أنواع الحديد الزهر
يتم إنتاج عدة أنواع من الحديد الزهر باستخدام تقنيات معالجة مختلفة. تشمل هذه الأنواع:
الحديد الزهر الرمادي
يمتلك الحديد الزهر الرمادي بنية دقيقة تحتوي على رقائق من الجرافيت، مما يمنحه لونًا رماديًا داكنًا. يتم إنشاء هذه الرقائق عن طريق إضافة السيليكون، الذي يعمل على تثبيت الكربون في شكل الجرافيت بدلاً من كربيد الحديد. تشتمل تركيبة الحديد الزهر الرمادي على 2.5% إلى 4% كربون و1% إلى 3% سيليكون. هذا هو النوع الأكثر شيوعًا، حيث يتم استخدامه في التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية وقابلية للتشكيل وموصلية حرارية عالية، مثل المكونات المستخدمة في المكاوي والمشعبات وأدوات الطهي وغيرها.
الحديد الزهر الأبيض
يُعرف حديد الزهر الأبيض بلونه الأبيض المائل للأصفر، وذلك لاحتوائه على مركبات الحديد المعروفة بالسمنتيت. تشتمل تركيبة هذا الحديد على 1.8% إلى 3.6% كربون، و0.5% إلى 1.9% سيليكون، و1% إلى 2% منجنيز. ومن المعروف أن الحديد الزهر الأبيض قوي ولكنه هش، مع محتوى منخفض من السيليكون ونقطة انصهار منخفضة، حيث تتشكل جزيئات كبيرة من الكربون، مما يعزز صلابته. يستخدم هذا النوع بشكل فعال في التطبيقات الاقتصادية بسبب مقاومته للمواد الكاشطة، مثل قضبان الرافعة، والهياكل الداخلية لمطاحن الطحن، وما إلى ذلك.
حديد زهر قابل للطرق
يتم تصنيع الحديد الزهر القابل للطرق من الحديد الأبيض الذي تم إخضاعه لعملية معالجة حرارية، مما يتسبب في تحول الكربيد إلى جرافيت، وتشكيل هيكل كروي غير منتظم. وتستغرق معالجة هذا الحديد حوالي يومين حيث يتم تسخينه ثم تبريده، مما يسمح بتشكيله بالأبعاد المطلوبة. ويتميز بخصائصه المرنة وقابلية التشكيل الجيدة، فضلاً عن متانته ضد الكسر عند درجات الحرارة المنخفضة. تستخدم في التركيبات والمعدات الكهربائية، والعدد اليدوية، ومعدات الغسيل، والمعدات الزراعية، وقطع غيار الآلات.
حديد الجرافيت المضغوط
يتميز حديد الجرافيت المضغوط بهيكل جرافيت يجمع بين خصائص الحديد الزهر الأبيض والرمادي. يتكون هيكلها من بلورات دقيقة حول رقائق حادة من الجرافيت، مع استخدام سبيكة الكاليتانيوم للقضاء على التكوين الكروي للجرافيت. إنه يتمتع بقوة شد وليونة أفضل مقارنة بالحديد الرمادي، ويمكن تعديل خصائصه عن طريق المعالجة الحرارية أو إضافة سبائك مختلفة. يستخدم في إطارات محركات الديزل، وبطانات الأسطوانات، وأسطوانات فرامل القطارات، ومشعبات العادم.
حديد زهر مرن
يتكون حديد الزهر المرن بفضل وجود الجرافيت على شكل عقد كروية، دون الحاجة إلى معالجة حرارية، بل يعتمد على تركيبة كيميائية محددة. يحتوي هذا الحديد على 3.2% إلى 3.6% كربون، و2.2% إلى 2.8% سيليكون، و1% إلى 2% منجنيز، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من المغنيسيوم والفوسفور والكبريت والنحاس. ويتميز الشكل الكروي لجزيئات الجرافيت بوجود عنصر المغنسيوم، مما يمنح هذا النوع مرونة أكبر مقارنة بحديد الزهر الأبيض والرمادي، ويجعله مقاومًا لدرجات الحرارة المرتفعة. يتم استخدامه في أنابيب البنية التحتية للمياه والصرف الصحي، وكذلك الفرامل والصمامات والمضخات والأجزاء الهيدروليكية.
الحديد الزهر المبرد
يتم إنتاج الحديد الزهر المبرد عن طريق تعديل مركبات الكربون في الحديد الزهر الأبيض. عندما يحدث التبريد الطبيعي على السطح، يتكون الحديد الزهر الأبيض، في حين يتم إنتاج الحديد الرمادي عندما يتم تبريده ببطء تحت السطح. ومع انخفاض عمق التبريد، تزداد صلابة المنطقة المبردة ويزداد محتوى الكربون. ويستخدم الكروم بمعدل 1% إلى 4% للتحكم في عمق البرودة مما يزيد من الصلابة ويحسن مقاومة التآكل ويثبت الكربيد ويمنع تكوين الجرافيت. عند إضافة الكروم بنسب من 12% إلى 35% فإنه يعزز مقاومة التآكل والأكسدة عند درجات الحرارة المرتفعة.
تعريف الحديد الزهر
يمكن تعريف الحديد الزهر بأنه سبيكة من الحديد تحتوي على ما بين 2% إلى 4% من الكربون، بالإضافة إلى كميات من السيليكون والمنغنيز وبعض الشوائب مثل الفوسفور والكبريت. يتم تصنيعه عن طريق اختزال خام الحديد في الفرن العالي، حيث يُسكب الحديد السائل بعد صهره في سبائك تُعرف باسم الخنازير. يتم بعد ذلك إعادة صهر الخنازير مع البقايا وعناصر السبائك في الفرن العالي قبل إعادة صبها في قوالب لإنتاج مجموعة متنوعة من أنواع المنتجات.