرى التي يمكن إضافتها عن قصد على تغيير خصائص منتج الصلب النهائي:
البورون
الكروم
المنغنيز
الموليبدينوم
النيكل
النيوبيوم
التيتانيوم
الفاناديوم
الكربون ، فضلا عن العناصر الأخرى المستخدمة في إنشاء الصلب ، تعمل كعامل تصلب. عن طريق تغيير كمية عناصر السبيكة والشكل الذي يستخدمونه في الفولاذ سوف يغير الصفات ، مثل القوة والليونة والصلابة. على سبيل المثال ، يمكن تصنيع الفولاذ الذي يحتوي على نسبة أعلى من الكربون ليكون أقوى وأكثر صلابة ، ولكنه أقل مرونة ، من الحديد.
يمكن تمييز الفولاذ بسهولة من نسختين شائعتين من سبيكة معروفة باسم الحديد الزهر والحديد المطاوع. الحديد الزهر يحتوي على سبيكة تحتوي على أكثر من 2.1 في المئة من الكربون. يحتوي الحديد المطاوع على كمية صغيرة من الكربون ، مما يجعل من السهل الانحناء والتحول إلى شكل.
خيارات العلاج
بالإضافة إلى أنواع الصلب الأساسية التي تحددها العناصر المستخدمة في صناعة السبائك ، هناك أيضًا العديد من الأنواع المختلفة لخيارات المعالجة الحرارية المتاحة. تعتبر التقسية والإخماد والتليين من أكثر أنواع المعالجة شيوعًا في تصنيع الصلب اليوم.
يتم تحقيق التسخين والتلطيف عن طريق تسخين الصلب إلى ما يعرف باسم "مرحلة الأوستينيت" ، قبل إخماده في محلول من الزيت أو الماء لتبريده بسرعة. هذه عملية التبريد السريع تخلق بنية صلبة وهشة ، والتي يتم بعد ذلك تخفيفها باستخدام نوع متخصص من التلدين. التليين هي عملية تنطوي على تسخين الفولاذ حتى يتم تخفيفه من خلال عملية ثلاثية الأجزاء من الانتعاش وإعادة البلورة ونمو الحبوب.
كيف يتم استخدام الصلب اليوم
يستخدم الفولاذ في عدد كبير من التطبيقات في البناء الحديث ، بما في ذلك بناء السكك الحديدية والطرق والمباني والأجهزة وغيرها من البنى التحتية. في الواقع ، يتم إنشاء معظم الهياكل الحديثة ، مثل ناطحات السحاب ، والملاعب ، والمطارات والجسور ، مع هيكل عظمي صلب دائم. حتى الهياكل التي تستخدم الخرسانة تستخدم أيضًا الفولاذ كمواد تقوية.
يستخدم الصلب أيضا في العديد من أنواع المركبات والأجهزة المختلفة. كما أنها تستخدم في مواد البناء الأساسية ، وذلك بسبب متانتها وقوتها. بعض هذه المواد تشمل المسامير والبراغي والمسامير. كما أنها تستخدم في الصناعات ، مثل التعدين ، ونقل خطوط الأنابيب ، والفضاء الجوي ، وبناء السفن ، وتصميم المعدات الثقيلة.
كما يوجد الفولاذ في مواد أخرى شائعة ، مثل الأدوات الأساسية ، والصوف الفولاذي ، والسترات المصفحة الشخصية للأمن وإنفاذ القانون. بالإضافة إلى الاستخدامات العملية ، يتم استخدام الفولاذ أيضًا في الاستخدامات الفنية ، مثل المنحوتات وهياكل العرض والتأطير.