آهن | آهن چیست | سیر تحول و صفر تا صد آهن ( قسمت 2 )
- توضیحات
- نازو تک
- 501
در این پست میخوانید :
پیشگفتار
در پست قبلی که پیرامون فلز آهن بود موارد زیر را بررسی کردیم :
- معرفی جامع آهن – آهن چیست؟
- تاریخچه و سیر نحول استفاده از آهن در طول تاریح
- خواص فیزیکی و شیمیایی آهن
- منابع طبیعی آهن و استخراج سنگ معدن
- ساختار اتمی آهن
همچنین کاربردهای آهن را توضیح دادیم و برای مجموعه ی صنعت ابزار انصاری ( نازو تک ) که تولیدکننده ابزارآلات و تجهیزات صنعتی میباشد مهمترین کاربرد آهن تولید تجهیزات صنعتی میباشد که در پست قبلی به آنها اشاره کردیم، من جمله :
بست فلزی – انبردست – سرباطری – بست شیلنگ – بست فلزی فشار قوی – واشر – گریس خور – لوازم برقی – گریس پمپ – آچار چرخ – لوازم بادی – ابزار پنچری - بست کمربندی فلزی و ...
در این پست، قسمت 2 مبحث بسیار مهم و جالب آهن را مورد بررسی قرار میدهیم ، پس با ما همراه باشید
انواع آلیاژهای آهنی و مشخصات هر یک
قبل ازا ینکه به این موضوع بپردازیم ابتدا ببینیم آلیاژ چیست؛
آلیاژ یک ماده ترکیبی است که از دو یا چند عنصر فلزی تشکیل شده است. در آلیاژ، فلزات اصلی ( اجزای اصلی ) با فلزات دیگر یا عناصر غیرفلزی ترکیب می‌شوند تا خواص جدیدی به دست آید که در فلزات خالص وجود ندارد. برخی از ویژگی‌های آلیاژها عبارتند از :
- افزایش استحکام : آلیاژها معمولاً استحکام بیشتری نسبت به فلزات خالص دارند.
- افزایش مقاومت در برابر خوردگی : آلیاژها می‌توانند مقاومت بیشتری در برابر خوردگی داشته باشند.
- بهبود خواص فیزیکی : آلیاژها ممکن است خواص فیزیکی بهتری مانند چکش‌خواری، پذیرش آبکاری و غیره داشته باشند.
- کاهش هزینه : در برخی موارد، استفاده از آلیاژها می‌تواند هزینه‌های تولید را کاهش دهد.
برخی از آلیاژهای معروف عبارتند از فولاد ( آلیاژ آهن و کربن )، برنج ( آلیاژ مس و روی )، برنز ( آلیاژ مس و قلع ) و آلومینیوم آلیاژی.
حال به ادامه انواع آلیاژهای آهنی و مشخصات هر یک میپردازیم :
آلیاژهای آهنی یکی از انواع مهم و پرکاربرد آلیاژها در صنایع مختلف است. این آلیاژها از ترکیبات آهن با عناصر دیگر تشکیل شده اند و ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که آنها را برای استفاده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌دهد. در این قسمت از مقاله به بررسی انواع آلیاژهای آهنی و مشخصات هر یک پرداخته خواهد شد.
آلیاژ آهن-کربن
آلیاژ آهن-کربن یکی از معروف‌ترین و پرکاربردترین آلیاژهای آهنی است که در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ دارای مقادیر مختلف کربن است که ویژگی‌های متفاوتی را به آن می‌بخشد. به طور کلی، آلیاژ آهن-کربن دارای سختی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت تشکیل حباب‌های گازی در فلز میباشد که آن را برای استفاده در تولید ابزار و مواد ساختمانی مناسب می‌سازد.
آلیاژ فولاد
فولاد یکی دیگر از انواع مهم آلیاژهای آهنی است که از ترکیبات آهن با کربن و عناصر دیگر مانند نیکل، کروم، منگنز، سیلیسیم و غیره تشکیل شده است. فولاد دارای خصوصیات فوق العاده‌ای از جمله سختی، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی است. این آلیاژ به دلیل وزن سبک و قابلیت پذیرش حرارت و سخت شدن، در صنایع ساخت و تولید ابزار، خودروسازی و ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.
