تفاوت آهن و فولاد و کاربرد آن ها در صنعت و ساختمان سازی

آهن و فولاد دو فلز پرمصرف در صنعت هستند که استفاده از آن ها به حدی رایج شده است که این روزها  آن ها را عنصری بدیهی می دانیم. در مقاله تفاوت آهن و فولاد ،به تعریف، انواع و کاربردهای این دو فلز پرداخته ایم .
اهمیت این فلزات به حدی است که بشر حداقل 2000 سال است که از آن ها استفاده می کند ، به گونه ای که تمام دوره های تاریخ بشر را با نام آهن و فولاد نام گذاری کرده اند.

چرا دانستن تفاوت آهن و فولاد مهم است؟

تفاوت آهن و فولاد ، در میان اقشار مختلف جامعه ، حتی بعضی از کسانی که روزانه با انواع فلزات آهنی سروکار دارند ، به درستی تشخیص داده نشده ، به گونه ای که به انواع فولادهای مختلف ، به غلط ، آهن گفته می شود.

بارزترین تفاوت آهن و فولاد

اطلاع از مهم ترین تفاوت آهن و فولاد ، در این موضوع است که آهن یک عنصر طبیعی که یه صورت سنگ آهن در طبیعت یافت می شود ولی فولاد یک آلیاژ آهنی است که با توجه به نیاز بشر ، از فرآوری کردن آهن خام ، به دست می آید.

آهن چیست؟

سنگ آهن چهارمین عنصر رایج در هسته، پوسته و سایر لایه های زمین از نظر وزن است. آهن فلز بسیار مهمی است، زیرا به پیشبرد تمدن بشری در طول تاریخ کمک کرده و هنوز هم تا به امروز در بسیاری از فرآیندهای تولید انواع آلیاژهای آهنی از آن استفاده می‌شود. آهن یک ماده معدنی بسیار متنوع است که در تمام صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
در بحث تفاوت آهن و فولاد باید توجه داشته باشیم که آهن خالص و تصفیه شده یک ماده سفید مایل به نقره ای با خواص مکانیکی پایین تر است زیرا بسیار نرم و شکننده است. با وجود خواص مکانیکی ضعیف، آهن خالص دارای هدایت حرارتی و الکتریکی عالی و خواص مغناطیسی استثنایی است. با این حال، آهن خالص بسیار مستعد اکسیداسیون است، زیرا با اکسیژن هوا به سرعت ترکیب می‌شود و این امر یافتن آهن به شکل خالص آن را بسیار دشوار می‌کند.

انواع آهن

همانطور که قبلاً گفته شد، آهن خالص واقعاً مفید نیست، زیرا بسیار نرم و واکنش پذیر است. با این حال، هنگامی که با فلزات و غیرفلزات دیگر آلیاژ می شود، خواص آن به شدت افزایش می یابد. بنابراین، تمام موادی که مردم به طور گسترده از آن ها به عنوان آهن یاد می کنند، در واقع انواع مختلفی از آلیاژهای مبتنی بر آهن هستند. چندین نوع آهن وجود دارد:

آهن خام

آهن خام آهنی است که به شکل اولیه و خام آن را به شکل بلوک یا همان شمش در می آورند . به آهن خام در زبان انگلیسی آهن خوک (Pig Iron) هم گفته می شود

چدن

چدن آلیاژی از آهن با محتوای کربن بسیار بالا است . برای تولید آن ؛ آهن ذوب می شود، در قالب ریخته می شود و اجازه داده میشه تا سرد و سفت شود.

آهن فرفورژه

آهن فرفورژه دارای محتوای کربن کمتر و ناخالصی های فراوانی است که آن را نرم تر از چدن می کند و ابن امکان را فراهم میکند که فلز ،دوباره گرم شده و شکل دهی شود.

تاریخچه تولید آهن

آهن بدون شک برای جهان باستان شناخته شده بود و یکی از اولین نمونه ها ، مهره های ساخته شده از سنگ آهن شهاب سنگی است که قدمت آن به 3500 سال قبل از میلاد مسیح برمی گردد. بشر به دلیل فقدان دانش فنی، آهن را از زمین استخراج نکرد، بنابراین آنها این فلز را با منشاء فرازمینی مرتبط کردند. مصریان تا 2500 سال قبل از میلاد به کار با آهن شهاب سنگی ادامه دادند.

