مجالات استخدام الفولاذ: البناء والنقل والصناعة
الفولاذ من أهم المواد الإنشائية في الصناعة والبناء والنقل والحياة اليومية. فتُصنع منه المنشآت الحاملة وحديد التسليح والأنابيب والمثبتات والأدوات وقطع الآلات وهياكل المعدات والأدوات الطبية ومنتجات كثيرة تتطلب المقاومة وقابلية التصنيع والتكلفة المقبولة.
ما الفولاذ؟
الفولاذ سبيكة من الحديد والكربون لا تتجاوز فيها نسبة الكربون عادةً نحو 2%. وكلما ارتفعت نسبة الكربون أمكن أن يزداد صلاد الفولاذ ومقاومته، لكن لدونته تنخفض ويصبح تشغيله أصعب. وإلى جانب الحديد والكربون، يحتوي الفولاذ على شوائب وعناصر سبائكية مثل المنغنيز والسيليكون والكروم والنيكل والموليبدينوم والفاناديوم وغيرها. ويحدد تركيب هذه العناصر خصائص الفولاذ وصنفه ومجال استخدامه.
يُقدّر الفولاذ لما يجمعه من المقاومة وقابلية اللحام والتشغيل والإصلاح وإمكان إنتاج مواد بخصائص شديدة التنوع. فقد يصلح صنف لكمرة إنشائية، وآخر لأداة قطع، وثالث لأنبوب مقاوم للصدأ أو نابض.
ما أنواع الفولاذ؟
يُقسم الفولاذ بحسب الغرض إلى فولاذ إنشائي وفولاذ أدوات وأنواع خاصة. وبحسب التركيب الكيميائي ينقسم إلى فولاذ كربوني وسبائكي. ويُقسم الفولاذ الكربوني اصطلاحًا بحسب نسبة الكربون إلى منخفض ومتوسط وعالي الكربون.
يحتوي الفولاذ السبائكي على إضافات تكسبه الخصائص اللازمة، مثل مقاومة التآكل والحرارة وزيادة المقاومة وتحمل الاهتراء والصقيع أو تحسين قابلية التصليد. ويُنتج الفولاذ المقاوم للصدأ، مثلًا، بفضل وجود نسبة كافية من الكروم وعناصر أخرى، لكن خصائصه المحددة تعتمد على الصنف وظروف التشغيل.
استخدام الفولاذ الكربوني
تُستخدم أنواع الفولاذ الكربوني على نطاق واسع جدًا. فيُستخدم الفولاذ منخفض الكربون في الصفائح المدرفلة والقطع المشكلة بالكبس والمنشآت الملحومة والهياكل والأغطية والقطع الصغيرة قليلة الحمل والعناصر التي تهم فيها اللدونة وقابلية اللحام الجيدة.
ويُستخدم الفولاذ متوسط الكربون للأعمدة والتروس والمحاور وأذرع التوصيل والحدافات وغيرها من قطع الآلات التي يجب أن تتحمل الحمل بعد المعالجة الحرارية. أما الفولاذ عالي الكربون فيُستخدم للنوابض وصفائح التعليق والأسلاك والسكاكين والمناشير والأزاميل والمطارق وبعض الأدوات التي تهم فيها الصلادة ومقاومة الاهتراء.
ويُستخدم فولاذ الأدوات الكربوني للمثاقب وأقلام القطع وأدوات النجارة وتشغيل المعادن والمقصات والسكاكين وأدوات الحدادة وتجهيزات تشغيل الخشب أو المعدن أو الحجر. وللاختيار الدقيق، يجب دائمًا مراعاة صنف الفولاذ ونظام المعالجة الحرارية وظروف عمل الأداة.
