وجود المعادن في الحديد والفولاذ

2009 الموسوعة العلمية للصخور والمعادن

KFAS

المعادن في الحديد والفولاذ علوم الأرض والجيولوجيا

يعني استخلاص الحديد من الخام صهره في فرن عالِ (فرن صهر المعادن، blast furnace) – بتسخينه حتى ينفد الفلز المصهور ، مخلّفاً وراءه المعادن الأخرى .

ومع ذلك ، فحتى حينها لا يكون الحديد نقياً . فالحديد الغُفل أو الزَهر (pig iron) الناتج من الفرن العالي يتألف من الحديد بنسبة 93 في المائة فقط و4 في المائة من الكربون ومقادير ضئيلة من مواد أخرى متعددة.

ويُحيله التكرير الإضافي إلى حديد صب (حديد زهر مصبوب ، cast iron) يحتوي على كربون بنسبة 2-3 في المائة وعلى سيليكون بنسبة 1-3 في المائة.

ويجعل كُل الكربون والسيليكون الحديد أكثر هشاشة من أن يُطرق إلى أشكال مع أنه قابل للسبك (صبّه في قوالب رملية).

والحديد المطاوع أو المطروق (wrought iron) هو حديد نقي تقريباً سُحب منه معظم الكربون بحيث يمكن ليّه وتشكيله إلى مواد مثل الأسيجة (القضبان).

وما يثير الاهتمام مع ذلك أنه يمكن تقسية الحديد الخالص بإضافة "الشوائب" الصحيحة ، ومنها الكربون ، لصناعة الفولاذ ، وهي مادة اكتشفت لأول مرّة في الهند منذ 2000 سنة خلت.

والفولاذ الكربوني (carbon steel) هو أوسع أنواع الفولاذ استخداماً ويحتوي على كربون بنسبة 1 في المائة.

وقد يح توي الفولاذ الطروق (mild steel) المستخدم في هياكل السيارات على كربون بنسبة 0,25 في المائة . ويحتوي الفولاذ العالي الكربون المستخدم في الأدوات على كربون بنسبة 1,2 في المائة

ويمكن صناعة سبائك (alloys) فولاذ أخرى بواسطة إضافة مقادير ضئلمن فلزات أخرى لتمنحها خصائص معينّة .

ويصنع الكروم الفولاذ المقاوم للصدأ (stainless steel) (الذي يكسو قوس غايتواي الشهير في سانت لويس في الولايات المتحدة الأميركية، الصورة).

وتعطي معادن المنغنيز والكوبالت والفاناديوم القوة لسبائك الفولاذ ، فيما يعطي الموليبدنوم خاصية مقاومة الحرارة، والنيكل خاصية مقاومة التآكل .