آهن آلات ها را بشناسیم

آهن آلات ها را بشناسیم

همانطور که می دانیم امروزه تمامی ساخت و ساز ها با استفاده از آهن آلات ها شکل می گیرند تا در برابر هر حادثه ای مقاوم باشد و ویران نشود .اما ممکن است که ندانیم آهن آلات چیست و یا اینکه چگونه می توان بهترین نوع آهن آلات را شناساییی کرد؟ ما در ادامه این مقاله شما را با انواع آهن آلات و نحوه شکل گیری ساخت و ساز آنها آشنا خواهیم کرد.

سخت افزار یکی از اجزای جدایی ناپذیر در ساخت و تولید محصولات فلزی است ، بنابراین اهمیت آهن آنقدر زیاد است که تمام اجزای سازنده برخی از لوازم خانگی ، درها و پنجره ها ، سازه های ساختمان از آهن ساخته شده اند. علاوه بر این ، انواع مختلفی از آهن وجود دارد که هر یک از آنها نقش و کاربرد بسیار متفاوتی دارند. اینها تیرهایی هستند که مخصوص مصالح ساختمانی است که قدمت آنها به قرن بیستم باز می گردد. تیر از قرن بیستم به طور گسترده ای در ساخت و ساز استفاده می شود و همه کشورها از این فلز همه کاره برای ساخت بسیاری از پروژه های ساختمانی استفاده کرده اند. تیرها با توجه به استاندارد تعریف شده برای آن به سه دسته مختلف تقسیم می شوند. تیر با استاندارد IPE‌ یکی از تیرهای مورد تأیید در اروپا و ایران است و تیر INP یکی از تیرهای مورد تأیید چین و روسیه است و همچنین تیرآهن IPB یکی از تیرهای وسیع بال است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. ای در سراسر جهان اما همچنین بدانید که تیرها انواع مختلفی دارند و آهن زنبور تیز یکی از آنهاست که بیشتر شبیه کندوی کندو است ، به همین دلیل به این نام معروف شده است. این نوع تیر پس از جوشکاری و برش ، شکلی مانند زنبور دارد که باعث ایجاد سوراخهایی به شکل زنبور در هسته تیر نیز می شود تا قدرت تحمل لنگر خمشی بزرگتر را افزایش دهد. تیرهای لانه زنبوری امکان افزایش ارتفاع تیرها را فراهم می کند.

انواع آهن آلات ها

آهن گاما : آهن گاما یکی از آلوتروپ های آهن است که در محدوده دمایی ۹۱۲ تا ۱۳۹۴ درجه سانتیگراد پایدار بوده و ساختمان بلوری دارد.

آهن دلتا : آهن دلتا یکی از آلوتروپ های آهن است که از دمای ۱۴۰۱ درجه سانتیگراد تا ۱۵۳۹ درجه سانتیگراد پایدار است علاوه بر این آهن دلتا دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر است. آهن دلتا دارای خاصیت پارامغناطیس بوده و ثابت شبکه آن بزرگ تر از آهن آلفا است.

آهن آلفا : آهن آلفا یکی از آلوتروپ های آهن است. این آلوتروپ از دمای ۲۷۳- درجه سانتیگراد تا ۹۱۰ درجه سانتیگراد پایدار است. این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر است.

آهن بتا : در دمای ۷۶۸ درجه سانتیگراد آهن آلفای فرومغناطیس به آهن آلفای پارامغناطیس تبدیل می شود. این تحول تحول آلوتروپیک نیست.
گاهی این آهن آلفای پارامغناطیس آهن بتا خوانده می شود.

آهن کارشده: در این حالت آهن را ذوب کرده و به صورت اسفنجی شکل در می آورند برای بدست آورد این نمونه آهن ها ناخالصی های موجود در آن همچون سیلیسیم ، منگنز ، کربن  در آن تصفیه می شود.

چدن سفید: از سرد شدن مذاب به دست می آید کربن این چدن به صورت کربن سمانتیک می باشد در صد شکنندگی آن را نیز می توان با نرم کردن آن کاهش داد

چدن : وقتی آهن خام را ذوب می کنند در قاب هایی ماسه ای یا فلزی ریخته و آن را سرد می کنند که از این طریق چدن بدست می آید.

چدن چکش خوار : تفاوت زیادی با چدن دارد که می توان گفت نرم تر بوده ، مقاومت کششی بالاتری داشته و به نسبت به چدن استفاده بیشتری در صنعت دارد طریقه به دست آمد آن به این طورت است که وقتی بر روی چدن عملیاتی از قبیل اضافه کردن منیزیم و سیلیکات آهن و بلوری شدن کربن انجام می شود چدن چکش خوار بدست می آید.

