سفارش ساخت انواع حفاظ ساختمان با تلفن : 09126215957

آهن چیست؟

آهن چیست؟
عکسی که مشاهده میکنید نمونه ای از آهن از یک شهاب سنگ (در کنار قلم قرا داده ایم برای مقایسه ابعاد ). از مجموعه مواد معدنی گروه زمین شناسی دانشگاه بریگام  یوتا


ممکن است آهن را به عنوان یک فلز سخت و محکم به اندازه کافی مقاوم برای ساختمان سازی بشناسید ، اما این آهن خالص نیست. آنچه ما در اینجا داریم آلیاژهای آهن (آهن همراه با کربن و سایر عناصر) است که در اینجا با جزئیات بیشتری توضیح خواهیم داد. آهن خالص در کل یک ماده متفاوت است. خواص فیزیکی آن  و خصوصیات شیمیایی آن (نحوه ترکیب و واکنش آنها با سایر عناصر و ترکیبات) را در نظر بگیرید.

مشخصات فیزیکی آهن
آهن خالص یک فلز نقره ای سفید است که کار با آن بسیار ساده است  و با استفاده از یک چاقو می توانید آن را قطع یا خم کنید. آهن ، مانند اکثر فلزات ، برق و گرما را به خوبی هدایت می کند و جذب آن بسیار آسان است.

خواص شیمیایی آهن
دلیل اینکه به ندرت آهن خالص را می بینیم این است که به راحتی با اکسیژن (از هوا) ترکیب می شود. در واقع ، اشکال اصلی آهن به عنوان مصالح ساختمانی این است که با هوای مرطوب (در فرآیندی به نام خوردگی) واکنش نشان می دهد تا اکسید پوسته پوسته ، قرمز مایل به قهوه ای که زنگ زدگی آن را تشکیل می دهیم ، تشکیل شود. آهن به بسیاری از روش های دیگر نیز واکنش نشان می دهد - با عناصر مختلف از کربن ، گوگرد و سیلیکون گرفته تا هالوژن هایی مانند کلر

آهن چهارمین عنصر رایج در پوسته زمین است (پس از اکسیژن ، سیلیکون و آلومینیوم) و دومین فلز رایج (بعد از آلومینیوم) ، اما به دلیل اینکه به راحتی با اکسیژن واکنش نشان می دهد هرگز به شکل خالص خود استخراج نمی شود (گرچه شهاب سنگ ها هستند. گهگاهی کشف می شود که حاوی نمونه هایی از آهن خالص است). مانند آلومینیوم ، بیشتر آهن "قفل شده" در داخل زمین به شکل اکسید (ترکیبات آهن و اکسیژن) وجود دارد. اکسیدهای آهن در هفت سنگ اصلی وجود دارد (مواد معدنی خام و سنگی که از زمین استخراج شده اند):

سنگ های معدنی حاوی مقادیر مختلف آهن است. هماتیت و مگنتیت حدود 70 درصد آهن ، لیمونیت حدود 60 درصد ، پیریت و سایدریت 50 درصد دارند ، در حالی که تاکونیت تنها 30 درصد است. با استفاده از ترکیبی از معادن عمیق (زیر زمین) و معادن گشودنی (روی سطح) ، جهان تقریباً سالانه 1000 میلیون تن سنگ آهن تولید می کند که چین تقریباً تولید نیمی از آهن را عهده دار است

انواع آهن
آهن خالص برای استفاده بسیار واقعی بسیار نرم و واکنش پذیر است ، بنابراین بیشتر "آهن" که ما برای اهداف روزمره از آن استفاده می کنیم در واقع به شکل آلیاژهای آهن است: آهن مخلوط شده با عناصر دیگر (بخصوص کربن) برای قوی تر شدن ، شکل های مقاوم تر فلز از جمله فولاد. به طور کلی ، فولاد آلیاژی از آهن است که تقریباً 2 درصد کربن دارد ، در حالی که سایر اشکال آهن حاوی حدود 2 تا 4 درصد کربن است. در حقیقت هزاران نوع مختلف آهن و فولاد وجود دارد که همگی مقادیر کمی متفاوت از عناصر آلیاژی دیگر دارند.