استخدام الفولاذ السبائكي
تُستخدم أنواع الفولاذ السبائكي عندما لا يكون الفولاذ الكربوني العادي كافيًا. فقد تكون أقوى أو أكثر مقاومة للاهتراء أو التآكل أو الحرارة أو الأحمال الصدمية. ويُختار التركيب بحسب المهمة، إذ تحتاج المنشآت والأنابيب وقطع الآلات والمحامل والمثبتات والأدوات الطبية والمعدات الكيميائية إلى أصناف مختلفة.
أهم مجالات استخدام الفولاذ السبائكي:
- إنتاج المعدات الجراحية والطبية؛
- تصنيع الأنابيب غير الملحومة والملحومة كهربائيًا والمشكلة على الساخن وذات اللحام الطولي أو الحلزوني؛
- بناء الجسور والطرق والمنشآت الصناعية والمدنية؛
- بناء السفن والطائرات والنقل بالسكك الحديدية والسيارات؛
- إنتاج المثاقب وقواطع التفريز وقلوظات الثقوب وقوالب القلاوظ وغيرها من الأدوات؛
- تصنيع قطع الآلات الكبيرة والمعقدة؛
- القطع العاملة تحت الاحتكاك والصدمات والأحمال المرتفعة؛
- إنتاج السكاكين وأدوات القطع؛
- الأنابيب والخزانات والعناصر المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
أين يُستخدم الفولاذ؟
يُستخدم الفولاذ في البناء لحديد التسليح والكمرات والأعمدة والجمالونات والقطع المدفونة والمثبتات والقطاعات وعناصر الأسقف والواجهات. وفي صناعة الآلات تُصنع منه الأعمدة والمحاور والهياكل والعجلات المسننة والنوابض والمثبتات وقطع الآليات. وفي الطاقة والصناعات الكيميائية تُستخدم الأنابيب والأوعية والمبادلات الحرارية والصمامات والعناصر المقاومة للصدأ.
وفي الحياة اليومية يوجد الفولاذ في الأواني والأدوات والأجهزة المنزلية والأثاث والأقفال والمثبتات وسكاكين المطبخ والأدوات الصحية. ويرجع انتشاره إلى إمكان إنتاجه بكميات كبيرة وتشغيله بطرق مختلفة واختيار صنف يلبي متطلبات بعينها.
ما الذي يجب مراعاته عند اختيار الفولاذ؟
لا يجوز اختيار الفولاذ بالاعتماد على اسمه العام وحده. فمن المهم معرفة الصنف والمعيار والتركيب الكيميائي والمعالجة الحرارية ونوع المنتجات المدرفلة وظروف اللحام والحرارة والبيئة والحمل ومتطلبات مقاومة التآكل. وتُختار مادة المنشآت والمعدات المهمة وفق المشروع والحساب والمتطلبات المعيارية.
مواد ذات صلة
الأسئلة الشائعة
أين يُستخدم الفولاذ غالبًا؟
يُستخدم الفولاذ في البناء وصناعة الآلات والنقل والطاقة والمثبتات والأنابيب وحديد التسليح والأدوات والمنتجات المنزلية. ويتوقف المجال المحدد على صنف الفولاذ ومقاومته وقابليته للحام ومقاومته للتآكل وظروف التشغيل.
ما الفرق بين الفولاذ الكربوني والسبائكي؟
يكتسب الفولاذ الكربوني خصائصه أساسًا من الحديد والكربون، بينما يحتوي الفولاذ السبائكي على إضافات خاصة مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم والفاناديوم وعناصر أخرى. وقد تزيد هذه الإضافات مقاومة التآكل أو الحرارة أو الاهتراء أو المقاومة الميكانيكية.
لماذا لا يحل الفولاذ المقاوم للصدأ محل الفولاذ العادي دائمًا؟
يقاوم الفولاذ المقاوم للصدأ التآكل بصورة أفضل، لكنه أغلى عادةً، وليس الأنسب دائمًا من حيث المقاومة أو قابلية التشغيل أو اللحام أو ظروف العمل. ولذلك تُختار المادة بحسب المهمة لا بحسب اسمها وحده.