المواد الحديدية وغير الحديدية

المحتوى

• خصائص المواد الحديدية
• أنواع المواد الحديدية
• أمثلة على المواد الحديدية
• أمثلة على المواد غير الحديدية

عندما تتحدث عن مواد حديديةوغير الحديدية (أو الحديديك) ، يشير إلى المواد المعدنية حصريًا ، وفقًا لوجود أو عدم وجود الحديد كأحد مكوناتها.

باستثناء الحديد النقي (بدرجاته المختلفة) ، معظم المعادن الحديدية هي منتجات من سبائك أو مخاليط من الحديد ومواد أخرى، مثل الكربون. في حين أن المعادن غير الحديدية يمكن أن تكون إما عنصرية (تتكون من عنصر واحد العنصر الذري) أو سبائك أخرى خالية من الحديد.

خصائص المواد الحديدية

تعتبر المواد الحديدية ، رابع أكثر أنواع المعادن شيوعًا في القشرة الأرضية ، وتتميز عن المواد غير الحديدية في توليفة من المقاومة ، المرونة ، التوصيل الرائع للحرارة والكهرباء، وكذلك إمكانية إعادة استخدامها من مسبكها وتزويرها الجديد ، ولكن قبل كل شيء لاستجابتها العالية للقوى المغناطيسية (المغناطيسية الحديدية).

بفضل هذا الأخير ، يمكن فصل المواد الحديدية عن المواد غير الحديدية في النفايات البلدية باستخدام إجراءات الفصل المغناطيسي.

هذا هو السبب في أنها مطلوبة بشدة على المستوى الصناعي في جميع أنحاء العالم ، حيث تشكل ما بين 1 و 2 ٪ من جميع النفايات المنزلية (خاصة علب الطعام) ، نظرًا لسعره المنخفض نسبيًا وقدرته العالية على صناعة السبائك مع المعادن الأخرى لاكتساب سمات جديدة وتحسين خصائصها.

أنواع المواد الحديدية

تدخل جميع المعادن الحديدية في أحد هذه الأنواع الثلاثة ، وفقًا للعناصر المكونة لها:

• حديد نقي وحديد ناعم. بكميات قليلة جدًا من الكربون أو ، على الرغم من ندرتها ، في حالة نقاء.
• فولاذ. سبائك الحديد والمواد الأخرى (الكربون والسيليكون بشكل أساسي) ، حيث لا تتجاوز المادة الأخيرة فيها 2٪ من المحتوى.
• المسابك. مع وجود الكربون أو المواد الأخرى بنسبة أكبر من 2٪.

أمثلة على المواد الحديدية

1. حديد نقي. هذه المواد ، وهي واحدة من أكثر المواد وفرة على هذا الكوكب ، هي معدن الرمادي الفضي للقدرة المغناطيسية وصلابة كبيرة و كثافة. يعتبر نقيًا عندما يتكامل في 99.5٪ من ذرات العنصر نفسه ، ومع ذلك ، فإنه لا يكون مفيدًا جدًا نظرًا لخصائصه. هشاشة (إنه هش) ، ونقطة انصهاره العالية (1500 درجة مئوية) وأكسدة سريعة في ظل الظروف العادية.
2. حديد حلو. أيضا يسمى الحديد المطاوعيحتوي على نسبة منخفضة جدًا من الكربون (أقل من 1 ٪) وهو أحد أنقى أنواع الحديد التجارية الموجودة. يفيد في صناعة السبائك والتزوير ، وذلك بعد تسخينه إلى درجات حرارة عالية جدًا وطرقه على الساخن ، حيث يبرد ويتصلب بسرعة كبيرة.
3. الكربون الصلب. يُعرف باسم فولاذ البناء ، وهو أحد المشتقات الرئيسية للحديد المنتج في صناعة الصلب وواحد من أكثر المنتجات استخدامًا في العالم. يتم إنتاجه من الخليط مع الكربون بنسب متغيرة: 0.25٪ في الفولاذ الطري ، 0.35٪ في شبه الحلو ، 0.45٪ في شبه الصلب و 0.55٪ في الصلب.
4. صلب السيليكون. يُطلق عليه أيضًا الفولاذ الكهربائي أو الفولاذ المغناطيسي أو الصلب للمحولات ، والذي يكشف بالفعل عن الصناعة الأكثر استخدامًا فيها ، فهو نتاج سبيكة حديد بدرجة متغيرة من السيليكون (من 0 إلى 6.5٪) ، بالإضافة إلى المنغنيز و ألمنيوم (0.5٪). فضيلتها الرئيسية هي وجود مقاومة كهربائية عالية جدًا.
5. ستانلس ستيل. سبيكة الحديد هذه تحظى بشعبية كبيرة ، نظرًا لمقاومتها العالية للتآكل وعمل الأكسجين (أكسدة) ، منتج تصنيعه من الكروم (10 إلى 12٪ كحد أدنى) ومعادن أخرى مثل الموليبدينوم والنيكل.
6. الصلب المجلفن. هذا هو الاسم الذي يطلق على الحديد المغطى بطبقة من الزنك ، والذي ، لكونه معدنًا أقل قابلية للتأكسد ، يحميه من الهواء ويؤخر بشكل كبير تآكله. هذا مفيد للغاية لصنع أجزاء الأنابيب وأدوات السباكة.
7. فولاذ دمشق. من المفترض أن يكون أصل هذا النوع المحدد من السبائك في الشرق الأوسط (مدينة دمشق السورية) بين القرنين الحادي عشر والسابع عشر ، عندما كانت السيوف المصنوعة من هذه المادة تحظى بتقدير كبير في أوروبا ، بسبب صلابتها الكبيرة وحافتها "الأبدية تقريبًا". . لا يزال هناك جدل حول ماهية التقنية المستخدمة للحصول عليها في ذلك الوقت ، على الرغم من أنه تم تكرارها اليوم لمجموعة واسعة من السكاكين وأدوات التقطيع الحديدية.
8. صلب "ووتز". يتم الحصول على هذا الفولاذ تقليديًا عن طريق خلط نفايات الحديد (خام أو حديد خام) مع فحم نباتي وزجاج ، في أفران عند درجات حرارة عالية. تحتوي هذه السبيكة على العديد من الكربيدات التي تجعلها صلبة وغير قابلة للتشوه بشكل خاص.
9. مسابك الحديد. هذا هو الاسم الذي يطلق على السبائك التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون (عادة ما بين 2.14 و 6.67٪) والتي يتعرض لها الحديد ، للحصول على مواد ذات كثافة وهشاشة أعلى (حديد الزهر الأبيض) أو أكثر استقرارًا وقابلية للقطع (الحديد الزهر) اللون الرمادي).
10. بيرمالوي. سبيكة مغناطيسية من الحديد والنيكل بنسب مختلفة ، تتميز بنفاذية مغناطيسية عالية ومقاومة كهربائية ، مما يجعلها مثالية لصنع المستشعرات والرؤوس المغناطيسية والأدوات الأخرى في الصناعة.