فولاد: آلیاژی است از آهن و کربن  که توسط خواص آهن و دیگر عناصر بدست می آید وقتی که فولاد تولید می شود پایداری و مقاومت آن صد برابر بیشتر از قبل می شود.

ضایعات آهن: به اضافات و قراضه های فولاد گفته می شود.

کاربرد های آهن آلات

کاربرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و 95 درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آن را به خصوص در اتومبی لها , بدنه کشتی های بزرگ و ساختمان ها اجتناب ناپذیر می کند. فولاد معروف ترین آلیاژ آهن است و تعدادی از گونه های آهن به شرح زیر می باشد:

• آهن خام که دارای 4 الی 5 درصد کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل گوگرد , سیلیکون و فسفر است و اهمیت آن فقط به این علت است که در مرحله میانی مسیر سنگ آهن تا چدن و فولاد قرار دارد.
• چدن , شامل 5/3%-2% کربن و مقدار کمی منگنز می باشد. ناخالصی های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آن را تحت تاثیر منفی قرار می دهد , در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می یابند. نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420 می باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می کند. چدن بسیار محکم , سخت و شکننده می باشد. چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می شود.
• فولاد کربن شامل 5/1% – 5/0% کربن و مقادیر کم منگنز , گوگرد , فسفر و سیلیکون است.
• آهن ورزیده ( آهن نرم) دارای کمتر از 5/0% کربن می باشد و محصولی محکم و چکش خوار است, اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست. حاوی مقادیر بسیار کمی کربن است ( چند دهم درصد). اگر یک لبه آن تیز شود, به سرعت تیزی خود را از دست می دهد.
• فولاد های آلیاژ حاوی مقادیر متفاوتی کربن به علاوه فلزات دیگر مانند کروم , وانادیم , مولیبدن , نیکل , تنگستن و … می باشد.
• اکسید های آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرند. آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود را بصورت محلول هم حفظ می کنند.

آهن آلات ها چگونه زنگ می زنند؟

همانطور که همه ما می دانیم ، تمام فلزات وقتی به مدت طولانی در یک مکان مرطوب بمانند ، زنگ می زنند ، که معمولاً به عنوان زنگ زدگی آهن شناخته می شود ، زیرا آهن یا فلزات دیگر به سرعت با اکسیژن ترکیب می شوند ، که باعث می شود هنگام فراخوانی آهن ، این فرآیند یک فرآیند الکتروشیمیایی است. که شامل یک قطعه فلز است که الکترونها را به راحتی از دست می دهد و گزینه دوم الکترولیت است که مایعی است که به حرکت الکترون کمک می کند و گزینه بعدی کاتد است. قطعه ای از فلز است که الکترون را به راحتی می پذیرد. وقتی فلز خورده می شود ، الکترولیت به تولید اکسیژن در آند کمک می کند و سپس اکسیژن با فلز ترکیب می شود و الکترون آزاد می کند. هنگامی که الکترون ها از طریق الکترولیت به کاتد می روند ، آند به صورت الکتریکی برداشته شده یا به کاتیون های فلزی تبدیل می شود تا یک زنگ زدگی ایجاد کند.

ویژگی آهن آلات ها

تمامی لوازم ها و وسایلی که مورد استفاده ما قرار می گیرند دارای ویژگی های بسیاری هستند که آهن آلات هم علاوه بر تمای این ها از ویژ”ی های بسیاری برخوردار است که یکی از این ویژگی ها این است که آهن آلات ها دارای سطح صاف و نقره ای رنگ هستند که وقتی در معرض هوا و اکسیژن  قرارا می گیرد به رنگ های قرمز یا قهوه ای تبدیل می شوند که به آنها اکسید دارای ترکیبات آهن یا زنگ گفته می ‌شود. علاوه بر این ها می توانیم آهن ها را به دیگر فلزات یا فرایند ها تبدیل کنیم که در ادامه این مقاله چند نمونه را با هم بررسی خواهیم کرد.

فرایند تولید فولاد آهن خام: این فرایند به دو روش تولید می شود به صورتی که در روش اول روش کوره بلند یا کوره انفجاری می باشد و روش دوم روش کوره های قوس الکتریکی است که روش اول با پردازش سنگ آهن آغاز می شود و در این پرسه سنگ آهن توسط غلتک های مغناطیسی جدا می شود سپس سنگ آهن با درصدی از زغال سنگ کک به داخل کوره انفجاری ریخته می شود و بعد به آن حرارت داده می شود تا ذوب شود درجه حرارت کوره انفجاری به سه هزار درجه فار نهایت میرسد و سپس بعد از جدا سازی ناخالصی ها مثل فسفر و گوگرد بعد از ذوب شدن به محصول نهایی که  فولاد خام نامیده می شود تبدیل می شوند.

