ما هي السبائك الحديدية؟

السبيكة عبارة عن خليط أو محلول صلب يتكون من معادن. وبالمثل، فإن السبائك الحديدية عبارة عن خليط من الألومنيوم ممزوجًا بعناصر أخرى مثل المنغنيز أو الألومنيوم أو السيليكون بنسب عالية. تعمل صناعة السبائك على تحسين الخواص الفيزيائية للمادة، مثل الكثافة والتفاعلية ومعامل يونغ والتوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري. لذلك، تظهر السبائك الحديدية خصائص مختلفة لأن مخاليط المعادن المختلفة بنسب مختلفة تظهر مجموعة واسعة من الخصائص. بالإضافة إلى ذلك، فإن صناعة السبائك تغير أيضًا الخواص الميكانيكية للمادة الأم، مما ينتج عنه الصلابة والمتانة والليونة وما إلى ذلك.
منتجات السبائك الحديدية
المنتجات الرئيسية للسبائك الحديدية هي الألومنيوم، الفيروسيليكون، الحديد والنيكل، الحديدوليبدينوم، الحديد التنغستن، الحديدوفانديوم، الحديد المنغنيز، إلخ. يتضمن إنتاج سبيكة حديدية محددة العديد من العمليات التي يجب اتباعها للحصول على الخصائص الفيزيائية والميكانيكية المطلوبة. يمكن للاختلافات الطفيفة في درجة الحرارة أو التسخين أو التركيب أن تنتج سبائك ذات خصائص مختلفة تمامًا. الاستخدامات الرئيسية للسبائك الحديدية هي البناء المدني والديكور والسيارات وصناعة الصلب والمعدات الإلكترونية. تعد صناعة الصلب أكبر مستهلك للسبائك الحديدية لأن السبائك الحديدية تنقل خصائص مختلفة إلى سبائك الصلب والفولاذ المقاوم للصدأ.

الفيروموليبدينوم
غالبًا ما يستخدم الفيروموليبدينوم في إنتاج سبائك الفولاذ لتحسين صلابة الفولاذ وصلابةه ومقاومته للتآكل. يتراوح محتوى الموليبدينوم في الحديدوموليبدينوم عمومًا بين 50% و90%، وتتطلب الاستخدامات المختلفة محتويات مختلفة من الحديدوليبدينوم.

الفيروسيليكون
يحتوي الفيروسيليكون بشكل عام على 15% إلى 90% من السيليكون، مع نسبة عالية من السيليكون. الفيروسيليكون هو مادة سبيكة هامة، وتطبيقه الرئيسي هو إنتاج الصلب. تساعد السبائك الحديدية على إزالة الأكسدة من الفولاذ والمعادن الحديدية. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يحسن أيضًا الصلابة والقوة ومقاومة التآكل. الصين هي المنتج الرئيسي للفيروسيليكون.

فيروفناديوم
يستخدم Ferrovanadium بشكل عام لإنتاج سبائك الصلب لتحسين قوة وصلابة ومقاومة التآكل للصلب. يتراوح محتوى الفاناديوم في الفيروفاناديوم عمومًا بين 30% و80%، وتتطلب الاستخدامات المختلفة محتويات مختلفة من الفيروفاناديوم.

فيروكروم
يتكون الفيروسروم، المعروف أيضًا باسم حديد الكروم، بشكل عام من 50٪ إلى 70٪ من الكروم حسب الوزن. في الأساس، بل هو سبيكة من الكروم والحديد. ويستخدم الفيروكروم بشكل رئيسي في إنتاج الصلب، وهو ما يمثل حوالي 80% من الاستهلاك العالمي.

بشكل عام، يتم إنتاج الفيروكروم في أفران القوس الكهربائي. إن عملية الإنتاج هي في الأساس تفاعل كربوثيرمي، والذي يحدث عند درجات حرارة قصوى تقترب من 2800 درجة مئوية. ويلزم كمية كبيرة من الكهرباء للوصول إلى درجات الحرارة المرتفعة هذه. ولذلك، فإن إنتاجها مكلف للغاية في البلدان ذات تكاليف الكهرباء المرتفعة. المنتجون الرئيسيون للفيروكروم هم الصين وجنوب أفريقيا وكازاخستان.

