× Fa فارسی En English

فروشگاه پکیج ها درباره ما تماس با ما راهنمای ثبت نام ابلاغیه ها و بخشنامه ها
آهن چیست؟ کاربرد و خواص آهن - کامل ترین مقاله آموزشی

آهن و فلزات آهنی

 

در پیرامون ما مملو از قطعات و محصولات فلزات آهنی است. بستگی به سبک زندگی و شغل برخی کم برخی بیش اما آیا تا کنون از خود سوال کرده اید که این محصولات چه پروسه سنگینی را پشت سر گذاشته اند تا به شکلی که امروز ما می بنیم در بیایند. و آیا می‌دانید فلزاتی که در گوشه‌ایی رها شده اند و در اصطلاح ما به آن‌ها ضایعات و آهن قراضه می‌گوییم به نظر از دید ما بی‌ارزش اند چه راه طولانی را در تاریخ طی کرده اند!

اگر می‌خواهید به پاسخ تمام این سوالات برسید تا انتهای این مقاله را دنبال کنید.

 

تاریخچه 

 

 

 در دوره بسیار دور هنوز بشر با استخراج آهن از دل زمین آشنا نشده بوده، پس احتمالا اولین آهنی که توسط انسان های نخستین به کار گرفته شده بود منشا شهاب سنگی داشته است. از آن جایی هم که پدیده برخورد شهاب‌ سنگ به زمین خیلی کم اتفاق می‌افتد، آهن کمیاب و نادر بود.

تقریباً مردم تمام قاره‌ها در یک زمان موفق به کشف طلا، نقره و مس شدند، ولی در مورد آهن قضیه متفاوت است. در ابتدا آهن بسیار گران تمام می‌شد و شاید بتوان گفت حتی از طلا هم گرانتر بود، اغلب اوقات جواهرات آهنی درون قابهایی از طلا نگهداری می‌شدند.

 

ویژگی های آهن

 

آهن با نماد شیمیایی Fe، نام یک عنصر فلزی است. آهن تازه دارای سطحی صاف و نقره‌ای درخشان مایل به خاکستری‌ است. آهن بعد از آلومینیوم، بیشترین فلز موجود در پوسته زمین است. سنگ معدن آهن معمولا به صورت اکسید وجود دارد که با فرآیندهای کاهشی و به کمک کربن (کُک) در دمای بالا و کوره بلند به آهن تبدیل می‌شود. چون آهن خام کارایی خاصی بدلیل نرم بودن و خاصیت اکسید شدن ندارد برای همین از آهن خالص بدست آمده بخش اعظمی تبدیل به فولاد می‌شود و مابقی تبدیل به آلیاژ چدن.

آهن از دیدگاه جرم، بزرگترین عنصر سازندهٔ کرهٔ زمین است. فلزآهن اصلی‌ترین عنصر سازندهٔ هستهٔ بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوسته‌است. فراوانی آهن در سیاره‌های زمین‌سان و دیگر کره‌های سنگی مانند ماه، به خاطر پدیدهٔ همجوشی هسته‌ای در ستاره‌ها است به این معنی که در پروسهٔ همجوشی، آهن آخرین عنصری‌است، که با آزادسازی انرژی پیش از فروپاشی انفجاری آن ستاره به صورت یک نواختر یا ابرنواختر، و پراکندن آهن در فضا ایجاد می‌شود. اکثر آهن پوسته به شکل ترکیبی با اکسیژن به صورت سنگ‌های معدنی اکسید آهن مثل هماتیت و مگنتیت یافت می‌شود.

 

خواص شیمیایی آهن  

 

 

 شاید بتوان گفت که بارزترین خاصیت شمیایی آهن زنگ زدن آن است، زمانی که آهن در مجاورت هوا شروع به اکسید شدن می‌کند، لایه بیرونی اول واکنش داده و مانع از زنگ زدن داخل فلز نمی شود تاجایی که کل فلز خورده شود. به همین دلیل است که آهن خام در طبیعت یافت نمی‌شود. هستهٔ اتم‌ های آهن تقریباً دارای بالاترین انرژی ‌های اتصال در هر نکلئون است. بنابراین آهن با روش همجوشی سنگین ترین و با روش شکافت اتمی سبک ترین عنصری است، که بصورت گرمازایی تولید می‌گردد. خواص مکانیکی آهن و آلیاژهای آن عمدتاً به درجه خلوص آن وابسته است. آهن با درجه خلوص بالا دارای سختی20–30 برنیل است. چگالی آهن 7874 کیلوگرم بر مترمکعب، وزن اتمی آن 55.847 گرم بر مول و دمای جوش آن به ترتیب برابر 2750 درجه سانتیگراد و نقطه ذوب آن برابر 1538 درجه سانتیگراد است.

 

خواص مکانیکی آهن

  

 

خواص آهن بسیار گسترده است اما یکی از خواصی که می‌توان برای آن در نظر در گرفت خواص مکانیکی آن است. گرچه همانگونه که در ابتدا بیان کردیم آهن خام خواص چندانی به علت نداشتن استحکام کافی ندارد.
در خواص مکانیکی آهن میزان سختی آن بیشتر از هر چیزی مد نظر است. در زیر به طور مختصر انواع استحکام مورد نظر را بیان میکنیم:
 
استحکام آهن خام : در مکانیک مواد استحکام یک ماده به صورت توانایی مقاومت در برابر بار وارد شده بدون خرابی یا تغییر شکل پلاستیک تعریف می‌شود.
 
استحکام کششی : استحکام کششی نهایی در آهن خام بسیار متغیر است و به شکلی که کربن در آلیاژ دارد بستگی دارد. درصد بالای کربن آن را نسبتا ضعیف و شکننده می‌کند.
 
استحکام تسلیم : مقدار این استحکام نیز به شکل کربن در آلیاژ بستگی دارد.