مقایسه چگالی آهن و انواع فولاد

<p>آهن و فولاد رایج ترین فلزاتی هستند که در صنایع ساختمانی، حمل و نقل و تجاری مورد استفاده قرار می گیرند. کاربردهای این دو فلز به قدری به یکدیگر شبیه است که اکثر مردم نام آن ها را نیز به جای یکدیگر استفاده می کنند و ممکن است حتی آن ها را با هم یکی بدانند و تفاوتی میان آن ها قائل نشوند. علی رغم شباهت های قابل توجه، آهن و فولاد ویژگی های متفاوتی با یکدیگر دارند و نمی توان آن ها را به جای یکدیگر استفاده کرد. هر چند فولاد در واقع خود نوعی آهن است که با عناصر دیگر ترکیب شده است. اما نکته ی جالب است که حتی مقادیر بسیار کم از عناصری که به آهن اضافه می شود می تواند خصوصیات آن را به شدت تغییر دهد. در ادامه این مقاله ما ابتدا توضیحاتی کلی در خصوص آهن و فولاد ارائه می کنیم.&nbsp;</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="iron 99.95.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1650456755515-iron%2099.jpg" alt="iron 99.95" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - آهن با ۹۹.۹۵ درصد خلوص</p> <p>پس از معرفی آهن و فولاد ما مقایسه ای بین چگالی انواع فولاد و آهن انجام خواهیم داد و به این پرسش که آیا فولاد سنگین تر است یا آهن پاسخ می دهیم.</p> <p><strong>آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li><a title="آهن چیست؟" href="#iron">آهن چیست؟</a></li> <li><a title="خواص فیزیکی آهن" href="#physic">خواص فیزیکی آهن</a></li> <li><a title="خواص شیمیایی آهن" href="#chemical">خواص شیمیایی آهن</a></li> <li><a title="انواع آهن" href="#types">انواع آهن</a></li> <li><span id="iron"></span><a href="#steel">فولاد چیست؟</a></li> <li><a title="تفاوت های آهن و فولاد" href="#differ">تفاوت های آهن و فولاد</a></li> </ul> <h2>آهن چیست؟</h2> <p>آهن فلزی واسطه با عدد اتمی 26 است که با نماد Fe نشان داده می شود.&nbsp;آهن چهارمین عنصر فراوان است که هسته داخلی و خارجی زمین را تشکیل میدهد. در واقع حدود ۵ درصد پوسته ی زمین از آهن تشکیل شده است و از نر فراوانی ششمین عنصر فراوان در جهان است. آهن دارای ۴ ایزوتوپ طبیعی ست. آهن به سرعت با اکسیژن هوا ترکیب می شود و تشکیل اکسید می دهد به همین دلیل تقریبا در تمام موارد آن را به صورت سنگ های معدنی اکسیدی مانند هماتیت و مگنتیت می توان یافت.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Iron-symbol-Fe-periodic-table-properties-uses.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1650454251291-Iron-symbol-Fe-periodic-table-properties-uses.jpg" alt="Iron-symbol-Fe-periodic-table-properties-uses" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - نماد آهن</p> <p><span id="physic"></span>آهن به صورت خالص فلزی قوی نیست و کاربرد چندانی نیز ندارد بلکه این آلیاژهای آهن هستند که بسیار توجه قرار دارند. در اصل هر چه آهن خالص کاربرد ندارد آلیاژهای آن مانند فولاد بسیار پرکابرد هستند. به گونه ای که فولاد که یکی از آلیاژهای اصلی آهن است پس از نفت خام پرمصرف ترین ماده در جهان است.&nbsp;</p> <blockquote> <p><a href="https://www.modiranahan.com/article/2872/%D8%A2%D9%87%D9%86-%D8%B3%D9%86%DA%AF%DB%8C%D9%86-%D8%AA%D8%B1-%D8%A7%D8%B3%D8%AA-%DB%8C%D8%A7-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF" rel="nofollow">بیشتر بخوانید: مقایسه چگالی آهن و انواع فولاد</a></p> </blockquote> <h2>خواص فیزیکی آهن</h2> <p>خواص مکانیکی آهن به درجه خلوص آن بستگی دارد. آهن خالص نقره ای مایل به سفید است و به راحتی می توان ان را برش داد. درجه سختی آهن در حالتی که از خلوص بالایی برخوردار باشد 30.20 برنیل است. چگالی آن 7874 کیلوگرم بر مترمکعب، وزن اتمی آن 55.8478 گرم بر مول و دمای <span id="chemical"></span>جوش آن یز 2750 درجه سانتیگراد است.</p> <p>آهن خالص قابلیت چکش خواری بالایی دارد و به راحتی به صورت ورقه یا سیم در می آید. هادی خوب گرما و الکتریسیته است و می تواند مغناطیسی شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Iron_-melting.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1650456817857-Iron_-melting.jpg" alt="Iron_-melting" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - آهن مذاب</p> <h2>خواص شیمیایی</h2> <p><span id="types"></span>آهن خالص به راحتی با اکسیژن هوا ترکیب می شود و یافتن آن به صورت خالص بسیار دشوار است. حتی زمانی که آهن با سایر عناصر ترکیب می شود نیز می تواند قابلیت ترکیب خود با اکسیژن را حفظ کند و به راحتی دچار زنگ زدگی و خوردگی شود. اکسید آهن یک ماده ی نرم به رنگ قهوه ای مایل به قرمز است. آهن می تواند با کربن، گوگرد و سیلیکون نیز واکنش دهد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="padlock-with-rust.jpeg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1650456910890-padlock-with-rust.jpg" alt="iron rust" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۴ - زنگ آهن</p> <h2>انواع آهن</h2> <p>همانطور که ذکر شد آهن خالص بسیار نرم و واکنش پذیر است و از آن نمی توان به فرم خالص استفاده کرد. ماده ای که ما آن را به عنوان آهن می شناسیم در واقع آلیاژهای آهن هستند. این فلز برای افزایش استحکام با سایر عناصر مانند کربن ترکیب می شود و آلیاژهایی را می سازد.