الحديد التنغستن
يستخدم Ferrotungsten بشكل شائع في إنتاج سبائك الفولاذ لزيادة الصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة درجات الحرارة العالية للصلب. يتراوح محتوى التنغستن في الحديد التنغستن عمومًا بين 60% و98%، وتتطلب التطبيقات المختلفة محتويات مختلفة من الحديد التنغستن.
يتم إنتاج الحديد التنغستن بشكل رئيسي عن طريق صناعة الحديد في الفرن العالي أو طريقة الفرن الكهربائي. في صناعة الحديد بالفرن العالي، يتم وضع الخام المحتوي على التنغستن في الفرن العالي مع فحم الكوك والحجر الجيري لصهره لإنتاج السبائك الحديدية التي تحتوي على التنغستن. في طريقة الفرن الكهربائي، يتم استخدام فرن القوس الكهربائي لتسخين وصهر المواد الخام التي تحتوي على التنغستن لتحضير الحديد التنغستن.

فيروتيتانيوم
يتراوح محتوى التيتانيوم في الحديد التنغستن عمومًا بين 10% و45%. يتم إنتاج الحديد التنغستن بشكل رئيسي عن طريق صناعة الحديد في الفرن العالي أو طريقة الفرن الكهربائي. تعد الصين واحدة من أكبر منتجي الحديد التنغستن في العالم.

استخدامات السبائك الحديدية

إنتاج سبائك الصلب
السبائك الحديدية هي واحدة من المواد الخام الهامة لصنع سبائك الصلب. من خلال إضافة أنواع مختلفة من السبائك الحديدية (مثل الفيروكروم، والحديد المنغنيز، والحديد الموليبدينوم، والفيروسيليكون، وما إلى ذلك) إلى الفولاذ، يمكن تحسين خصائص الفولاذ، مثل تحسين الصلابة والقوة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل وما إلى ذلك، مما يجعل الفولاذ أكثر مناسبة لمختلف المجالات الهندسية والتصنيعية.
إنتاج الحديد الزهر
الحديد الزهر هو مادة صب شائعة، وتلعب السبائك الحديدية دورًا مهمًا في إنتاج الحديد الزهر. إن إضافة نسبة معينة من السبائك الحديدية يمكن أن يحسن الخواص الميكانيكية، ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل للحديد الزهر، مما يجعله أكثر ملاءمة لتصنيع الأجزاء الميكانيكية، وقطع غيار السيارات، وخطوط الأنابيب، وما إلى ذلك.

مجال انتاج الطاقة
تُستخدم السبائك الحديدية أيضًا في صناعة الطاقة، مثل المواد الأساسية لمحولات الطاقة. تتمتع سبائك الحديد بنفاذية مغناطيسية جيدة وتباطؤ منخفض، مما يمكن أن يقلل بشكل فعال من فقدان الطاقة لمحولات الطاقة.

مجال الطيران
يعد تطبيق السبائك الحديدية في مجال الطيران مهمًا جدًا أيضًا، مثل صناعة الأجزاء الهيكلية وأجزاء محركات الطائرات والصواريخ، والتي تتطلب أن تتمتع هذه الأجزاء بخصائص مثل الوزن الخفيف والقوة العالية ومقاومة درجات الحرارة العالية.

الصناعة الكيميائية
في الصناعة الكيميائية، غالبا ما تستخدم السبائك الحديدية كحاملات محفزة في تفاعلات التخليق العضوي، وتنقية الغاز وغيرها من العمليات.

صهر المواد
يمكن أيضًا استخدام بعض السبائك الحديدية في تحضير المواد المقاومة للحرارة لتحسين مقاومة المواد لدرجات الحرارة العالية. غالبًا ما يتم استخدامها في تصنيع المواد المقاومة للحرارة في صناعات مثل صناعة الحديد وصناعة الصلب.