سنگ‌آهن و فولاد، موادی پرکاربرد و پرآوازه در بیشتر صنایع به ویژه صنعت ساختمان هستند. چه تفاوت‌هایی با هم دارند؟ منشا هر کدام چیست؟ احتمالا می‌دانید که سنگ‌آهن تحت فرایندهای متفاوتی و بهد از پیمودن راهی طولانی به فولاد تبدیل می‌شود. اما از چند و چونش خبر ندارید. در این مقاله هر دو این ماده‌ها را بررسی می‌کنیم و تفاوتشان را واکاوی می‌کنیم.
اول از همه به سراغ سنگ‌آهن می‌رویم.
سنگ‌آهن چیست؟
سنگ آهن:(Iron ore) کانسنگی است که ۵ درصد از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. با استخراج سنگ آهن خام از پوسته زمین و تفکیک ناخالصی‌ها، پودر تیره رنگ نقره‌ای – قهوه‌ای آهن به‌دست می‌آید. این عنصر به راحتی اکسیده می‌شود و به تنهایی خیلی محکم نیست و برای افزایش استحکام آن جهت به‌کارگیری در بخش‌هایی چون ساختمان سازی، آلیاژ آن با استفاده از عناصر بسیاری تهیه می‌شود. این عناصر متفاوت هستند و متداول‌ترین آنها نیکل و کروم هستند.
هنگام ذوب آهن با حذف کردن گوگرد و فسفر محصول نهایی به چدن تبدیل می‌شود. همین‌طور فولاد آلیاژی متشکل از آهن و کربن است. در حالی که فلز آهن تنها از سنگ‌آهن تولید می‌شود.
بنابراین یکی از موارد تفاوت آهن و فولاد، وجود کربن در عناصر تشکیل دهنده آن است. چدن نیز آلیاژ آهنی است که میزان کربن آن 2.11 الی 4.5 درصد است.
و اما فولاد...
فولاد چیست؟
فولاد یا پولاد به : (Steel) آلیاژی از آهن است که بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ درصد وزن آن کربن است. خواص فولاد به کمک تغییر در درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است. استفاده از فولاد به دلیل استحکام کشش نهایی زیاد و قیمت نسبتاً پایین آن در ساخت صنایع مختلفی از قبیل ساختمان سازی، سازههای زیرساختی، ابزارها، کشتی‌ها، قطارها، خودروها، ماشین آلات، تجهیزات و سلاح‌های نظامی کاربرد گسترده دارد.
امروزه برای تولید فولاد از روش‌های نوینی مانند، فولادسازی به روش اکسیژن قلیایی (BOS)، استفاده می‌شود که علاوه بر کاهش قیمت‌ها، منجر به افزایش خلوص فولاد تولیدی نیز گردیده‌است. فولاد یکی از بیشترین مواد تولید شده توسط انسان است و سالانه تقریباً بیش از ۱٫۶ میلیارد تن فولاد در سراسر جهان تولید می‌شود.
استحکام فولاد با «میزان کربن محلول» به شدت افزایش می‌یابد اما از طرفی این افزایش استحکام باعث کاهش قابلیت جوشکاری و افزایش احتمال شکست ترد می‌شود. استحکام فولادهای فریتی (فِرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکل‌پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل‌پذیری با پایدارسازی فاز آستنیت (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چند فازی قابل بهبود است.
عکسی از فولاد و آهن در کنار هم
تفاوت فولاد و آهن در چیست؟
تفاوت آهن و فولاد در میزان کربن
اصلی‌ترین تفاوت فولاد و آهن را از نظر ساخت می‌توان در میزان کربن آنها دانست. میزان کربن در آهن خام بسیار کمتر است، در حالی که فولاد میزان قابل توجهی کربن نسبت به آهن دارد.
ماکسیمم میزان کربن در فولاد می‌تواند 2 درصد وزن آن باشد. اضافه کردن سایر عناصر در حین تولید فولاد، ویژگی‌‌های محصول نهایی را تغییر می‌دهد. مثلا با اضافه کردن کروم به فولاد می‌توان خاصیت ضد زنگ بودن آن را بهبود بخشید و یا نیکل استحکام فولاد را بیشتر می‌کند. برای آشنایی با انواع فروآلیاژها به وبسایت پارس خورشید مراجعه کنید.
