ما هو حديد الزهر؟
حديد الزهر، المعروف أيضًا باسم حديد الصب (Cast Iron)، هو سبيكة معدنية تتكون من الحديد مع نسبة تتراوح بين (2-4)% من الكربون، بالإضافة إلى كميات متفاوتة من السيليكون والمنغنيز وبعض الشوائب مثل الكبريت والفوسفور. يتم إنتاجه من خلال تقليل خام الحديد في فرن الصهر، حيث يصب الحديد السائل ثم يتم تشكيله إلى حديد الغفل. بعد ذلك، يعاد صهره مع بعض العناصر المعاد تدويرها والسبائك في أفران الدست لإعادة تشكيله في قوالب متعددة، مما يسمح بتصنيع منتجات متنوعة.
استخدامات حديد الزهر
يستخدم حديد الزهر في العديد من المجالات التي تتباين وفقًا لنوعه. إليك بعض الاستخدامات الأكثر شهرة:
- الحديد الزهر الرمادي يستخدم في تصنيع كتل أسطوانات المحرك، ودواليب تنظيم السرعة، وعلب التروس، وقواعد الآلات.
- الحديد الزهر الأبيض يُستخدم في صنع الأسطح الحاملة.
- حديد الزهر المرن يُستخدم في تصنيع التروس، أعمدة الحدبات، وأعمدة الكرنك، وحلقات المكبس.
- يُستعمل في إنتاج التركيبات الصحية مثل أنابيب الصرف الصحي، وغرف التفتيش، وأنابيب المياه والصهاريج.
- يمكن استخدامه في تصنيع قواعد الأعمدة والأعمدة المعدنية.
- يُستخدم في صناعة قوالب الصب التي تُستخدم لصنع أعمدة الإنارة، والسلالم المعدنية، والبوابات، وغيرها من المنتجات.
- يُعتمد عليه في تصنيع عجلات العربات وكراسي السكك الحديدية.
- يُستخدم أيضًا في تصنيع مجموعة متنوعة من المعدات والأدوات الزراعية.
- يدخل في تصنيع قطع غيار الآلات المتنوعة.
- يُستخدم في صناعة قطع غيار السيارات.
- يُستخدم في صناعة القدور والأواني.
- يُستخدم في تصنيع مراسي السفن.
أنواع حديد الزهر
توجد عدة أنواع شائعة من حديد الزهر، ومن أبرزها:
الحديد الزهر الرمادي
الحديد الزهر الرمادي هو أقدم الأنواع وأكثرها انتشارًا. يتميز بنسيج الجرافيت الدقيق، الذي يظهر على شكل كسور رمادية اللون. ويتكون الجرافيت في هذا النوع بشكل رقائق ثلاثية الأبعاد، ويتميز بقدرته العالية على التخميد، وهي القدرة على إذابة طاقة الاهتزاز أثناء الحركات الميكانيكية. يوفر الجرافيت أيضًا مزايا في امتصاص الطاقة وتحويلها إلى حرارة.
من المهم أن تكون المواد المستخدمة في الهياكل التي تتعرض للاهتزازات غير المرغوب فيها، مثل قواعد الأدوات الآلية أو أعمدة الكرنك، تتمتع بخصائص تخميد ممتازة. فالمواد مثل النحاس والفولاذ تتمتع بقدرات تخميد أقل، مما يسهل انتقال طاقة الاهتزاز.
الحديد الزهر الأبيض
يتميز الحديد الزهر الأبيض بأنه صلب وهش ولا يُستخدم في العديد من التطبيقات. يظهر سطح الكسر باللون الأبيض، مما يُعتبر سبب تسميته بهذا الاسم. إضافةً إلى ذلك، يمتلك هذا الحديد صلابة جيدة ومقاومة للتآكل وتكلفة منخفضة نسبيًا، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل مثل أسنان الحفارات ومضخات الطين.
الحديد الزهر القابل للطرق
الحديد الزهر القابل للطرق هو نوع من الحديد الزهر الأبيض الذي تم خضوعه لعملية التلدين. هذه العملية تحول الهيكل الهش إلى شكل مرن، وتكون تركيبته مشابهة لتلك الخاصة بالحديد الزهر الأبيض، لكنها تحتوي على كميات أعلى قليلاً من الكربون والسيليكون. غالبًا ما يُستخدم في تطبيقات تتطلب قوة شد ومتانة أعلى، مثل قطع غيار السيارات وأغطية المحامل وعلب تروس التوجيه.
حديد الزهر المرن
يشبه حديد الزهر المرن في تركيبته الحديد الزهر الرمادي، لكن أثناء التصلب، تتشكل جزيئات الجرافيت ككتل كروية بدلاً من رقائق. يتميز هذا النوع بقوة ومقاومة أكبر للصدمات مقارنةً بالحديد الزهر الرمادي، ويمتلك خصائص ميكانيكية مشابهة لخصائص الفولاذ. كما يتمتع بسيولة عالية عند انصهاره ونقطة انصهار منخفضة.
تشمل التطبيقات الشائعة لحديد الزهر المرن الصمامات، وأجسام المضخات، وأعمدة الكرنك، والتروس، وغيرها من مكونات السيارات والآلات المختلفة، وذلك نظرًا لقوة الإجهاد الجيدة، ومعامل المرونة العالي، ومقاومة التآكل.
