أنواع حديد الزهر
تُعتبر أنواع حديد الزهر متعددة ومتنوعة، حيث يتم إنتاجها باستخدام تقنيات معالجة مختلفة. ومن أبرز هذه الأنواع ما يلي:
الحديد الزهر الرمادي
يتميز حديد الزهر الرمادي (Grey cast iron) ببنيته الدقيقة التي تحتوي على الجرافيت، مما يمنحه لونه الرمادي الداكن. يعود سبب تواجد رقائق الجرافيت فيه إلى إضافة السيلكون، الذي يحفظ الكربون في صورة جرافيت بدلاً من كربيد الحديد. يحوي هذا النوع من الحديد على 2.5 إلى 4% من الكربون و1 إلى 3% من السيلكون، ويُعتبر أكثر أشكال حديد الزهر شيوعًا، حيث يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية، وقابلية جيدة للمعالجة، وكفاءة في التوصيل الحراري مثل: الحدافات، والمشعبات، وأدوات الطهي، وغيرها.
حديد الزهر الأبيض
يُعرف حديد الزهر الأبيض (White cast iron) بلونه الأبيض المائل إلى الأصفر، ويُعزى ذلك لاحتوائه على مركبات الحديد المعروفة بالسمنتيت. يتكون هذا الحديد من 1.8 إلى 3.6% كربون، و0.5 إلى 1.9% سيليكون، و1 إلى 2% منجنيز. ورغم صلابته، إلا أنه هش بعض الشيء، حيث يحتوي على نسبة منخفضة من السيلكون ونقطة انصهار منخفضة. يؤدي ترسب الكربون في الهيكل إلى تشكيل جزيئات كبيرة تُعزز من صلابته. يتميز حديد الزهر الأبيض بتكلفته الفعالة وقوته ضد المواد الكاشطة، ويُستخدم في الأجزاء الثقيلة مثل قضبان الرافعات وهيكل طواحين الطحن.
الحديد الزهر القابل للطرق
الحديد الزهر القابل للطرق (Malleable cast iron) هو نوع خاص يُنتج من حديد أبيض يتم معالجته حراريًا، مما يُحوِّل الكربيد إلى الجرافيت. تأخذ هياكل الكبريد شكل حبيبات كروية غير منتظمة. تستمر فترة التسخين والمعالجة قرابة يومين، وبعدها يتم تبريده، مما يسمح بتشكيله وفق الأبعاد المطلوبة. يُعتبر هذا الحديد أكثر مرونة وليونة من الأنواع الأخرى ومتينًا ضد الكسر في درجات الحرارة المنخفضة. يُستخدم في التركيبات والمعدات الكهربائية، والأدوات اليدوية، والغسالات، وكذلك المعدات الزراعية والتعدين.
حديد الجرافيت المضغوط
يتمتع حديد الجرافيت المضغوط (Compacted graphite iron) بتركيب جرافيتي يجمع بين خصائص حديد الزهر الأبيض والرمادي. يُشكل الهيكل الميكروكريستالي حول رقائق جرافيت حادة مترابطة، ويتم استخدام سبائك مثل التيتانيوم لتعديل التركيب الجرافيتي. يتسم هذا النوع بقوة شد ومرونة أعلى مقارنةً بالحديد الرمادي، كما يُمكن تحسين خصائصه الميكروكريستالية من خلال المعالجة الحرارية أو إضافة سبائك مختلفة. يستخدم في إطارات محركات الديزل، وبطانات الأسطوانات، وأسطوانات الفرامل للقطارات، بالإضافة إلى مشعبات العادم.
حديد الزهر المرن
حديد الزهر المرن (Ductile cast iron) يتميز بوجود الجرافيت في شكل عُقَد كروية، ويُنتج من تركيب كيميائي دقيق دون الحاجة للمعالجة الحرارية. يحتوي على 3.2 إلى 3.6% كربون، و2.2 إلى 2.8% سيليكون، و1 إلى 2% منجنيز، مع كميات ضئيلة من المغنيسيوم والفوسفور والكبريت والنحاس. يُساعد وجود المغنيسيوم في تشكيل الجرافيت على هذه الصورة الكروية. يتميز بمرونته العالية، ما يجعله يتحمل درجات الحرارة المرتفعة. لذا يُستخدم في أنابيب شبكات المياه والصرف الصحي، بالإضافة إلى المكابح والصمامات والمضخات والأجزاء الهيدروليكية.
حديد الزهر المبرد
يتم إنتاج حديد الزهر المبرد (Chilled cast iron) من خلال تعديل مركبات الكربون لحديد الزهر الأبيض. عند التبريد السريع على السطح، يُنتج حديد زهر أبيض، بينما يؤدي التبريد التدريجي تحت السطح إلى إنتاج الحديد الرمادي. مع العمق المتزايد للبرودة، تزداد صلابة المنطقة المبردة ويرتفع محتوى الكربون. يُستخدم الكروم بتركيز يتراوح بين 1% و4% للتحكم في عمق البرودة، مما يزيد من الصلابة ويعزز مقاومة التآكل. عند إضافة الكروم بنسبة 12% إلى 35%، يُكسب الحديد مقاومة أكبر للتآكل والأكسدة عند درجات حرارة عالية.
تعريف حديد الزهر
يمكن تعريف حديد الزهر على أنه سبيكة من الحديد تحتوي على نسبة تتراوح بين 2 إلى 4% كربون، بالإضافة إلى كميات من السيلكون والمنغنيز وآثار من الشوائب مثل الفسفور والكبريت. يتم تصنيعه عبر تقليل خام الحديد في فرن الصهر، ثم يُصب الحديد السائل بعد الصهر في سبائك تُعرف بالخنازير، حيث يتم إعادة صهر هذه الخنازير مع بقايا الحديد وعناصر السبائك في فرن الدست، وإعادة صبها في قوالب لإنتاج أنواع متعددة من المنتجات.