در عین حال نمونه هایی از آهن ذوب شده را می توان در اسمار، بین النهرین و سوریه یافت که قدمت آنها بین 3000 تا 2700 قبل از میلاد است. بین سال های 1200 تا 1500 قبل از میلاد، انسان آهن را ذوب کرد و به احتمال زیاد عمل ذوب آهن در بقیه جهان باستان گسترش یافت و عصر آهن را آغاز کرد.

چدن اولین بار در قرن پنجم قبل از میلاد در چین ظاهر شد اما تا دوره قرون وسطی به ندرت در اروپا استفاده می شد. چدن سرانجام در اواخر قرن هجدهم جایگزین آهن فرفورژه شد، زمانی که استفاده از آن به طور باورنکردنی گسترده شد و توسعه ساخت و ساز، حمل و نقل و صنایع متعدد دیگر را ایجاد و متحول کرد.

فولاد چیست؟

انواع فولاد، ستون فقرات صنعت مدرن و احتمالاً همه کاره ترین آلیاژ مورد استفاده در دنیای مدرن هستند. فولاد، آلیاژی از آهن است که عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده است . کربن یک عنصر غیرفلزی است که به وضوح آهن را از فولاد متمایز می کند. فولاد حاوی 0.002٪ تا 2.14٪ کربن است. کربن فولاد، بیشتر از آهن فرفورژه و کمتر از چدن است.

مسلماً، این مقدار کمی کربن از نظر وزن است، اما باعث پیشرفت فیزیکی قابل توجهی می شود که فولاد را سخت تر و قوی تر از آهن خالص می کند. در ابتدایی‌ترین شکل خود، فولاد معمولاً از آهن و کربن ساخته می‌شود، با آثار ناچیز سایر عناصر – این فولاد کربنی نامیده می‌شود.

با این حال، افزودن عناصر آلیاژی اضافی، مانند کروم، نیکل، منگنز و وانادیوم، می‌تواند خواص آن را افزایش دهد. این نوع فولاد بیشتر در صنعت ساختمان و تولید سخت افزارهای صنعتی استفاده می شود.

انواع فولاد

به عنوان یک آلیاژ، فولاد را می توان با مقادیر متفاوتی از عناصر شیمیایی مختلف تقویت کرد و در نتیجه بیش از 3500 گرید فولادی مختلف به وجود آمده است که هر کدام خواص منحصر به فرد خود را دارند. با این حال، این گریدها معمولاً به چهار نوع مختلف فولاد گروه‌بندی می‌شوند:

فولاد کربن

فولاد کربنی نام خود را به این دلیل گرفت که اساساً از آهن و کربن ساخته شده است و ردپایی بسیار ناچیز از عناصر دیگر دارد. ماده به دست آمده از این ترکیب، بسیار قوی است اما در برابر خوردگی بسیار حساس است. فولاد کربنی بر اساس محتوای کربن آن به فولاد کم کربن یا ملایم، فولاد کربن متوسط و فولاد پرکربن طبقه بندی می شود.

فولاد آلیاژی

فولادهای آلیاژی از اختلاط فولادهای کربنی با عناصر آلیاژی ساخته می شوند که به فولاد کیفیت متمایز می بخشد. این عناصر عبارتند از کروم، کبالت، مولیبدن، نیکل، تنگستن، وانادیم و ردپایی از عناصر آلیاژی دیگر.

فولاد ابزار

فولادهای ابزار به دلیل سختی استثنایی و مقاومت در برابر دمای بالا شناخته می شوند، به همین دلیل است که از فولاد ابزار برای تولید ابزارهای مختلف، از جمله ابزارهایی که انواع دیگر فولاد را برش می دهد، استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ احتمالاً شناخته شده ترین فولاد موجود در بازار و یکی از رایج ترین فولادهای مورد استفاده در صنایع با نیازهای بهداشتی بالا به دلیل مقاومت در برابر خوردگی است. این امر با افزودن حداقل 10 درصد کروم به مخلوط آهن و کربن حاصل می شود و در نتیجه، فولادی مناسب برای هوافضا، تجهیزات پزشکی، کاربردهای مسکونی، ظروف پخت و پز و غیره است.

