مكوّنات الحديد الصلب
يصنع الحديد الصلب من عملية خلط الحديد مع عنصر الكربون لكن بكميات قليلة لاتتعدى النسبة المسموح بها والتي تساوي (2%)، مما ينتج مادة ذات قوةٍ هائلة، وتتمتع بمرونة أكثر تسمى أيضاً بالفولاذ. وبالإمكان إضافة عناصر أخرى لإعطاء خصائص إضافية، وله عدة أنواع تصنف ضمن مجموعات منها:
الفولاذ الكربوني
هو الحديد الصلب المصنوع من خلط الحديد مع نسبة كربون أقل من 1%، ويتميّز بمرونته وسهولة تشكيله مثل الحديد الزهر، ويعد الأكثر صنعاً حيث يشكل 80-90٪ من الصناعة اليومية، ويتم استخدامه في صناعة هياكل السيارات والسفن الحربية.
سبائك الفولاذ
تتم إضافة عنصر أو أكثر لمزيج الحديد والكربون مثل عنصر النيكل، النحاس ، المنغنيز أو الكروم، مما يعمل على إكساب الحديد الصلب خصائص ومزايا إضافية حيث تجعله أكثر قوةً ومتانة.
الفولاذ المقاوم للصدأ
المسمى بالستينلس ستيل (Stainless steels)، وهو أكثر أنواع الحديد الصلب مشاهدةً في الحياة اليومية، حيث تصنع منه أدوات المائدة والمقصات والأدوات الطبية، ويتم صنعه بإضافة كمية وفيرة من عنصري النيكل أو الكروم لخليط الحديد والكربون، ويمتاز بمقاومته لتآكل والتفاعل مع الأكسجين، ويعد سهل التنظيف والتلميع.
الحديد الصلب
يعرف الحديد الصلب بأنّه مزيجٌ من الحديد والكربون، حيث قد تصل نسبة الكربون فيه إلى 2%، يُستعمل في أعمال بناء البنية التحتية وكثير من الصناعات حول العالم، كما يستخدم في صنع المعدات والآلات الثقيلة كناقلات النفط ، كما اشتملت صناعات أخرى على استعماله مثل صناعة الإبر المستخدمة في الخياطة، وشاع استعمال الحديد الصلب نظرا لوفرة مكوّناته من الحديد، كما تعتبر تكلفة معالجته وتشكيلة منخفضةً نسبياً، بالإضافة لامتلاكه خواص مميزة.
يمكن إعادة استعماله وتشكيله مراتٍ عديدة دون فقدانه لخصائصه، هذا الأمر الذي أدى إلى جعله مادة متنوعة الاستعمال في الحياة العصرية المتطوّرة.
طرق صنع الحديد الصلب
يتم صنع الحديد الصلب بعدة طرق منها:
- الفرن ذو الموقد المفتوح، حيث يتم إدخال الحديد الخام لداخل الفرن ذو درجة حرارة 817 درجةً مئوية مما يعمل على أكسدة الشوائب التي منها الكربون وإبقاؤه بكميات قليلة جداً مكوناً الحديد الصلب.
- عملية Bessemer، ويتم فيها نفخ الهواء على الحديد المنصهر الموجود بداخل محوّل Bessemer، مما يعمل على أكسدة الشوائب باتحادها مع عنصر الأكسجين.
- فرن الأكسجين الأساسي، وتعتبر هذه الطريقة الأكثر شيوعاً واستخداماً، والأكثر سرعةً، حيث يتم نفث كميات كبيرة من الأكسجين النقي على الحديد الخامل المنصهر، بحيث يعمل على تنقيته من الشوائب التي من ضمنها الكربون، وبالإمكان إضافة عناصر أخرى للحديد لإكسابه ميزات إضافية.
