استخدامات الحديد ، يعتبر الحديد معدن رمادي غامق وهو المكون الرئيسي لمجموعة من المواد بما في ذلك الحديد المطاوع والحديد الزهر والحديد الكربوني (الفولاذ الكربوني) والفولاذ، ولكل منها خصائصه الفريدة.
تم استخدام الحديد لأول مرة كمواد للأدوات والأسلحة، ونمت استخداماته منذ ذلك الحين لتشمل عناصر للإستخدام المنزلي لمكونات المباني المعمارية، ويمكن أكتشاف وجود الحديد بسهولة بإستخدام المغناطيس.
استخدامات الحديد و مجالاته
كانت الاستخدامات التاريخية خلال القرنين السابع عشر والثامن عشر مزخرفة بشكل نموذجي وتتضمن:
- الأسوار والبوابات والسور.
- الشرفات.
- قمة السقف.
- المصابيح.
- الشبكات.
- المعدات.
كانت الإستخدامات التاريخية خلال القرن التاسع عشر أكثر هيكلية وتضمنت:
- إطارات البناء
- الأعضاء الهيكلية في حالة شد مثل قضبان الربط، والمصابيح الكهربائية، وعوارض I.
تشمل المقاطع القياسية من الحديد المطاوع حديد البار، وزوايا الحديد، ومكواة T ، وقضبان حديدية، حديد برشام، سلسلة حديد، حديد حدوة حصان، حديد مسمار، لوح حديد، حديد مطلي (قصدير أو رصاص)، لوح حديد مموج (مجلفن بشكل عام).
ملحوظة: بحلول نهاية القرن التاسع عشر، حل الفولاذ محل استخدام الحديد المطاوع للأغراض الهيكلية.
اختلاف أنواع الحديد
يختلف الحديد المطاوع عن الحديد الزهر والصلب من حيث إحتوائه على نسبة أقل من الكربون، ويتم تصنيف المعادن الثلاثة على النحو التالي من حيث محتواها من الكربون:
- الحديد المطاوع: يحتوي على أقل كمية من الكربون (أقل من .035٪).
- الصلب: يحتوي على كمية معتدلة من الكربون (بين .06٪ و 2٪).
- حديد الزهر: يحتوي على أكبر كمية من الكربون (بين 2٪ و 4٪).
تصنيف المعادن
أ) التصنيف حسب محتوى الحديد
الطريقة الأكثر شيوعاً لتصنيف المعادن هي محتوى الحديد فيها، المعدن الذي يحتوي على الحديد يسمى معدن الحديد، فالحديد مسؤول عن الخصائص المغناطيسية للمعدن ويجعلها أيضاً عرضة للتآكل.
وتسمى المعادن التي لا تحتوي على محتوى من الحديد بالمعادن غير الحديدية، وهذه المعادن لا تظهر أي خصائص مغناطيسية، أمثلة على الألمنيوم والرصاص والنحاس الأصفر والزنك.
ب) التصنيف حسب التركيب الذري
يمكن أيضاً تصنيف المعادن اعتماداً على تركيبها الذري وفقاً للجدول الدوري.
بالذهاب إلى الجدول الدوري، يمكن تصنيف المعدن على أنه قلوي أو أرض قلوية أو معدن أنتقالي.
تتصرف المعادن الواردة في نفس المجموعة على حد سواء عند التفاعل مع العناصر الأخرى.
ومن ثم فإن هذه المعادن تظهر خصائص كيميائية مماثلة.
ج) التصنيف بالمعادن المغناطيسية وغير المغناطيسية
وسيلة أخرى لتمييز المعادن هي دراسة سلوكها أو تفاعلها مع المغناطيس، ويساعد تحليل سلوكياتهم تجاه المغناطيس على تصنيفها على أنها مغناطيسية أو غير مغناطيسية.
تنجذب المعادن المغناطيسية بقوة نحو المغناطيس؛ تظهر المعادن البارامغناطيسية تفاعلات ضعيفة، من ناحية أخرى، تظهر المعادن Diamagnetic تنافراً سائباً تجاه المغناطيس.
أنواع المعادن
الصلب:
يتم إنشاء الفولاذ عن طريق إضافة الحديد إلى الكربون الذي يقوي الحديد، ويصبح الفولاذ أكثر متانة حيث يتم إدخال أجزاء مختلفة مثل العنصر المعدني والنيكل.
ويتم إنشاء الصلب عن طريق تسخين وصهر الخام في الأفران، وسيتم تقطيع الفولاذ من الأفران وصبه في قوالب لإنشاء قضبان فولاذية.
يستخدم الفولاذ على نطاق واسع في تطوير وإنتاج الصناعات.
الكربون الصلب:
يشتمل الفولاذ الكربوني على محتوى كربون أعلى مقارنة بأنواع مختلفة من الفولاذ مما يجعله في النهاية شديد الصلابة.
يتم استخدامه عادة في إنتاج الأدوات الآلية، والمثاقب، والشفرات، والصنابير، إنها قادرة على قطع حافة حادة للغاية.
الحديد الزهر:
الحديد الزهر هو سبيكة مصنعة من الحديد والكربون وما إلى ذلك، والحديد المطروق هش ومحصن ضد التآكل، ويتم استخدامه في أنابيب المياه والأدوات الآلية ومحركات السيارات والمواقد.
