أنواع الحديد الزهر: دليل شامل للتعريف بأنواعه المختلفة

أنواع حديد الزهر

هناك عدة أنواع من حديد الزهر يتم إنتاجها باستخدام تقنيات معالجة متنوعة. تشمل هذه الأنواع ما يلي:

حديد الزهر الرمادي

يتميز حديد الزهر الرمادي (Grey cast iron) بتركيبته الدقيقة التي تحتوي على جزيئات الجرافيت، مما يمنحه لونًا رماديًا داكنًا. يعود سبب وجود رقائق الجرافيت في تركيبه إلى إضافة السيليكون والذي يساعد في تحويل الكربون إلى جرافيت بدلاً من الكربيد. يتألف حديد الزهر الرمادي من 2.5 إلى 4 بالمئة كربون و1 إلى 3 بالمئة سيليكون. يُعتبر الحديد الزهر الرمادي أكثر أنواع حديد الزهر شيوعًا، حيث يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية، مثل أدوات الطهي، المشعبات، والحدافات.

حديد الزهر الأبيض

حصل حديد الزهر الأبيض (White cast iron) على اسمه نتيجة لونه الأبيض المائل إلى الأصفر، والذي يرجع إلى احتوائه على مركبات الحديد المعروفة بالسمنتيت. يتضمن تركيب الحديد الزهر الأبيض من 1.8 إلى 3.6 بالمئة كربون، و0.5 إلى 1.9 بالمئة سيليكون، و1 إلى 2 بالمئة منجنيز. يُعتبر حديد الزهر الأبيض قاسيًا ولكنه هش، ويحتوي على نسبة منخفضة من السيليكون، مما يجعله فعالًا من ناحية التكلفة ومقاومًا للمواد الكاشطة. يُستخدم في العديد من التطبيقات بما في ذلك قضبان الرافعة والهيكل الداخلي لطواحين الطحن.

حديد الزهر القابل للطرق

حديد الزهر القابل للطرق (Malleable cast iron) هو نوع من الحديد الأبيض الذي يتم إخضاعه لعمليات معالجة حرارية لتحويل الكربيد إلى جرافيت. تستغرق عملية التسخين والمعالجة ما يقارب يومين، وبعد ذلك يصبح قابلًا للثني والتشكيل. يمتاز هذا النوع بمرونة وليونة جيدة ومتانة ضد الكسر في درجات الحرارة المنخفضة. تُستخدم هذه المادة في التركيبات الكهربائية، والأدوات اليدوية، والمعدات الزراعية، وأجزاء الآلات.

حديد الجرافيت المضغوط

يتمتع حديد الجرافيت المضغوط (Compacted graphite iron) بهيكل جرافيتي يتميز بمزج خصائص حديد الزهر الأبيض والرمادي. يتكون هذا النوع من هيكل ميكروكريستالي يحاط برقائق حادة من الجرافيت، ويُستخدم أحيانًا سبائك مثل التيتانيوم لتقليل التكوين الكروي للجرافيت. يمتاز بقوة تصل إلى قوة الحديد الرمادي، ويمكن تعديل خصائصه عبر المعالجة الحرارية أو إضافة سبائك متنوعة. يُستخدم في إطارات محركات الديزل وأسطوانات الفرامل والمشعبات.

حديد الزهر المرن

حديد الزهر المرن (Ductile cast iron) يتشكل من وجود جرافيت على شكل عُقد كروية دون الحاجة لعمليات المعالجة الحرارية، بل نتيجة لتركيب كيميائي معين. يحتوي على 3.2 إلى 3.6 بالمئة كربون، و2.2 إلى 2.8 بالمئة سيليكون، و1 إلى 2 بالمئة منجنيز. يتميز بمرونة عالية وقدرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة، ما يجعله مناسبًا للاستخدام في أنابيب البنية التحتية وقطع الغيار الهيدروليكية.

حديد الزهر المبرد

ينتج حديد الزهر المبرد (Chilled cast iron) عن تعديل مركبات الكربون في حديد الزهر الأبيض. عند التبريد العادي على السطح، يتكون الحديد الزهر الأبيض، في حين أن التبريد البطيء يحدث في العمق، مما ينتج الحديد الرمادي. باستخدام الكروم بتركيز من 1% إلى 4%، يمكن التحكم في عمق البرودة لتحسين خصائص الصلابة والمقاومة للتأكسد والتآكل، مما يزيد من استقرار الكربيد داخل التركيبة.

تعريف حديد الزهر

حديد الزهر هو سبيكة من الحديد تحتوي على نسبة تتراوح بين 2% إلى 4% كربون، بالإضافة إلى كميات من السيليكون والمنغنيز وآثار من الشوائب مثل الفسفور والكبريت. يتم إنتاجه من خلال تقليص خام الحديد في فرن الصهر، حيث يُصب الحديد المنصهر بعد التشكيل ويُصلب في قوالب معروفة بلقب “الخنازير”، قبل إعادة صهر هذه الخنازير مع بقايا وعناصر أخرى في فرن الصهر وإعادة صبها لإنتاج أشكال متنوعة من المنتجات.