أمثلة على المواد غير الحديدية

1. النحاس. بالرمز الكيميائي Cu ، فهو أحد عناصر الجدول الدوري. إنه معدن مطيل وجهاز إرسال جيد للكهرباء والحرارة ، وهذا هو سبب استخدامه بكثرة في الاتصالات وليس كثيرًا في المهام التي تتطلب المتانة.
2. الألومنيوم. يعتبر الألومنيوم أحد أكثر المعادن شيوعًا في الوقت الحاضر ، وهو موصل كهربائي وحراري رائع ، نظرًا لكثافته المنخفضة وخفته وأكسدته المنخفضة ، فضلاً عن سُميته المنخفضة للغاية ، مما يجعله مثاليًا لصنع أوعية الطعام.
3. تين. يستخدم بشكل شائع لحماية الفولاذ من الأكسدة ، وهو معدن كثيف ذو لون ساطع ، وعند ثنيه ، ينبعث منه أزمة تسمى "صرخة القصدير". إنه ناعم جدًا ومرن في درجة حرارة الغرفة ، ولكن عند تسخينه يصبح هشًا وهشًا.
4. الزنك. يتميز بمقاومة عالية للصدأ والتآكل ، ولهذا السبب غالبًا ما يستخدم في عمليات الجلفنة ، هذا العنصر خفيف الوزن وغير مكلف ، وهذا هو سبب ارتفاع الطلب الصناعي عليه اليوم.
5. نحاس. إنها سبيكة من النحاس والزنك (تتراوح بين 5 و 40٪) ، مما يحسن من قوة الشد لكلا المعدنين دون إزالة خفتهما وكثافتهما المنخفضة يستخدم على نطاق واسع في تصنيع الأجهزة وأجزاء وأدوات السباكة بشكل عام.
6. برونزية. مع سبيكة أساسها النحاس وإضافة 10٪ من القصدير ، يتم الحصول على هذا المعدن الأكثر مقاومة من النحاس والمطاط للغاية ، والذي لعب دورًا مهمًا للغاية في تاريخ البشرية ، لدرجة إعطاء اسمه إلى عصر الحضارة. يتم استخدامه في التماثيل وقطع الملحقات والمفاتيح ، من بين آلاف الاستخدامات الأخرى.
7. المغنيسيوم. يتواجد هذا العنصر المعدني بكثرة في قشرة الأرض ويذوب في مياه البحر ، ويشكل أيونات معينة ضرورية للحياة على الكوكب ، على الرغم من حقيقة أنه لا يوجد عادة في حالة حرة في الطبيعة ، ولكن كجزء من مركبات أكبر. يتفاعل مع الماء وهو شديد الاشتعال.
8. التيتانيوم. أخف من الفولاذ ، ولكنه أيضًا أكثر مقاومة للتآكل وهذه الصلابة ، فهو معدن وفير بطبيعته (ليس في حالته النقية أبدًا) ولكنه مكلف بالنسبة للإنسان ، لذلك لا يستخدم على نطاق واسع. يتم استخدامه بكثرة في صناعة الأطراف الاصطناعية الطبية.
9. نيكل. عنصر كيميائي معدني آخر ، أبيض فضي ومرن ، صلب ، مقاوم للأكسدة ، وعلى الرغم من أنه ليس حديديًا ، إلا أنه يتمتع بخصائص مغناطيسية ملحوظة للغاية. إنه أيضًا جزء مهم من العديد مركبات العضوية مهم للغاية.
10. ذهب. من المعادن الثمينة الأخرى ، ربما الأكثر شهرة والأكثر طلبًا نظرًا لتقديرها التجاري والاقتصادي. لونه أصفر لامع وهو عنصر مطيل وقابل للطرق وثقيل يتفاعل مع السيانيد والزئبق والكلور والمبيض.

يمكن أن تخدمك: أمثلة على المواد القابلة للطرق