فرآیند تولید آهن آلات ساختمانی : پس از تولید اسلب ها ، شمش ها و بیلت ها این محصولات به کارخانجات نورد گرم جهت تولید انواع تیرآهن ، ریل ، ورق ، میلگرد ، نبشی ، سپری و ناودانی ها انتقال داده می شود که بیشترین مصرف تختال جهت تولید تیرآهن و ورق ها می باشد و میلگرد ها و مقاطع دیگر از شمش و بیلت استفاده می کنند در این پرسه شمش به داخل کوره جهت گرم شدن فرستاده می شوند سپس بعد ازحرارتی معادل 1200 درجه فارنهایت به فینگر های نورد انتقال داده می شود تا بنا به تقاضای بازار محصول مورد نظر را نورد کنند.

روش دوم  ذوب قوس الکتریکی : کوره قوس الکتریکی مخزنی است به شکل یک تخم مرغ که در این فرآیند جریان برق بسیار قوی از 10 کیلو ولت تا 42 مگاوات از طریق کویل هایی به وسیله درب کوره به داخل کوره به صورتی که یک قوس الکتریکی در کوره ایجاد شود و این باعث نفوذ در فلز شود و این قوس باعث حرارت زیادی معادل سه هزار تا پنج هزار فارنهایت می شود که می تواند فلز را ذوب کند ، ظرفیت هر کوره 20 تا 65 تن می تواند باشد مزیت کوره قوس الکتریکی نسبت به کوره انفجاری این است که کوره قوس الکتریکی را به دلیل تقاضای بازار می توان خاموش کرد ولی در کوره انفجاری نمی شود .

تاریخچه پیدایش آهن آلات

آهن یکی از رایج ترین عناصر زمین است که حدود پنج درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد. آهن از سنگ معدن هماتیت استخراج می شود که عمدتا Fe2O3 است. این فلز با استفاده از یک روش احیا با کربن ، که یک عنصر واکنش پذیرتر است ، جدا می شود. اما اگر می خواهیم از منشا of آهن مطلع شویم ، باید بگوییم که اولین علائم استفاده از آهن به زمان سومری ها و مصری ها برمی گردد ، آنها در حدود 4000 سال قبل از میلاد مسیح آهن را از شهاب سنگ ها کشف کردند تا اقلام کوچک مانند سر نیزه ها و زیور آلاتی که 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد مسیح ساخته شده است. تعداد فرآیندهای اشیا ساخته شده از آهن مذاب در بین النهرین ، آسیای صغیر و مصر دیده می شود ، اما ظاهراً از آهن فقط در مراسم استفاده می شده است و ارزش آهن فلز گرانبها حتی از طلا نیز بیشتر است. آمد از سال 1600 تا 1200 قبل از میلاد ، این فلز به طور فزاینده ای در خاورمیانه مورد استفاده قرار گرفت ، اما در آن زمان جایگزین استفاده از برنز نشد ، اما از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه ، تغییر سریع در تبدیل ابزارهای برنز و سلاح به آهن تبدیل می شود. انجام شده. یک عامل مهم در این تغییر ، شروع ناگهانی فن آوری های پیشرفته کار آهن نیست ، بلکه علت اصلی اختلال در تأمین قلع است.

همزمان با جایگزینی آهن با برنز ، فرآیند کربوره سازی کشف شد که توسط آن کربن به آهن موجود در آن زمان اضافه شد. آهن در یک اسفنج ، مخلوطی از آهن و سرباره با مقداری کربن یا کاربید بازیافت شد. مردم خاورمیانه دریافتند که گرمایش طولانی مدت آهن نرم در یک لایه ذغال و ذوب شدن آن در آب یا روغن می تواند محصولات بسیار قوی تری تولید کند و سرانجام تا پایان قرن نوزدهم در هر صورت بازار چدن کالاها این مسئله مانند درخواست گلوله های توپی چدنی بود. در ابتدا از ذغال برای فولاد به عنوان منبع حرارتی و عامل کاهش استفاده می شد. در قرن هجدهم انگلیس ، تامین کنندگان چوب کاهش یافتند و از زغال سنگ ، سوخت فسیلی ، به عنوان جایگزین استفاده شد.

کلام آخر

همانطور که می دانیم تمامی فلزات از آهن آلات هستند و هر کدام از آنها را می توان به طور جداگانه ای در گروه آهن آلات قرار داد. بهتر است تمامی نکات گفته شده را به درستی رعایت کنید تا هنگام خرید دچار مشکل نشوید اما اگر اطلاعات کافی نداشتید نگران این موضوع نباشید چرا که آهن آلات زینالی به راحتی میتواند پروفیل ، نبشی ، میلگرد ، ورق و تیرآهن و… را به راحتی در دسترس شما خریداران عزیز قرار دهد.