آلومینوترم
آلومینوترم یک آلیاژ آهنی با حدود 25-5 درصد آلومینیوم و 75-95 درصد فولاد است. این آلیاژ دارای خصوصیات فوق العاده‌ای از جمله سبک بودن، مقاومت در برابر خوردگی و همچنین مقاومت در برابر حرارت بالا است. به دلیل خصوصیات منحصر به فرد خود، آلومینوترم در صنایع هوافضا، خودروسازی و تولید ابزار تحت فشار استفاده می‌شود.
اینوار ( invar )
آلیاژ آهن و نیکل به نام "اینوار" یا "آلیاژ اینوار" شناخته می‌شود.
اینوار یک آلیاژ آهن-نیکل است که معمولاً شامل 36% نیکل و 64% آهن است. این ترکیب خاص باعث می‌شود که اینوار دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی باشد
- ضریب انبساط حرارتی بسیار کم : ضریب انبساط حرارتی اینوار تقریباً صفر است. به همین دلیل این آلیاژ برای کاربردهایی که نیاز به ثبات ابعادی دارند مناسب است.
- مقاومت در برابر خوردگی : وجود نیکل در ترکیب باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود.
- مغناطیسی بودن : اینوار دارای خواص مغناطیسی خوبی است و در ساخت قطعات مغناطیسی استفاده می‌شود.
- استحکام و چکش‌خواری : اینوار استحکام و قابلیت شکل‌دهی خوبی دارد.
کاربردهای اصلی اینوار شامل ساخت قطعات ساعت، ابزارهای اندازه‌گیری دقیق، قطعات الکترونیکی و تجهیزات مغناطیسی است.
فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل
آلیاژ آهن و کروم به نام "فولاد ضد زنگ" یا "استنلس استیل" شناخته می‌شود، آلیاژ کروم-آهن چگالش پذیر با ترکیبات کروم (بین 10 تا 30 درصد) و باقیمانده‌ی فولاد است. این آلیاژ دارای خصوصیات فوق العاده‌ای از جمله مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت بالا و همچنین قابلیت سخت شدن با حرارت است. به دلیل خصوصیات خود، کروم-آهن در صنایع پالایشگاه ها، تولید قطعات خودرو و ساخت وسایل پزشکی استفاده می‌شود.
چدن
آلیاژی از آهن، کربن و سیلیسیم میباشد، کربن به صورت گرافیت در ساختار وجود دارد، انواع مختلف مانند چدن خاکستری، چدن داکتیل و چدن آلیاژی وجود دارد، خواص آن شامل سختی و مقاومت در برابر فشار بالا و قابلیت ریخته‌گری خوب میباشد.
برنز
آلیاژ آهن و مس به برنز معروف است که شامل آهن و مس به عنوان اجزای اصلی، خواص آن مقاومت در برابر خوردگی، هدایت الکتریکی و حرارتی خوب و کاربردهای آن سیم‌های الکتریکی و قطعات الکترونیکی میباشد.
به طور کلی، آلیاژهای آهنی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، ساختمان سازی، هوافضا، الكترونیك و پزشكی استفاده می‌شوند. همچنین، این آلیاژها با توجه به خصوصیات منحصر به فرد خود، به عنوان جایگزین مناسبی برای فولاد ساده در بسیاری از كاربردها مطرح شده‌اند.
مراحل ساخت آلیاژ فولادی و خواص آن
آلیاژ فولادی یکی از مهمترین مواد استفاده شده در صنایع مختلف است که از ترکیب آهن و کربن به همراه عناصر مانند نیکل، کروم، منگنز، سیلیسیم و غیره تشکیل شده است. ساخت آلیاژ فولادی یک فرآیند پیچیده است که شامل چند مرحله مهم میباشد. در این قسمت از مقاله به بررسی مراحل ساخت آلیاژ فولادی و خواص آن میپردازیم.
مراحل ساخت آلیاژ فولادی
- جذب مواد اولیه : در ابتدا، مواد اولیه شامل آهن خام، کربن، و عناصر دیگر ( نیکل، کروم، منگنز، سیلیسیم )مورد نیاز برای تولید آلیاژ فولادی جذب می‌شوند. این مواد معمولاً از طریق فرآیندهای مختلفی مانند کوره قابل‌انعقاد، فرآیند تفاله‌سازی، یا فرآیند خنک‌کننده به دست می‌آیند.