</p> <p>رایج ترین انواع آهن عبارتند از:</p> <p><strong>آهن خام:</strong> آهن خام ماده اولیه است به شکل بلوک هایی به نام Pig قالب گیری می شوند. آهن خام بین ۴ تا ۵ درصد کربن دارد و مقادیر متفاوتی از ناخالصی هایی مانند گوگرد، فسفر و سیلیکون در آن و جود دارد.&nbsp;</p> <p><span id="steel"></span><strong>چدن:</strong> چدن دارای محتوای کربن بسیار بالایی ست به همین دلیل از سخت و شکننده است. چدن بین ۲ تا ۳ درصد کربن و مقدار کمی نیز منگنز دارد. سایر ناخالصی های آهن خام مانند گوگرد و فسفر در چدن تا حد قابل توجهی کاهش یافته اند.&nbsp;</p> <p><strong>آهن کار شده:</strong> این نوع آهن دارای مقدار کربن کمتری ست و اغلب از مخلوط کردن آهن با سرباره (ضایعات باقیمانده) ساخته می شود. آهن کار شده از چدن نرم تر است و امکان شکل دهی به آن وجود دارد.</p> <h2>معرفی آلیاژ فولاد</h2> <p>فولاد نوعی آلیاژ آهن است. محتوای کربن کمتری نبست به چدن و آهن کار شده دارد و از عناصر آلیاژی دیگری نیز در ساخت آن استفاده می شود که موجب بهبود خواص آن می گردد. انواع مختلفی از فولاد ساخته شده است که همه آن ها حاوی آهن به عنوان عنصر اصلی و کربن به عنوان عنصر آلیاژی هستند. از انواع مختلف فولاد می توان به دسته فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی اشاره کرد.</p> <p>فولاهای کربنی یک نوع پایه از فولاد است که حاوی 1 درصد کربن است. خود فولادهای کربنی نیز بر اساس مقدار کربنی که در ساخت آن ها به کار رفته است می توانند به انواع کم کربن، کربن متوسط و پرکربن تقسیم بندی شوند. البته در ساختار فولادهای کربنی مقداری از عناصر دیگر نیز وجود دارد <span id="differ"></span>اما درصد این عناصر محدود است و از حد تعریف شده فراتر نمی رود. چنانچه مقدار یک عنصر بیشتر از مقدار مشخصی باشد نوع دیگری از فولاد به وجود می آید که به آن فولاد آلیاژی گفته میشود. فولادهای آلیاژی از عناصر دیگری مانند نیکل، سیلیکون، کروم، مس یا وانادیوم نیز تشکیل شده اند. خواص فولاد آلیاژی به نوع عنصر آلیاژی که در آن استفاده شده است بستگی دارد.&nbsp;</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="SteelRod-copy.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1650456991447-SteelRod-copy.jpg" alt="steel rebar" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۵ - میلگرد فولادی</p> <h2>تفاوت های آهن و فولاد</h2> <p>آهن و فولاد در عین حال که از یک خانواده هستند اما تفاوت های قابل توجهی با هم دارند. یکی از این تفاوت ها نیز در چگالی یا جرم واحد حجم آهن و فولاد است.&nbsp;</p> <p>چگالی یک ماده معیاری ست که به وسیله آن می توان سبک یا سنگین تر بودن واحد حجم آن را سنجید. حال ما می خواهیم بدانیم اگر دو مکعب هم&nbsp; اندازه یکی از آهن و دیگری از فولاد داشته باشیم کدام یک سنگین تر است؟ آهن یا فولاد.</p> <p>در مقایسه وزن آهن و فولاد باید گفت که فولاد گریدهای مختلفی دارد که چگالی آن ها نیز با یکدیگر متفاوت است. اما محدوده چگالی فولادهای مختلف بین 7750 تا 8050 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر است. چگالی آهن خالص برابر 7874 کیلوگرم بر مترمکعب است. بنابراین مشاهده می شود که فولاد می تواند از آهن سبک&zwnj;تر یا سنگین تر باشد و این به نوع و گرید فولاد وابسته است.</p> <p>آهن کار شده نیز نزدیک به آهن خالص است که در آن ناخالصی ها حذف شده است و تنها کربن دارد. آهن کار شده اندکی از آهن خالص سبک&zwnj;تر است و چگالی آن 7750 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد.</p> <p>در خصوص چدن مقدار چگالی آن به میزان کربن و سایر ناخالصی های موجود در ساختار آن بستگی دارد و می تواند بین 6800 تا 7800 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر باشد.</p> <p>فولاد نرم با حدود 0.06 درصد کربن چگالی 7870 کیلوگرم بر مترمکعب دارد که چگالی آن به آهن خالص بسیار نزدیک است.</p> <p>فولاد با کربن بالا (1.5 درصد) چگالی 7840 کیلوگرم بر مترمکعب دارد. از چدن سنگین تر و از فولاد نرم سبکتر است.</p> <p>چگالی استنلس استیل به دلیل آنکه حاوی فلزات مانند کروم است چگالی بالاتر از آهن و در حدود 8000 کیلوگرم بر مترمکعب است.</p>