خواص آهن در مقابل فولاد در مبحث تفاوت آهن و فولاد

اصلی ترین تفاوت آهن و فولاد این است که آهن یک عنصر طبیعی است، در حالی که فولاد آلیاژی از آهن و کربن است . ترکیبی که به طور طبیعی رخ نمی دهد.
فولاد در زمینه های تسلیم و استحکام کششی، قوی تر از آهن است، اما همچنین به طور قابل توجهی سخت تر است. برای کاربردها در صنایع مختلف، فولاد به وضوح یک ماده برتر است. چون ترک نمی‌خورد، تاب نمی‌خورد، نمی‌پیچد، پوسیده نمی‌شود، یا شکافته نمی‌شود.
به غیر از فولاد ضد زنگ و گالوانیزه، در بحث تفاوت آهن و فولاد، همه فولادها نیز مستعد خوردگی هستند، اما از آنجایی که آلیاژهای غیر متخلخل هستند، به آسانی آهن خورده نمی شوند. مشکل خوردگی فولاد، بیشتر با استفاده از یک پوشش محافظ ،کاهش می یابد.
به طور کلی، فولاد  قوی تر و بادوام تر از آهن است و در اکثر موارد و پارامترها، استفاده از فولاد، ارزان تر و موثرتر از استفاده از آهن است.

آهن، فولاد و قابلیت های آن ها

هر دوی این مواد انعطاف‌پذیر، چکش‌خوار و همه‌کاره در کاربردهای مشابهی استفاده می‌شوند، اما فولاد به دلیل خواص ذاتی خود ، جایگزین آهن شده است. با این حال، در نهایت، کاربرد هر یک تا حد زیادی به خواص و دوام مورد نیاز مواد بستگی دارد و درک تفاوت بین این دو در انتخاب فلز مناسب برای پروژه شما بسیار مهم است.

نتیجه گیری کلی از تفاوت آهن و فولاد

تفاوت آهن و فولاد از نظر دوام و خوردگی

انواع فولاد می‌تواند نیرو و گرمای شدید را تحمل کند. فولاد می‌تواند در برابر گرمای زیاد ، عوامل طبیعی مانند باد ،باران و آفتاب مقاومت بالایی از خود نشان دهد. فولاد به مراتب کمتر از آهن در معرض اکسیداسیون (خوردگی) قرار می‌گیرد. به جهت استحکام و پایداری فولاد ، انواع عناصر سازه ای مانند ، تیرآهن و هاش ، میلگرد ، نبشی ، انواع لوله از فولاد ساخته میشود و از آنها در صنعت و ساختمان سازی بهره گرفته می شود

تفاوت آهن و فولاد در انعطاف پذیری و چکش خواری

آهن خام که به دلیل نرمی بالا ، عملا کاربرد سازه ای ندارد ولی ممکن است برای ساخت عناصر فلزی تزئینی به کار گرفته شود. اما فولاد علاوه بر شکل پذیری مناسب، به دلیل سختی و چکش خواری خوب ، در عناصر سازه ای در صنعت و ساختمان سازی به کار می رود

تفاوت آهن و فولاد از نظر هزینه برای استفاده در صنعت و ساختمان سازی

صرف نظر از تفاوت آهن و فولاد از نظر خواص ، ساختار ، ترکیبات و غیره که استفاده از آهن را در صنعت و ساختمان سازی غیرممکن می کند ، از آنجا که فولاد به صورت گسترده ، مصرف عام دارد ، در مجموع استفاده از فولاد ، به صرفه تر است.

آهنک به عنوان اولین فروشگاه اینترنتی آهن ، به صرفه ترین قیمت انواع ساختاری فولاد را در اختیار مشتریان قرار می دهد.
انبار آهنک ، می تواند به عنوان یک منبع مطمئن و به صرفه برای خرید انواع و اقسام فولادهای صنعتی و ساختمانی در نظر گرفته شود.
اگر در مورد خرید انواع فولاد صنعتی و ساختمانی از آهنک ، سوالی دارید ، با کلیک روی تماس با آهنک با کارشناسان آهنک در ارتباط باشید