- ذوب : مواد اولیه جذب شده در گام اول، در کوره‌های ذوب به دمای بالا ( حدود 1600 - 1700 درجه سانتی‌گراد ) ذوب می‌شوند. این فرآیند باعث تجزیه و تخلخل دانه‌های فلزی می‌شود و باعث تولید یک آلیاژ همگن و یکپارچه می‌شود.
- تصفیه : پس از ذوب، آلیاژ فولادی باید از املاح، شن و ماسه و سایر ذرات جامد دیگر پاکسازی شود. برای این منظور از فرآیندهای تصفیه مکانیکی و شیمیایی استفاده می‌شود.
- ریخته‌گری : پس از تصفیه، آلیاژ فولادی در قالب‌های خاص ریخته شده و به شکل قطعات گوناگون تولید می‌شود.
خواص آلیاژ فولادی
- استحکام : آلیاژ فولادی به دلیل حضور عنصر کربن، دارای استحکام بالایی است که منجر به استفاده گسترده از آن در صنایع ساخت و ساز مختلف می‌شود.
- انعطاف‌پذیری : علاوه بر استحکام، آلیاژ فولادی دارای انعطاف‌پذیری مناسب است که امکان استفاده در قطعات با شکل‌ها و ابعاد مختلف را فراهم می‌کند.
- دوام : به دلیل خواص فولاد و توانایی آلیاژ فولاد در مقابله با خوردگی و فرسایش، دارای دوام بالایی است که منجر به استفاده طولانی‌مدت از قطعات تولید شده می‌شود.
- قابل‌تشکیل : آلیاژ فولادی به راحتی قابل‌تشکیل است و امکان تولید قطعات با شکل‌ها و سطوح مختلف را فراهم می‌کند.
باتوجه به مراحل ساخت و خواص آلیاژ فولاد، استفاده از این نوع فولاد در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، ساختمان‌سازی، و صنایع دریایی بسیار گسترده است و نقش بسزایی در پیشرفت و توسعه صنایع بازی می‌کند.
کاربرد فولادهای مختلف در صنایع گوناگون
- فولادهای کربنی در ساختمان سازی ، خودروسازی، ماشین آلات، لوله و اتصالات کاربرد دارند.
- فولادهای آلیاژی در صنعت هوافضا، صنایع نفت و گاز، تجهیزات پزشکی و ابزارآلات کاربرد دارند.
- فولادهای ضدزنگ و یا استنلس استیل در صنایع غذایی، صنایع شیمیایی، تجهیزات پزشکی و تجهیزات آشپزخانه کاربرد دارند.
فرایند ذوب و احیای آهن در کوره بلند
در صنایع فلزی، مراحل و فرایند ذوب و احیای آهن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این فرایند به‌عنوان یکی از مراحل اصلی تولید فولاد و سایر فلزات، از اهمیت بسیاری برخوردار است و نقش اساسی در تولید محصولات فلزی دارد. یکی از روش‌های متداول برای انجام این فرایند، استفاده از کوره بلند است که در ادامه به بررسی این فرایند میپردازیم.
کوره بلند تجهیزات صنعتی ای است که برای ذوب و احیای مواد معدنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این کوره، مواد معدنی مانند سنگ‌های آهن و کُک ( یک مادهٔ جامد پُر کربن است که در فشار و حرارت بالا بر اثر تقطیر آهستهٔ زغال‌سنگ تشکیل می‌شود. ) به همراه سایر مواد اولیه، در دماهای بالا و تحت شرایط خاص، به فلز ذوب تبدیل می‌شوند. این فرایند به منظور تولید فولاد و سایر فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مراحل و فرایند ذوب و احیای آهن در کوره بلند به چند مرحله اصلی تقسیم می‌شود. در ادامه به بررسی هر یک از این مراحل خواهیم پرداخت :
پیش‌آماده‌سازی مواد
در این مرحله، مواد معدنی مانند سنگ‌های آهن و کک به همراه سایر مواد اولیه که برای تولید فولاد لازم است، در کوره بلند قرار می‌گیرند. این مواد به صورت لایه‌ای در کوره قرار می‌گیرند تا فرایند ذوب به‌طور صحیح صورت بگیرد.
