أنواع حديد زهر ومميزاته واستخداماته

أنواع حديد زهر Types of cast iron؛ الذي يعتبر من أشهر أنواع الحديد الذي يدخل في صناعة العديد من الأشياء حولنا، ونظراً لأهميته الكبيرة أصبح من الصعب خلو أي بيت من البيوت من حديد الزهر فهناك العديد من الأواني المنزلية المتنوعة المصنوعة من هذه السبيكة، ويجب التنويه أن حديد الزهر يختلف سعره باختلاف نوعه، حيث يتوفر منه أكثر من نوع مختلف.

تعريف حديد زهر

يقصد بحديد زهر أنه سبيكة من الحديد يوجد بها كربون بنسبة تتراوح من 2 إلى 4٪، إلي جانب احتوائه على السيلكون والمنغنيز،  وبعض من أثار الشوائب ومن بينها الفوسفور والكبريت، ويتم صناعة حديد زهر من خلال تقليل خام الحديد في فرن الصهر،  ويتم وضع الحديد السائل عليه بعد أن ينصهر، وبعد ذلك يصب في سبائك تعرف باسم الخنازير، وبعدها يتم إعادة صهر الخنازير مع مجموعة من البقايا ومن بعض عناصر السبائك من خلال الاستعانة بفرن الدست، ومن ثم يتم وضعها في مجموعة من القوالب المختلفة حتى يتم الحصول على أنواع متنوعة من المنتجات. 

أنواع حديد زهر

هناك العديد من أنواع حديد زهر، ويتم إنتاج كل نوع من تلك الأنواع باستخدام تقنيات المعالجة المختلفة، ومن خلال السطور التالية سيتم التعرف على أنواع حديد زهر :

حديد زهر رمادي

حديد زهر رمادي واحد من أنواع حديد زهر، والذي يتميز ببنيته الدقيقة والمصنوعة من الجرافيت، والتي كانت السبب في جعله يتميز باللون الرمادي الغامق، ويرجع السبب وراء وجود الجرافيت في حديد زهر رمادي إلى إضافة السيلكون الذي يثبت الكربون ليكون على شكل جرافيت بدلاً من إضافة كربيد الحديد، ويتميز أيضًا حديد الزهر الرمادي بأنه يحتوي في تركيبه على 2.5 إلى 4 بالوزن كربون، إلى جانب احتوائه على 1 إلى 3 بالوزن من السيلكون، ويتم استخدام هذا النوع في العديد التطبيقات المتنوعة والتي تحتاج إلى صلابة عالية.

حديد زهر أبيض

سمي هذا النوع بحديد زهر الأبيض نسبة إلى لونه الأبيض الذي يميل إلى اللون الأصفر، وذلك بسبب احتوائه على مركبات الحديد التي تعرف باسم السمنتيت، كما يحتوي حديد الزهر في تركيبه على 1.8 إلى 3.6 بالوزن من الكربون، وأيضًا يحتوي على 0.5 إلى 1.9 بالوزن من السليكون، بالإضافة من 1 إلى 2 بالوزن من المنجنيز، ويتميز هذا النوع من الحديد بأنه قاسي وفي نفس الوقت هش، كما أنه يحتوي على نسبة قليلة من السيلكون، وله نقطة انصهار منخفضة وهذا يرجع إلى ترسب الكربون الذي يوجد به مما يؤدي ذلك إلى تشكل جزيئات كبيرة تزيد من صلابته، ومن أكثر ما يتميز به هذا النوع فعليته الكبيرة سواء من حيث التكلفة أو من حيث مقاومته للمواد الكاشطة.

حديد الزهر القابل للطرق

يتميز هذا النوع أنه في الأساس عبارة عن حديد أبيض يتم إخضاعه لما يعرف بالمعالجة الحرارية، مما يؤدي ذلك إلى تحول الكبربيد الموجود به إلى جرافيت، فيتشكل على شكل جزيئات كروية ولكنها غير منتظمة الشكل، وتصل فترة تسخين الحديد ومعالجته لمدة تقدر بيومين، وبعد ذلك يبرد، وفي هذه الحالة يتم ثنيه وتحريكه بناء على الشكل أو الحجم المراد الحصول عليه، ومن أبرز ما يتميز به هذا الحديد أنه مرن ولين، ويمتلك خاصية المتانة ضد الكسر في درجات الحرارة المنخفضة.

حديد الجرافيت المضغوط

يتميز حديد الجرافيت المضغوط بأنه يحتوي على هيكل الجرافيت، وتتميز خصائصه بأنها تجمع بين حديد الزهر الأبيض وحديد الزهر الرمادي، ويتكون هيكله من الميكروكيستالين ومحاط بجموعة من الرقائق الحادة والمترابطة من الجرافيت، ويتم استخدام السبائك حتى يتم إزالة التكوين الكروي للجرافيت، ومن أبرز ما يتميز به قوته وليونته العالية التي تفوق ليونة الحديد الرمادي، كما يمكن من خلاله تعديل تركيب الميكروكريستالين بواسطة المعالجة الحرارية، أو من خلال إضافة السبائك المختلفة له. 

