استعراض لأنواع الحديد الزهر

فهرس المحتويات

التعرف على تشكيلة الحديد الزهر

تتنوع منتجات الحديد الزهر بفضل تقنيات التصنيع المتطورة، مما يُنتج خصائص متميزة لكل نوع. سنستعرض فيما يلي أهم هذه الأنواع:

خصائص الحديد الزهر الرمادي

يتميز الحديد الزهر الرمادي (Grey cast iron) بلونه الرمادي الداكن، وهو نتيجة لوجود رقائق الجرافيت الدقيقة في تركيبه. يُعزى ذلك لإضافة السيليكون الذي يُثبت الكربون على شكل جرافيت بدلاً من كربيد الحديد. يحتوي عادةً على نسبة تتراوح بين 2.5% إلى 4% كربون و 1% إلى 3% سيليكون بالوزن. يُعدّ هذا النوع الأكثر شيوعاً، ويُستخدم في تطبيقات تتطلب صلابة عالية وقابلية للتشكيل، بالإضافة إلى موصلية حرارية ممتازة. أمثلة على ذلك: الحدافات، المشعبات، وأدوات الطهي.

ميزات الحديد الزهر الأبيض

يُعرف الحديد الزهر الأبيض (White cast iron) بلونه الأبيض المائل إلى الأصفر، وهذا يرجع لاحتوائه على مركبات حديد تُسمى السمنتيت. تتراوح نسبة الكربون فيه بين 1.8% إلى 3.6% بالوزن، بينما يتراوح السيليكون بين 0.5% إلى 1.9%، والمنجنيز بين 1% إلى 2% بالوزن. يُعتبر هذا النوع قاسياً وهشاً في الوقت نفسه، يمتاز بانخفاض نقطة انصهاره، حيث يترسب الكربون مكوناً جزيئات كبيرة تُزيد من صلابته. يتميز بفعاليته من حيث التكلفة ومقاومته للتآكل، ويُستخدم في قضبان الرافعات والهياكل الداخلية لطواحين الطحن.

الحديد الزهر القابل للطرق: المرونة في التصميم

يُصنع الحديد الزهر القابل للطرق (Malleable cast iron) من الحديد الأبيض، خلال عملية معالجة حرارية تُحوّل الكربيد إلى جرافيت، مُشكلاً هيكلاً كروياً غير منتظم. تستغرق عملية التسخين والمعالجة يومين تقريباً، ليتم بعدها تبريده. يمتاز بمرونة وليونة جيدتين، وقوة عالية ضد الكسر عند درجات الحرارة المنخفضة. يُستخدم في التركيبات الكهربائية، الأدوات اليدوية، الغسالات، المعدات الزراعية، معدات التعدين، وأجزاء الماكينات.

استخدامات حديد الجرافيت المضغوط

يُجمع حديد الجرافيت المضغوط (Compacted graphite iron) بين خصائص الحديد الزهر الأبيض والرمادي، بفضل هيكله من الجرافيت. يتكون من بلورات دقيقة حول رقائق حادة مترابطة من الجرافيت، وتُستخدم سبائك مثل التيتانيوم لإزالة التكوين الكروي للجرافيت. يتميز بقوة شدّ وليونة أعلى من الحديد الرمادي، ويمكن تعديل تركيبه وخصائصه من خلال المعالجة الحرارية أو إضافة سبائك مختلفة. يُستخدم في إطارات محركات الديزل، بطانات الأسطوانات، أسطوانات فرامل القطارات، ومشعبات العادم.

الحديد الزهر المرن: قوة تحمل عالية

يُعرف الحديد الزهر المرن (Ductile cast iron) بوجود جرافيت على شكل عقد كروية، ولا يحتاج إلى معالجة حرارية، بل يتشكل نتيجة تركيب كيميائي مُحدد. يحتوي على 3.2% إلى 3.6% كربون، 2.2% إلى 2.8% سيليكون، 1% إلى 2% منجنيز، وكميات قليلة من المغنيسيوم، الفوسفور، الكبريت، والنحاس بالوزن. يُعزى الشكل الكروي لشوائب الجرافيت لوجود المغنيسيوم. يتميز بمرونة عالية مقارنة بالحديد الأبيض والرمادي، ويتحمل درجات حرارة عالية، لذا يُستخدم في أنابيب الصرف الصحي، المكابح، الصمامات، المضخات، والأجزاء الهيدروليكية.

التحكم في الصلابة: الحديد الزهر المبرد

يتم إنتاج الحديد الزهر المبرد (Chilled cast iron) من خلال تعديل مركبات الكربون في الحديد الزهر الأبيض. عند التبريد الطبيعي على السطح، ينتج الحديد الأبيض، وعند التبريد البطيء أسفل السطح، ينتج الحديد الرمادي. تزداد صلابة المنطقة المبردة مع انخفاض عمق البرودة. يُستخدم الكروم بنسبة 1% إلى 4% للتحكم في عمق البرودة وزيادة الصلابة ومقاومة التآكل. إضافة الكروم بنسبة 12% إلى 35% تزيد من مقاومة التآكل والأكسدة عند درجات الحرارة العالية.

تعريف الحديد الزهر

الحديد الزهر هو سبيكة حديد تحتوي على نسبة تتراوح بين 2% إلى 4% كربون، مع كميات من السيليكون والمنجنيز، وبقايا من شوائب مثل الفوسفور والكبريت. يُصنع عن طريق تقليل خام الحديد في فرن الصهر، ثم يُصب الحديد السائل ويُصلب في سبائك تسمى الخنازير. بعد ذلك، يتم إعادة صهر الخنازير مع بقايا وعناصر سبائك أخرى في فرن الدست، ثم إعادة صبها في قوالب لإنتاج منتجات مختلفة.