ذوب مواد
در این مرحله، با اعمال دما و شرایط خاص، مواد معدنی در کوره بلند به فلز ذوب تبدیل می‌شوند. این فرآیند نیازمند دماهای بسیار بالا و استفاده از منابع حرارتی قوی است.
جداسازی فلز ذوب شده
پس از ذوب شدن مواد، فلز ذوب شده از سایر آلاینده‌ها جدا شده و به عنوان خروجی نهایی فرآیند تولید محصولات فلزی در نظر گرفته می‌شود.
تصفیه و تصفیه‌سازی
در این مرحله، فلز ذوب شده تصفیه و تصفیه‌سازی شده و به منظور تولید فولاد یا سایر فلزات استفاده می‌شود. این فرآیند نقش حائز اهمیتی در بهبود و کاهش آلاینده‌ها و بهبود کیفیت نهایی محصول دارد.
استفاده از کوره بلند برای فرآیند ذوب و احیای آهن دارای مزایا و معایب خاص خود است. یکی از مزایای اصلی استفاده از این روش، قابلیت پذیرش مواد خام با کیفیت پایین و همچنین قابلیت کنترل دما و شرایط فرآیند است. از سوی دیگر، هزینه‌های بالای نگهداری و عملکرد پایین در برخی شرایط، از جمله معایب استفاده از کوره بلند است.
با توجه به اینکه فولاد یکی از مواد پایه صنعت ساختمان است و در صنایع خودروسازی، ساختمان‌سازی، لوله‌کشی و ... به عنوان یک ماده پایه بسیار حائز اهمیت است، برقرار نگاه دقیق به روش‌ها و فرآیندهای تولید فولاد و سایر فلزات الزامی است. به همین دلیل، استفاده از کوره بلند به عنوان یک روش پرکاربرد و کارآمد برای فرآیند ذوب و احیاء آهن، همچنان جایگاه خود را در صنعت فلزات حفظ کرده است.
با توجه به پتانسیل‌های بالقوه صنعت فولاد و فلزات در کشور، بهبود روش‌ها و فرآیندهای تولید این صنعت حائز اهمیت بسیار است. استفاده بهینه از کوره بلند به عنوان یک روش پرکاربرد در فرآیندهای تولید فولاد و سایر فلزات، می‌تواند به بهبود عملکرد صنعت فلزات و کاهش هزینه‌ها کمک شایانی نماید.
با توجه به توضیحات ارائه شده، به نظر می‌رسد که فرآیند ذوب و احیاء آهن در کوره بلند یک فرآیند پرکاربرد و حائز اهمیت در صنعت فلزات است. با رعایت استانداردها و شرایط مناسب، استفاده بهینه از این روش می‌تواند منجر به بهبود عملکرد صنعت فولاد و سایر فلزات گردد.
کاربردهای متنوع آهن در صنایع مختلف
آهن یکی از مهمترین و پرکاربردترین فلزات است که در صنایع مختلف به کار می‌رود. از آنجایی که خواص فیزیکی و شیمیایی مناسبی دارد، آهن در تولید محصولات متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این قسمت از مقاله به بررسی کاربردهای متنوع آهن در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.
صنایع ساختمانی
آهن به عنوان یکی از اجزای اصلی ساختمان‌ها به کار می‌رود. از جمله کاربردهای آهن در صنایع ساختمانی می‌توان به تولید ورق‌های آهنی برای ساخت سازه‌های فلزی، تیرآهن برای استفاده در ساخت سازه‌های بتنی و همچنین مصالح آهنی برای ساخت قطعات و قسمت‌های مختلف ساختمان اشاره کرد.
صنعت ابزارآلات
آهن در ساخت ابزارآلات صنعتی نقش اساسی را دارد، فلز اصلی و پایه ساخت تمامی ابزارآلات و تجهیزات صنعتی آهن میباشد، ابزارآلات و تجهیزاتی اعم از بست فلزی، بست کمربندی فلزی، سرباطری، گریس خور، گریس پمپ، بست شیلنگ، واشر، بست فلزی فشارقوی، انبردست و ...
