حضور آهن در زندگی روزمره در حدود 1200 سال قبل از میلاد آغاز شد و طیف وسیعی از کاربردها از ادوات کشاورزی گرفته تا سلاح های جنگی را در بر می گرفت. آهنگرها به حرفه ای حساس تبدیل شدند و با آهن کار می کردند تا خواص آن را تغییر دهند و مواد را به ابزار تبدیل کنند. هر روستا و شهر دارای آهنگری بود که در آن داس، گاوآهن، میخ، شمشیر، شمعدان و غیره تولید می شد.
کشف ارزش آهن به عصر آهن منجر شد که به دلیل غلبه این ماده در کاربردهای اجتماعی و نظامی بود. نقطه عطف دیگری برای فلزات به دنبال خواهد داشت - انقلاب صنعتی روش تولید و تبدیل فلزات به محصولات از جمله آهن را تغییر داد.
انواع آهن
دو نوع عمده آهن تولید می شود: آهن فرفورژه و چدن. در آن ها، چدن شامل خانواده فلزات خود می شود.
فرفورژه
اولین نوع آهنی که آهنگرها تولید و کار می کردند، فرفورژه بود. این تقریباً آهن عنصری خالص (Fe) است که قبل از اینکه با چکش روی سندان کار شود (کار شود) در کوره گرم می شود. چکش زدن آهن بیشتر سرباره را از مواد خارج می کند و ذرات آهن را به هم جوش می دهد.
در طول انقلاب صنعتی و تسریع فعالیت های ساختمانی، کاربرد جدیدی برای آهن فرفورژه کشف شد. استحکام کششی بالای آن (مقاومت در برابر شکستگی در هنگام تنش) آن را برای استفاده برای تیرها در پروژه های ساختمانی بزرگ مانند پل ها و ساختمان های بلند ایده آل کرده است. با این حال، استفاده از آهن فرفورژه برای این منظور تا حد زیادی در اوایل قرن بیستم کنار گذاشته شد، زمانی که محصولات فولادی با عملکرد برتر نسبت به آهن برای کاربردهای ساختمانی توسعه یافتند.
فرفورژه با قطعات تزئینی معروف شده است. کلیساهای قرن 15 و 16 حاوی قطعات آهن فرفورژه ظریفی هستند که توسط صنعتگران ماهر تولید شده اند. در دنیای مدرن، نرده‌ها، درها و نیمکت‌ها هنوز از فرفورژه به عنوان قطعات سفارشی ساخته می‌شوند.
چدن
چدن از ذوب آلیاژهای آهن-کربن که محتوای کربن آنها بیش از 2 درصد است تولید می شود. پس از ذوب، فلز در قالب ریخته می شود. تفاوت اولیه در تولید آهن فرفورژه و چدن این است که چدن با چکش و ابزار کار نمی شود. همچنین تفاوت هایی در ترکیب وجود دارد - چدن حاوی 2-4٪ کربن و آلیاژهای دیگر و 1-3٪ سیلیکون است که عملکرد ریخته گری فلز مذاب را بهبود می بخشد. مقادیر کمی منگنز و برخی ناخالصی ها مانند گوگرد و فسفر نیز ممکن است وجود داشته باشد. تفاوت بین آهن فرفورژه و چدن را می توان در جزئیات ساختار شیمیایی و خواص فیزیکی نیز یافت.
اگرچه فولاد و چدن هر دو حاوی رگه‌هایی از کربن هستند و به نظر مشابه هستند، تفاوت‌های قابل توجهی بین این دو فلز وجود دارد. فولاد حاوی کمتر از 2 درصد کربن است که محصول نهایی را قادر می سازد در یک ساختار ریز کریستالی منجمد شود. محتوای کربن بیشتر چدن به این معنی است که به عنوان یک آلیاژ ناهمگن جامد می شود و بنابراین دارای بیش از یک ساختار میکروکریستالی در مواد است.
این ترکیبی از محتوای کربن بالا و وجود سیلیکون است که به چدن قابلیت ریخته گری عالی را می دهد. انواع مختلفی از چدن ها با استفاده از روش های عملیات حرارتی و فرآوری مختلف از جمله آهن خاکستری، آهن سفید، چدن چکش خوار، چدن داکتیل و آهن گرافیت فشرده تولید می شوند.
پل چدنی
جزئیات طرح چدن از ذوب فلز و ریختن آن در قالب تولید می شود.
آهن خاکستری
آهن خاکستری با شکل پوسته پوسته مولکول های گرافیت در فلز مشخص می شود. هنگامی که فلز شکسته می شود، شکستگی در امتداد تکه های گرافیتی ایجاد می شود که به آن رنگ خاکستری روی سطح فلز شکسته می دهد. نام آهن خاکستری از این ویژگی گرفته شده است.
می توان اندازه و ساختار ماتریسی ورقه های گرافیتی را در حین تولید با تنظیم سرعت خنک سازی و ترکیب کنترل کرد. چدن خاکستری مانند سایر انواع چدن انعطاف پذیر نیست و استحکام کششی آن نیز کمتر است. با این حال، رسانای حرارتی بهتری است و سطح میرایی ارتعاش بالاتری دارد. ظرفیت میرایی آن 20 تا 25 برابر بیشتر از فولاد است و نسبت به سایر چدن ها برتر است. چدن خاکستری نیز نسبت به سایر چدن ها آسان تر است و خواص مقاومت در برابر سایش آن را به یکی از پرحجم ترین محصولات چدن تبدیل می کند.
محصولات Hardscape ما از آهن خاکستری ساخته شده اند. میرایی ارتعاش و مقاومت در برابر سایش ویژگی هایی هستند که این ماده را برای بسیاری از کاربردهای خیابانی مناسب می کند. آهن خاکستری خام همچنین پتینه ای تولید می کند که آن را از خوردگی مخرب حتی در خارج از منزل محافظت می کند.
آهن سفید
با محتوای کربن مناسب و سرعت سرد شدن بالا، اتم های کربن با آهن ترکیب می شوند و کاربید آهن را تشکیل می دهند. این به این معنی است که مولکول های گرافیت آزاد اندکی در مواد جامد شده وجود دارد. هنگامی که آهن سفید بریده می شود، صورت شکسته به دلیل عدم وجود گرافیت سفید به نظر می رسد. ساختار میکروکریستالی سمنتیت سخت و شکننده با مقاومت فشاری بالا و مقاومت در برابر سایش خوب است.
