موضوعنا اليوم يتناول الفروق بين الحديد والفولاذ، حيث يُعتبر الفولاذ سبيكة تتكون من أكثر من عنصر، وليس عنصرًا واحدًا.
الفروق بين الحديد والفولاذ
تتظهر الاختلافات بين الحديد والفولاذ من خلال مجالات استخدام كل منهما، وفيما يلي سنوضح هذه الفروق بشكل مفصل:
الفروق بين الفولاذ والحديد من حيث التركيب
- الحديد يُعتبر عنصرًا فرديًا، بينما يُصنف الفولاذ كسبيكة تتكون من الحديد والكربون معًا.
- من الممكن خلط الفولاذ مع مجموعة متنوعة من المعادن، مثل الكروم، الذي يمنح الفولاذ خاصية مقاومة الصدأ.
الفروق بين الفولاذ والحديد من حيث القوة والوزن
- يمتاز الفولاذ بقوة أكبر بكثير مقارنة بالحديد.
- يتميز الفولاذ بكثافته العالية.
- تُستخدم الفولاذ كمواد أساسية في مشاريع البناء بسبب خصائصه الاستثنائية.
- بدأ استخدام الفولاذ في البناء بدلًا من الحديد في القرن التاسع عشر بعد التعرف على مميزاته المتفوقة.
- على الرغم من ذلك، فإن الحديد يكون أثقل من الفولاذ، بينما الفولاذ يتحمل الضغط والإجهاد بشكل أفضل.
الاختلافات بين الفولاذ والحديد من حيث المتانة
- متانة الفولاذ منه تجعل استخدامه شائعًا في مجال البناء.
- يمتاز الفولاذ بوجود متانة تجعله غير قابل للتشقق.
- لا يتأثر الفولاذ بالظروف المحيطة كما يتضرر الحديد بسبب العوامل الطبيعية، مثل الأمطار والرياح.
- الفولاذ يُظهر مقاومة أكبر للعفن مقارنة بالحديد.
- يُعتبر الفولاذ مقاومًا للصدأ، وهو ميزة أخرى مقارنةً بالحديد الذي يتعرض للصدأ مع مرور الوقت.
- الفولاذ هو الخيار المثالي للبناء الطويل الأمد، حيث يتحمل الحرارة والضغط بشكل أفضل من الحديد.
الفروق بين الفولاذ والحديد من حيث التآكل
- عادةً ما يكون الفولاذ أقل عرضة للتآكل مقارنةً بالحديد ويُظهر مقاومة أكبر لمشكلة الصدأ والتأكسد.
- يتميز الفولاذ بكونه غير مسامي، مما يُعزز من قدرته على مقاومة التآكل، فهو لا يتأثر بالماء بنفس مدى تأثيره على الحديد.
- إحدى ميزات الفولاذ هو إمكانية التعامل مع مشكلة الصدأ في حال تعرضه للرطوبة.
- يمكن إصلاح الفولاذ إذا تعرض للتآكل باستخدام الدهانات والمواد المقاومة للحريق والمُبيدات الواقية.
الفروق بين الفولاذ والحديد من حيث عمر الخدمة
- سواء الحديد أو الفولاذ، يُعَد كل منهما ذا عمر افتراضي طويل.
- يمكن إعادة تدوير الفولاذ بنسبة 100%، مما يجعله أكثر استدامة.
- كما يُمكن إعادة استخدام الفولاذ مراراً دون فقدانه لصلابته.
- يمكن أيضًا إعادة تدوير الحديد بشكل كامل.
الفروق بين الفولاذ والحديد من حيث المغناطيسية
- الفولاذ يُظهر مغناطيسية أكبر واستقراراً مقارنةً بالحديد.
- هشاشة الحديد تفسر تفوق الفولاذ في الصفات المغناطيسية.
- لذا فإن سبائك الفولاذ تكون مغناطيسية بشكل أكبر من الحديد.
الفروق بين الفولاذ والحديد من حيث التكلفة
- على الرغم من المزايا العديدة للفولاذ، إلا أنه يُعتبر أقل تكلفة نظرًا لتركيبه الأخف.
- كما ساهم ارتفاع الطلب على الفولاذ منذ الثورة الصناعية في خفض تكاليف إنتاجه.
- معروف أيضًا أن المعدات المستخدمة في إنتاج الحديد أكثر تكلفة مقارنة بمعدات إنتاج الفولاذ.
الفروق بين الفولاذ والحديد من حيث الاستخدام
- يُفضل الفولاذ بشكل ملحوظ في الاستخدامات الهندسية المعمارية، حيث يعتمد عليه المهندسون في تصميم مشروعاتهم.
- يتميز الفولاذ بسهولته في الثني والتشكيل، مما يجعله ملائمًا لمختلف التصاميم.
- الحديد يكون أكثر فائدة وسهولة في الاستخدام عند دمجه مع مواد أخرى.
- كان استخدام الحديد شائعًا في العصر الفيكتوري من قبل المهندسين المعماريين، وما زال يُستخدم حتى اليوم، خاصة في التفاصيل الزخرفية للبناء.
ما هي خصائص الحديد؟
بعد استعراض الفروق بين الحديد والفولاذ، دعونا نستعرض خصائص الحديد فيما يلي:
- الحديد يُعتبر واحداً من أكثر العناصر وفرة في الطبيعة.
- يحتل الحديد المرتبة الرابعة بين العناصر الطبيعية ويُعد من أقدم المعادن المكتشفة.
- الحديد عنصر كيميائي يتمتع بخواص التشكيل والطرق، مما يجعله مستخدمًا في العديد من الصناعات.
- تشكل النيازك التي تسقط على الأرض ما يُقارب 90% من تكوين الحديد.
- يُصنف الحديد كمكون أساسي للقشرة الأرضية.
- يرمز الحديد في الجدول الدوري بالرمز: Fe.
- الوزن الذري للحديد هو: 55.847.
- درجة انصهار الحديد حوالي 1535 درجة مئوية.
- درجة غليان الحديد تبلغ 2750 درجة مئوية.
- الكثافة للحديد حوالي 7.8 غرام لكل سم مكعب.
- الرقم الذري للحديد هو 26.
- الوزن النوعي للحديد يبلغ 7.86.
ما هي خصائص الفولاذ؟
أما بالنسبة لخصائص الفولاذ، فتعتمد على تركيبته كسبيكة، وليس عنصرًا كما ذكرنا سابقًا. ومن أهم خصائصه:
- يتكون من مجموعة من العناصر، بما في ذلك الحديد والكربون.
- كلما زادت نسبة الكربون في الفولاذ، زاد أداء سبيكة الفولاذ.
- يوجد العديد من الأنواع المختلفة للفولاذ، مثل الفولاذ المطاوع والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الزهر والفولاذ اللولبي.
- لا يحتوي الفولاذ على رمز في الجدول الدوري لأنه ليس عنصرًا، بل مركب.
- كثافة الفولاذ تتراوح بين 7.7 إلى 8.1 (كغ/سم³).
- صلابة الفولاذ تتراوح بين 9 إلى 27 (k/6-10).
- التوصيل الحراري للفولاذ يتراوح من 11.2 إلى 48.3 (واط/متر كيلفن).
- عوامل المرونة للفولاذ تتراوح بين 190 إلى 210 جيجا باسكال.