آهن خام
آهن خام اولیه به عنوان آهن خوک خوانده می شود زیرا به شکل بلوک های شکلاتی خرد شده تولید می شود که به خوک معروف است. آهن خوک با گرم کردن سنگ آهن (غنی از اکسید آهن) در کوره انفجار ساخته می شود: کوره های انفجار غالباً بسیار بزرگ هستند: برخی از آنها 30 تا 60 متر ارتفاع دارند ، ده ها کامیون مواد اولیه را در خود نگه می دارند ، و غالباً سال ها به طور مداوم کار می کنند بدون اینکه خاموش یا خنک شوند. در داخل کوره ، سنگ آهن با واکنش کک (شکل غنی از کربن زغال سنگ) و سنگ آهک واکنش شیمیایی می دهد. کک اکسیژن موجود در اکسید آهن را "دزدیده" می کند (در یک فرایند شیمیایی به نام کاهش) و یک آهن مایع نسبتاً خالص را پشت سر می گذارد ، در حالی که سنگ آهک به از بین بردن سایر قسمت های سنگ  از جمله خاک رس ، شن و ماسه و سنگهای کوچک کمک می کند ، که یک دوغاب زباله معروف به سرباره را تشکیل می دهند. آهن ساخته شده در کوره انفجار آلیاژ است که بسته به سنگ معدن مورد استفاده ، حاوی حدود 90 تا 95 درصد آهن ، 3-4 درصد کربن و ترکیبی از عناصر دیگر مانند سیلیکون ، منگنز و فسفر است. آهن خوک بسیار سخت تر از 100 درصد آهن خالص است ، اما هنوز هم برای بیشتر اهداف روزمره بسیار ضعیف است.

چدن
چدن به طور ساده مایعی است که در قالب ریخته می شود و اجازه می دهد تا خنک و سفت شود تا یک شکل ساختاری تمام شده مانند لوله ، چرخ دنده یا یک میله بزرگ برای یک پل آهنی شکل بگیرد. کربن زیاد چدن (همان آهن چربی- تقریباً 3 تا 4 درصد) آن را بسیار سخت و شکننده می کند: بلورهای بزرگ کربن تعبیه شده در چدن ، کریستال های آهن را از حرکت متوقف می کنند. چدن دو اشکال بزرگ دارد: اولی که سخت و شکننده است و حتی در هنگام گرم شدن ، شکل دادن به آن تقریباً غیر ممکن است. دومی ، نسبتاً به راحتی زنگ می زند. شایان ذکر است که در واقع چندین نوع چدن مختلف از جمله آهن چدن سفید و خاکستری وجود دارد (نام آن برای رنگ آمیزی محصول نهایی ناشی از نحوه رفتار کربن در داخل آن است).

آهن فرفورژه
چدن لحظه خنک شدن آلیاژ مایع در قالب ، فرم نهایی خود را که میتواند انواع مختلفی از طرح های گل و بوته باشد به خود بگیرد و در صنایعی مانند ساخت حفاظ پنجره فرفورژه و نرده های بالکن استفاده شود.. آهن فرفورژه ماده ای بسیار متفاوت است که با مخلوط کردن آهن مایع با مقداری سرباره (پسماند باقی مانده) ساخته شده است. نتیجه این آلیاژ آهن با مقدار کربن بسیار کمتری است. آهن فرفورژه نسبت به چدن نرم و بسیار سخت تر است ، بنابراین می توانید آن را گرم کنید تا به راحتی نسبت به آن شکل بگیرد و همچنین نسبت به زنگ زدگی بسیار کمتر است. با این حال ، آهن نسبتاً کمی فرفورژه اکنون به صورت تجاری تولید می شود ، زیرا بیشتر اشیاء که در ابتدا از آن تولید می شوند اکنون از جنس فولاد ساخته شده اند که هم ارزان تر است و هم به طور کلی از کیفیت سازگارتری برخوردار هستند. آهن فرفورژه همان چیزی است که مردم قبلاً در اواسط قرن نوزدهم از ساختن فولاد به مقدار زیاد استفاده می کردند