المحتوى
إن صهر خام الحديد في الفرن يجعله أقوى وأكثر مرونة. يصب علماء المعادن المعدن المنصهر في قوالب ويتركونه يبرد ويتصلب ، منتجين الحديد الزهر. تحدد درجة حرارة الفرن والمواد المضافة ، أو "الروابط" ، إلى الحديد المصهور ، الخصائص الدقيقة للمنتج النهائي. يتكون كل من الحديد المرن والقابل للطرق عن طريق صهر الخام ، ولكن هناك اختلافات عديدة بين هذين النوعين من المعادن.
المعنى
يمكنك مطرقة مادة مرنة في شكل مختلف دون التسبب في تشققها أو كسرها. يمكن شد مادة مطيلة إلى خيوط طويلة رفيعة ، مثل الأسلاك. عندما يتعلق الأمر بالحديد ، فإن هذه المصطلحات مضللة إلى حد ما. كلا النوعين من الحديد يستجيبان جيدًا للطرق ، بالإضافة إلى أنه يمكن شدهما إلى خيوط ؛ ولكن في حالة حديد الدكتايل يحدث هذا إلى حد كبير.
تطوير
أثبتت الأشكال الأولى من الحديد الزهر ، المعروفة باسم "الرمادي" و "الأبيض" ، أنها هشة للغاية وعرضة للتشقق تحت الضغط. كان الحديد المطاوع ، وهو تحسن كبير ، أسهل في التشكيل وأقل هشاشة. حتى عام 1943 ، بقي الشكل السائد للحديد الزهر ، عندما طور كيث دوايت ميليس من مختبر الأبحاث التابع لشركة النيكل الدولية في الولايات المتحدة حديد الدكتايل ، وهو معدن أقوى وأكثر مرونة.
إنتاج
لإنتاج الحديد القابل للطرق ، يقوم عمال المسابك بإذابة خام الحديد وتبريده بسرعة عن طريق صبه في قوالب. يعيدون تسخينها إلى حوالي 926.5 درجة مئوية لمدة تصل إلى 100 ساعة ، قبل السماح لها بالبرودة ببطء. أثناء عملية التقسية أو "التلدين" هذه ، يضيف العمال خام الهيماتيت. تصنيع حديد الدكتايل أبسط. عندما يقوم عمال المسابك بإذابة خام الحديد ، يضيفون السيريوم أو الصوديوم أو المغنيسيوم. يتم صهر السبيكة الناتجة في قوالب ثم تترك لتبرد.
تكوين
تؤدي عملية رنين الحديد القابل للطرق إلى تكوين جزيئات كربون صغيرة غير منتظمة الشكل. إنها تمنح المعدن قوة ومرونة أكثر من الحديد الزهر من الفترات السابقة. في حديد الدكتايل ، تساعد المواد المضافة أثناء الانصهار على تكوين كرات كربون أكثر انتظامًا. هذه التركيبة الكروية تعطي المعدن عيوبًا داخلية أقل ، مما يجعله أقوى ويسمح له بالانحناء والتواء والتمدد بنجاح أكبر من المرونة.
صب
عندما يتم صب الحديد المطاوع وتشكيله ، فإنه يتراجع إلى حد كبير عندما يبرد. يجب أن يقوم علماء المعادن في المسبك بتغطية القالب بالخام المنصهر ، المعروف باسم "وحدة التغذية" ، لتحقيق الشكل المطلوب. يتقلص حديد الدكتايل أقل بكثير من الحديد المرن حيث يتجمد في القالب. هذا الغياب للانكماش يجعل حديد الدكتايل أقل عرضة لتشكيل عيوب داخلية ونقاط ضعف ناتجة عن عملية الصب من الحديد القابل للطرق.
الخصائص
يمكن لعلماء المعادن استخراج عينة اختبار 5 سم من حديد الدكتايل ، 18 إلى 30٪ أطول من الطول الأصلي. من ناحية أخرى ، فإن الحديد القابل للطرق أطول بنسبة 10٪ فقط. يحتوي حديد الدكتايل على "حد مرن" أعلى من الحديد المرن ، مما يعني أنه يمكنه تحمل الأحمال الأعلى ودرجات الحرارة المرتفعة. ومع ذلك ، وفقًا للمسبك الأمريكي كيركباتريك ، فإن الحديد القابل للطرق هو الخيار الأفضل عندما يتعلق الأمر بقولبة الأجزاء الرقيقة أو الصفائح.
كلفة
يستخدم حديد الدكتايل وحدة تغذية معدنية أقل. كما أنه يتطلب تدفئة أقل من الحديد المرن ، وبالتالي يستخدم طاقة أقل. تظهر هذه الاعتبارات أنه من الأرخص بكثير للمصنعين إنتاج حديد الدكتايل بدلاً من الحديد المرن.
الاستخدامات
كلا النوعين من الحديد قوي ودائم وجيد للتشغيل في أشكال جديدة. يستخدم حديد الدكتايل لتصنيع الأنابيب وقطع غيار السيارات ، مثل أعمدة الكرنك ومحاور الشاحنات ومحاور العجلات. الحديد القابل للطرق مناسب تمامًا للحالات التي تحتاج إلى تسطيحها وتطويقها. يستخدمه علماء المعادن بشكل عام لعناصر "الحديد المطاوع" ، مثل الدعامات والبوابات.