آهن و فولاد پر کاربردترین ماده در صنایع گوناگون بویژه صنعت ساختمان می‌باشد. سنگ آهن تحت فرآیندهای متفاوتی به فولاد تبدیل می‌گردد و مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این دانشنامه با اشاره به اصلی‌ترین تفاوت آهن و فولاد کاربرد و ویژگی هر کدام نیز بررسی خواهد شد.
فهرست مطالب
آشنایی با سنگ آهن
سنگ آهن یکی از منابع طبیعی مهم و پرکاربرد است. در گذشته از سنگ آهن به صورت خام استفاده می‌شد اما امروز این ماده با ارزش تحت عنوان آهن، فولاد، چدن و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در واقع آهن، فولاد و چدن از مشتقات سنگ آهن به حساب می‌آیند. قدمت آهن به سالیان سال پیش یعنی حدود 1400 سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد. برخی آثار به جای مانده از آن زمان در ارمنستان کنونی به خوبی این موضوع را تایید می‌کند.
بخوانید: آشنایی با آهن، فولاد و چدن | بررسی کاربرد و تفاوت هر یک از آنها
آهن پرمصرف‌ترین فلز دنیاست و اصلی‌ترین دلیل هم قیمت مناسب و استحکام بسیار بالای آن است. به طوری که تقریبا تمام سازه‌‌های دنیا با استفاده از آهن آلات و مقاطع ساخته شده از مشتقات آهن ساخته شده‌اند. میزان مقاومت و کیفیت آهن به درجه خلوص آن بستگی دارد. از آنجایی که سنگ آهن ناخالصی‌‌هایی به همراه دارد مهم است که محصول نهایی چقدر خالص باشد و چگونه و توسط کدام فرآیند خالص شود.
در واقع زمانی که ناخالصی‌‌ها از سنگ آهن جدا می‌شوند و افزودنی‌هایی به آن اضافه می‌شود، آلیاژهای مختلف را تشکیل می‌دهند. به بیان ساده‌تر آلیاژها ترکیبی از فلز با ماده ای دیگر هستند که ممکن است فلز آهنی یا غیرآهنی باشد.
به عنوان مثال هنگام ذوب آهن با حذف کردن گوگرد و فسفر محصول نهایی به چدن تبدیل می‌شود. همین طور فولاد آلیاژی متشکل از آهن و کربن است. در حالی که فلز آهن تنها از سنگ آهن تولید می‌شود.
بنابراین یکی از موارد تفاوت آهن و فولاد، وجود کربن در عناصر تشکیل دهنده آن است. چدن نیز آلیاژ آهنی است که میزان کربن آن 2.11 الی 4.5 درصد می باشد.
آشنایی با فولاد
میلگرد، تیرآهن و دیگر مقاطع ساختمانی از فولاد تشکیل می‌شوند. این فولاد نامبرده از سنگ آهن حاصل می‌شود؛ فولاد در انواع مختلفی تولید می‌گردد که برای ساخت مصالح فولادی از فولاد نرم استفاده می‌شود، برای آشنایی بیشتر با فولاد نرم بر روی لینک کلیک کنید.
فولاد فلزی متشکل از آهن است که دو هزارم تا دو درصد کربن دارد. این میزان متغیر کربن در فولاد باعث می‌شود استحکام محصول نهایی متفاوت باشد؛ یعنی هرچه میزان کربن فولاد بیشتر باشد استحکام آن نیز بالا می‌رود. با افزایش میزان استحکام فولاد قابلیت جوش پذیری آن کاهش می‌یابد. همین ویژگی‌‌ها باعث کاربرد متفاوت فولاد در موارد مختلف و متنوع می‌شود.
بنابراین فولاد، این فلز پرمصرف باید با میزان کربن مناسبی ساخته شود تا هم مقاومت مناسبی داشته باشد و هم انعطاف پذیری و جوش پذیری بهتری داشته باشد.
تفاوت آهن و فولاد
اصلی‌ترین تفاوت فولاد و آهن را از نظر ساخت می‌توان در میزان کربن آنها دانست. میزان کربن در آهن خام بسیار کمتر است، در حالی که فولاد میزان قابل توجهی کربن نسبت به آهن دارد.
ماکسیمم میزان کربن در فولاد می‌تواند 2 درصد وزن آن باشد. اضافه کردن سایر عناصر در حین تولید فولاد، ویژگیهای محصول نهایی را تغییر می‌دهد. مثلا با اضافه کردن کروم به فولاد می‌توان خاصیت ضد زنگ بودن آن را بهبود بخشید و یا نیکل استحکام فولاد را بیشتر می‌کند.
ضد زنگ بودن
آهن و فولاد از نظر ساختار ویژگیهای متفاوتی نیز دارند. اولین تفاوت آهن و فولاد را می‌توان در قابلیت ضد خوردگی آنها دانست. فولاد خاصیت ضد خوردگی دارد در صورتی که آهن در برابر اکسیژن و آب از خود واکنش نشان می‌دهد به این معنا که اکسید می‌شود و به آن اکسید آهن می‌گویند.