حديد الزهر المرن

حديد الزهر المرن يعد واحد من أنواع حديد زهر، ويحتوي هذا النوع على الجرافيت الذي يتميز بشكل العقد الكروية، ولكنه لا يخضع للمعالجة الحرارية، حيث أنه يصنع من خلال التركيب الكيميائي المحدد، ويتميز هذا النوع بأنه يحتوي على تركيبة تتراوح من 3.2 إلى 3.6 بالوزن من الكربون، ومن 2.2 إلى 2.8 بالوزن من السيلكون، وأيضًا من 1 إلى 2 بالوزن من المنجنيز، وبعض من الكميات القليلة من المغنسيوم، والفسفور وأيضًا الكبريت والنحاس، ويرجع الشكل الكروي لشوائب الجرافيت بسبب وجود المغنسيوم به، ويشتهر هذا النوع بأنه أكثر مرونة من حديد الزهر الأبيض والرمادي، كما أنه يتحمل درجات الحرارة العالية. 

حديد الزهر المبرد

ينتج هذا النوع من خلال إجراء تعديل على مركبات الكربون التي توجد في حديد الزهر الأبيض، فمن خلال التبريد الطبيعي على السطح يتم الحصول على حديد الزهر الأبيض، وعند التبريد البطيء الذي يكون أسفل السطح يتم الحصول على الحديد الرمادي، وعند انخفاض درجة البرودة يصبح الحديد أكثر صلابة، وتزيد نسبة الكربون، ويستخدم الكروم بنسبة تتراوح من 1% إلى 4% حتى يتم التحكم في البرودة، وجعله أكثر صلابة، ويصبح مقاوم للتآكل، كما يعمل ذلك أيضًا على استقرار الكربيد ويمنع من تكون الجرافيت، ولكن عند إضافة الكروم بنسبة تتراوح من 12% إلى 35% يتم إضافة مقاوم التآكل والأكسدة في درجات حرارة مرتفعة.

شاهد أيضًا: أين توجد الأحجار الكريمة وأنواعها وطرق استخراجها

استخدامات حديد زهر

بعد أن تم التعرف على أنواع حديد زهر سيتم من خلال ما يلي التعرف على استخدامات حديد الزهر والتي تختلف باختلاف أنواعه، ومن أشهر تلك الاستخدامات:

• يستخدم حديد زهر الرمادي في الحدافة، المشبعات، وأدوات الطهي المتنوعة، وأيضًا في علب التروس، وقاعدة الآلات، وأيضًا في دواليب تنظيم السرعة، وكتل اسطوانات المحرك.
• يستخدم حديد زهر الأبيض في القبطان الرافعة وأيضًا في الهيكل الداخلي لطواحين الطحن، والعديد من الاستخدامات الأخرى.
• يستخدم حديد الزهر القابل للطرق في التركيبات والمعدات الكهربائية، وأيضًا في الأدوات اليدوية والغسالات، وكذلك المعدات الزراعية، وما نحو ذلك.
• يستخدم حديد الجرافيت المضغوط يستخدم في إطار محركات الديزل، وبطانات الاسطوانات، وأيضًا اسطوانات الفرامل للقطارات.
• يستخدم حديد الزهر المرن في أنابيب البينة التحتية للمياه والصرف الصحي، وأيضًا في المكابح والصمامات والمضخات، وكذلك في أعمدة الحدبات، والكرنك، وحلقة الكباس.

شاهد أيضًا: أشهر أنواع المعادن وخصائصها

مميزات حديد زهر

يمتلك حديد الزهر مجموعة من المميزات الرائعة التي تميزه عن باقي الأنواع الأخرى، ومن بين تلك المميزات ما يلي:

• يتميز بصلابته بشكل كبير مما يدل ذلك على أنه مقاوم للتآكل.
• تكلفة إنتاجه منخفضة للغاية.
• متين ومقاوم للتشوه دون الكسر.
• قادر على امتصاص المادة.
• مرن مما يشير ذلك إلى أنه قادر للرجوع لشكله الطبيعي بعد أن يتعرض للتشوه.
• قوة ضغطه أكبر بثلاثة مرات من الفولاذ دون أن يتعرض للتمزق.
• يحتوي على خصائص مضادة للاهتزاز.
• قدرته على التشوه تحت الضغط دون أن يتمزق.
• إمكانية التغيير والتعديل في خصائصه بكل سهولة دون حدوث تغير كبير في طرق إنتاجه.

عيوب حديد زهر

بعد ذكر أنواع حديد زهر لابد من عرض أبرز العيوب التي تم اكتشافها في حديد الزهر، ومن بينها:

• أكثر عرضة للصدأ.
• قوة شدته ضعيفة.
• وزن هشاشته عالية للغاية.

شاهد أيضًا: ما هو الحجر الاسود؟ مواصفات أول مرة تعرفها عنه

يوجد العديد من أنواع حديد زهر التي يدخل كل منها في مجموعة من الاستخدامات المختلفة والتي تميز كل نوع عن الأخر، كما يمتلك كل نوع من تلك الأنواع مجموعة من المميزات والخصائص، والجدير بالذكر أن حديد الزهر مثله مثل أي نوع من الحديد يمتلك مجموعة من العيوب أيضًا.