میزان استحکام آهن بیشتر است یا فولاد؟
دیگر تفاوت آهن و فولاد میزان استحکام آنها می‌باشد. استحکام فولاد نسبت به آهن بسیار بالاتر است. این استحکام در درجه اول به دلیل میزان کربن بیشتر آن است و بعد از آن اضافه کردن سایر عناصری مانند نیکل که در افزایش استحکام نقش پر رنگی دارد. استفاده فولاد در صنایع مختلف براساس استحکام آن است. میزان کربن به سه گروه فولاد با کربن کم، فولاد با کربن متوسط و فولاد با کربن بالا تقسیم می‌شود. همچنین وجود سیلیسیم در فولاد از دیگر تفاوت‌‌های فولاد و آهن است. فولاد با داشتن سیلیسیم مقاومت کششی اش افزایش می‌یابد. در حالی که آهن به اندازه فولاد این قابلیت را ندارد.
البته اضافه کردن عناصری مانند منگنز و کروم نیز در افزایش این ویژگی بسیار موثر هستند. این دو ویژگی فولاد را تبدیل به بهترین ماده برای ساخت و ساز می‌کند.
آهن هم مانند فولاد ضدزنگ است؟
آهن و فولاد از نظر ساختار ویژگی‌‌های متفاوتی نیز دارند. اولین تفاوت آهن و فولاد را می‌توان در قابلیت ضد خوردگی آنها دانست. فولاد خاصیت ضد خوردگی دارد در صورتی که آهن در برابر اکسیژن و آب از خود واکنش نشان می‌دهد به این معنا که اکسید می‌شود و به آن اکسید آهن می‌گویند.
فولاد قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارد، آهن چه‌طور؟
فولاد قابلیت شکل پذیری بالایی دارد و بعد از تثبیت نیز استحکام بسیاری بالایی پیدا می‌کند؛ در صورتی که شکل پذیری آهن به اندازه فولاد نیست. تفاوت آهن و فولاد در قابلیت چکش خوری نیز هست. فولاد به دلیل کربن بالا چکش پذیری کمتری دارد و سخت‌تر است. هرچقدر میزان کربن فولاد کاهش پیدا کند نرم‌تر شده و چکش پذیر‌‌‌تر می‌شود اما به همان اندازه استحکامش را از دست می‌دهد و دیگر برای ساخت سازههای مستحکم مناسب نیست.
دمای ذوب آهن و فولاد
هرچقدر میزان کربن فولاد بیشتر شود به همان نسبت نیز دمای ذوبش کاهش می‌یابد و ترد می‌شود. آهن به دلیل نداشتن کربن بر خلاف فولاد دمای ذوب بالاتری دارد و به آن اندازه ترد نیست.
جوش‌پذیری فولادهای مختلف
فولاد کم کربن نسبت به دو گروه دیگر استحکام کمتری دارد، اما به دلیل قابلیت بالایش در جوشکاری یکی از بهترین گزینه‌‌ها برای صنایع خودرو سازی است.
فولاد با کربن متوسط مقاومت کمتری در برابر حرارت دارد اما استحکام آن بیشتر شده است بنابراین از این فولاد بیشتر برای ساخت چرخ دنده، ریل و سازه‌‌هایی این چنین استفاده می‌شود.
در نهایت فولاد با کربن بالا بیشترین استحکام را دارد و در ساخت اره، فنرها و تیغه‌‌ها استفاده می‌شود. این نوع فولاد برای جوشکاری و لحیم کاری انتخاب مناسبی نیست.
با همه این تفاسیر آیا می‌توانیم بگوییم که فولاد یا آهن بر دیگری برتری دارد؟
آهن خالص هیچ کاربردی در هیچ یک از صنایع ندارد و باید با افزودنی‌هایی که به ترکیب آن اضافه می‌شود به ماده قابل استفاده تبدیل می‌شود. فولاد از جمله مشتقات آهن، چند مزیت مهم و کاربردی نسبت به آهن دارد.
فولاد به دلیل داشتن کربن در محتوای ترکیبات خود مقاومت بسیار زیادی در مقایسه با آهن دارد. همچنین انعطاف پذیری، برشکاری و جوشکاری آن نسبت به آهن بیشتر است.
نیاز به مشاوره برای خرید مواد اولیه صنعت فولادسازی دارید؟ با همکاران فروش ما تماس بگیرید.