استحکام
دیگر تفاوت آهن و فولاد میزان استحکام آنها می‌باشد. استحکام فولاد نسبت به آهن بسیار بالاتر است. این استحکام در درجه اول به دلیل میزان کربن بیشتر آن می‌باشد و بعد از آن اضافه کردن سایر عناصری مانند نیکل که در افزایش استحکام نقش پر رنگی دارد.
استفاده فولاد در صنایع مختلف براساس استحکام آن است. میزان کربن به سه گروه فولاد با کربن کم، فولاد با کربن متوسط و فولاد با کربن بالا تقسیم می‌شود.
بخوانید: 10 کشور برتر تولیدکننده فولاد در جهان
همچنین وجود سیلیسیم در فولاد از دیگر تفاوت‌‌های فولاد و آهن است. فولاد با داشتن سیلیسیم مقاومت کششی اش افزایش می‌یابد. در حالی که آهن به اندازه فولاد این قابلیت را ندارد.
البته اضافه کردن عناصری مانند منگنز و کروم نیز در افزایش این ویژگی بسیار موثر هستند. این دو ویژگی فولاد را تبدیل به بهترین ماده برای ساخت و ساز می‌کند.
شکل پذیری
فولاد قابلیت شکل پذیری بالایی دارد و بعد از تثبیت نیز استحکام بسیاری بالایی پیدا می‌کند؛ در صورتی که شکل پذیری آهن به اندازه فولاد نیست. تفاوت آهن و فولاد در قابلیت چکش خوری نیز هست. فولاد به دلیل کربن بالا چکش پذیری کمتری دارد و سخت‌تر است. هرچقدر میزان کربن فولاد کاهش پیدا کند نرم‌تر شده و چکش پذیر‌‌‌تر می‌شود اما به همان اندازه استحکامش را از دست می‌دهد و دیگر برای ساخت سازه‌‌های مستحکم مناسب نیست.
دمای ذوب
هرچقدر میزان کربن فولاد بیشتر شود به همان نسبت نیز دمای ذوبش کاهش می‌یابد و ترد می‌شود. آهن به دلیل نداشتن کربن بر خلاف فولاد دمای ذوب بالاتری دارد و به آن اندازه ترد نیست.
جوش پذیری
فولاد کم کربن نسبت به دو گروه دیگر استحکام کمتری دارد، اما به دلیل قابلیت بالایش در جوشکاری یکی از بهترین گزینه‌‌ها برای صنایع خودرو سازی است.
فولاد با کربن متوسط مقاومت کمتری در برابر حرارت دارد اما استحکام آن بیشتر شده است بنابراین از این فولاد بیشتر برای ساخت چرخ دنده، ریل و سازه‌‌هایی این چنین استفاده می‌شود.
در نهایت فولاد با کربن بالا بیشترین استحکام را دارد و در ساخت اره، فنرها و تیغه‌‌ها استفاده می‌شود. این نوع فولاد برای جوشکاری و لحیم کاری انتخاب مناسبی نیست.
در جدول زیر می توانید ویژگیهای آهن و فولاد را به‌صورت یک‌جا مقایسه کنید.
فولاد چه مزیتی بر آهن دارد؟
آهن خالص هیچ کاربردی در هیچ یک از صنایع ندارد و باید با افزودنی‌هایی که به ترکیب آن اضافه می‌شود به ماده قابل استفاده تبدیل گردد. فولاد از جمله مشتقات آهن، چند مزیت مهم و کاربردی نسبت به آهن دارد.
فولاد به دلیل داشتن کربن در محتوای ترکیبات خود مقاومت بسیار زیادی در مقایسه با آهن دارد. همچنین انعطاف پذیری، برشکاری و جوشکاری آن نسبت به آهن بیشتر می‌باشد.
در این دانشنامه تفاوت بین آهن و فولاد از لحاظ ساختار سلولی و فیزیکی بررسی شد، امیدواریم با خواندن آن به سوالات خود پاسخ مناسبی بیابید.
جمع بندی
همان قدر که آهن و فولاد با یکدیگر تفاوت دارند، شباهت‌‌هایی نیز با هم دارند چرا که ذات اصلی هر دو از سنگ آهن است. در واقع بخش عمده فولاد از آهن تشکیل می‌شود. بنابراین طبیعی است که خصلت‌‌های مشابهی داشته باشند. در نهایت هر دوی این فلزات جزو پرکاربردترین فلزات در صنایع مختلف مانند ساخت‌و‌ساز، خودرو سازی و صنعت ساختمان می‌باشند.
برای اطلاع از قیمت آهن و خرید انواع مقاطع آهنی می‌توانید به وبسایت عصرآهن مراجعه کنید و یا با کارشناسان بخش فروش ما از طریق شماره 04133250280 در ارتباط باشید.