صنایع خودروسازی
آهن به عنوان یک ماده اصلی در تولید قطعات خودروها به کار می‌رود. از جمله قطعاتی که از آهن تولید می‌شوند می‌توان به جعبه دنده، شاسی، بدنه خودرو و قطعات موتور اشاره کرد. همچنین آهن به عنوان یک ماده پایه در تولید فولاد به کار می‌رود که در تولید قطعات خودرو استفاده می‌شود.
صنایع الکترونیک
آهن در تولید قطعات الکترونیکی نیز به کار می‌رود. از جمله کاربردهای آهن در این صنعت می‌توان به تولید قطعات الکترومغناطیسی، قطعات الکترونیکی و همچنین برد‌های مدار چاپی اشاره کرد.
صنایع کشاورزی
آهن در تولید ابزار و وسایل کشاورزی نیز به کار می‌رود. از جمله این وسایل می‌توان به دستگاه‌های کشاورزی، تجهیزات آبیاری و همچنین قطعات مختلف دستگاه‌های کشاورزی اشاره کرد.
صنایع فضایی و دفاعی
آهن در تولید قطعات و تجهیزات مورد نیاز در صنایع فضایی و دفاعی نیز به کار می‌رود. این صنایع نیاز به قطعات با استحکام بالا دارند که آهن به عنوان یک فلز با استحکام مناسب برای این منظور استفاده می‌شود.
صنایع غذایی
در صنایع غذایی نیز آهن به عنوان یک عنصر مورد نیاز برای تولید برخی محصولات به کار می‌رود. از جمله این محصولات می‌توان به تولید ظروف آشپزخانه، دستگاه‌های پخت و پز و همچنین دستگاه‌های بسته‌بندی اشاره کرد.
خواص دارویی آهن
آهن یکی از مواد مغذی مهم برای بدن انسان است و نقش بسیار مهمی در عملکرد سلامتی ایفا می‌کند. این عنصر معدنی برای تولید هموگلوبین، که یکی از اجزای اصلی خون است، ضروری است و در کاهش خطر ابتلا به فقر آهن و کم‌خونی نقش دارد. همچنین، آهن در فرآیند تولید انرژی بدن نیز نقش دارد و برای حفظ سلامت عضلات و عملکرد بهتر مغز ضروری است.
خواص دارویی آهن شامل تقویت سیستم ایمنی بدن، افزایش سطح انرژی، بهبود عملکرد مغز، حفظ سلامت پوست و مو، و کاهش خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی-عروقی میباشد. همچنین، آهن می‌تواند در کاهش خطر ابتلا به اختلالات روانی مانند افسردگی نقش داشته باشد.
استفاده مناسب از داروهای حاوی آهن می‌تواند در درمان فقر آهن و کم‌خونی مؤثر باشد. در صورت تجویز مناسب و استفاده صحیح، داروهای حاوی آهن می‌توانند بهبود قابل توجهی در سلامت عمومی فرد داشته باشند. با این حال، استفاده بی‌رویه از داروهای حاوی آهن ممکن است منجر به عوارض جانبی مانند تغییر رنگ دهان، گوارش ناهموار و یا تغییر در الگوی مدفوع شود. بنابراین، تجویز و مصرف داروهای حاوی آهن باید تحت نظر پزشک باشد.
با توجه به خواص دارویی آهن و اهمیت آن برای سلامت بدن، تغذیه مناسب با مواد حاوی آهن نقش بسزایی در حفظ سلامت و پیشگیری از بروز فقر آهن دارد. مصرف مواد غذایی غنی از آهن مانند گوشت قرمز، جگر، لوبیا، نخود و سبزیجات تیره رنگ می‌تواند به حفظ سطح سلامت آهن در بدن کمک کند.
با توجه به کاربردهای گسترده آهن در صنایع مختلف، این فلز یکی از مهمترین منابع و مواد اولیه در تولید محصولات صنعتی است. استفاده بهینه از آهن و فولاد نقش مهمی در پیشرفت صنایع مختلف و تولید محصولات با کیفیت بالا دارد.
پایان قسمت 2
در قسمت بعدی ( 3 ) به ادامه ی موضوع بسیار گسترده ی آهن میپردازیم، با درج دیدگاه و اشتراک گذاری این محتوا و همچنین تمامی پست ها، نازو تک را در هر چه بهتر شدن خدمات یاری رسانید.
نازو تک
نوشتن دیدگاه