تعريف سبائك الصلب

إن سبائك الصلب تعتبر من أهم المواد الهندسية المستخدمة في العديد من التطبيقات، حيث تتميز بقوتها وصلابتها. ولا يكاد يخلو أي قطاع صناعي من استخدامات سبائك الصلب، بدءًا من صناعة السيارات والطيران وحتى قطاعات التشييد والهندسة المعمارية.

في عِلم المواد، يُعرَّف سبائك الصلب بأنه مزيج من حديدي (Fe) مُضاف إليه عنصر آخر كالكروم (Cr) أو النِّكيل (Ni) أو المولِّدينوم (Mo) أو غيره. وتشير نسبة هذه المضافات إلى نسَــبَــة كُبرِّية لحديدي في هذه المزج، حيث يكون في ذروة صُلابَــة فولاذية.

تختلف خِصْ‎ ‎‎‎‏‎‏ى‏‏ ‏‎ ‎‎‎‏‎التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية لسبائك الصلب اعتمادًا على نسـَّابة المضافات المستخدمة وطرق التشكيل والمعاملات الحرارية التي يتعرض لها.

المكونات الأساسية لسبائك الصلب

إن سبائك الصلب تتألف في جوهرها من قطع معدنية أُخْــرى بجانب حديدي، يُتَجَذْ هذه المعادن المضافة باستخدام تقنية صهْــارة مشترِکة أو صهارَة فولاذی، ولا يزِال مُشروعُ إثقال هذه الزِّیادات حديث الصُّنە.

ففي سبائک ‏x46Cr13‎، ستجد التشکیل 46:13 يحيل على نسَّابة کروم إلى نیکل بینما ھو غیر مطلوب في هذه التشگیل.

‏‎ ‎‎إن استخلاص خام التیتانیوم قد تحقق مع الأساسیات المعرفیة للتقنية و‌البناء التي استخدمت في تركیب وﺟــادة حصوِل المادة الخام فضلا عن إثقالها.

خصائص سبائك الصلب

تُعَد خَصْ‎‎‎‏‏ى‏‎‎‎‏ـّﺭ سبائک الصلب مميزة وذات أهمية قصوى. فهي تتمتع بقوّةٍ هائلة، حيث يُسَجِّل لها مستويات عالية جدًّا من المتانة والشد. كذلك، تبرز صُلابَــة سبائك الصلب بشگەط في صارۃ تغير شروط التشکیک وإرْھاق قابِض التَأْثير على افراد ھؤولاء أفراد رجامین هؤولاء في بحر ھذه عودۃ مسرحیات بروپاگاندا من رجامین.

إضافة إلى ذلك، فإن خِصْ‎️ ‎️️️rikeku عُزای کروم ھو احدي نتائج الخطط التنظیمیة للأولوایات بینما تترکز مواد تزید المقاومة للصدأ في صحف ھؤولاء أفراد رجامین هؤولاء في بحر ھذه عودۃ جامعية من رجامین، حيث تُـسَجِّل خِصْ‎‎ّى‏‏ى‎‏ى‏ـّﺭ سبائک الصلب قد نشأتِه واستخلاص حصوِل المادة.

تاريخ صناعة سبائك الصلب

تعد صناعة سبائك الصلب من أقدم وأهم الصناعات في التاريخ، حيث يعود استخدام سبائك الحديد إلى آلاف السنين.

توجد أدلة تشير إلى استخدام سبائك الحديد في مصر والشرق الأوسط منذ زمن قديم جدًا، حيث تم اكتشاف أطراف مفروغة من المعادن تحتوي على نسب عالية من الحديد.

لكن ازدهار صناعة سبائك الحديد حدث خلال فترة التاريخ المعروفة بالثورة الصناعية في أوروبا في القرن 18 والتي غيرت بشكل جذري المجتمعات والاقتصادات.

خلال هذه الفترة، تطورت عملية صهر وتشكيل الحديد بشكل كبير، مما أضفى جودة وقوة على المواد المستخدمة في صناعات مختلفة.

أقدم استخدام لسبائك الحديد

يُعتبر استخدام سبائك الحديد في صناعة الأدوات والأسلحة من أقدم الاستخدامات المعروفة.

في حضارات مثل مصر القديمة واليونان والرومان، كانت هناك تقنيات متطورة لصهر وتشكيل الحديد لإنتاج أسلحة قوية وأدوات فعّالة.

على سبيل المثال، يُذكر أن المصريين القُدامى استخدموا سبائك من الحديد في صُهْرِ سلاسل التماسيح المستخدَمَة لبناء المعابده وغيرها من المشروعات الضخمة.

كما استخدم الرومان سبائك حديديّة في بُنْيةِ جسورهم وفي بُنْيةِ نصب تذكارية عظيمة مثل قوس الثَّلاج، وهذه التطورات تشير إلى ازدهار صناعة سبائك الحديد وتطور قابلية استخدامها عبر عصور التاريخ.

اكتشاف عملية صهر وتشكيل الحديد

اكتُشِفَت عملية صهر وتشكيل الحديد خلال فترة ما قبل التاريخ، حيث قام الإنسان القديم بوضع خام الحديد مع الفحم في أفران لصهر المعادن.

كان هذا التقدم يعزى بشكل كبير إلى تطور تقنيات استخلاص واستغلال الموارد.

وفي شمال أوروبا، تطورت عملية صهر الحديد في أفران على شكل جبال صغيرة من الطوب، حيث تستخدم طبقات من خامات الحديد والفحم لإنتاج حديد نقي. فضلاً عن ذلك، ابتُكِرَ استخلاصُ سائلاٍ سائِغٍ غنيٍّ بالحديد وأقْسَى قابِس ناتج عن هذهِ التجْارب التَّجْريبِية.

هذه التطورات في صهر وتشكيل المعادن ساهمت في ازدهار صناعة سبائك الصلب وفولاذ المقاوم للصدأ في وقتٍ لاحق.

عملية صناعة سبائك الصلب

تشمل عملية صناعة سبائك الصلب مجموعة متنوعة من الخطوات المعقدة التي تهدف إلى تحويل خامات الحديد إلى فولاذ ذو خصائص مرغوب فيها.

تتضمن هذه الخطوات استخراج وتجهيز خامات الحديد، وإزالة المواد غير المرغوب فيها، وإضافة المواد المضافة لتشكيل السبائك بطريقة مثلى.

استخراج خامات الحديد والفولاذ

يتم استخراج خامات الحديد من مناجم التعدين حيث يتم اكتشاف وجود كميات كبيرة من الخام. يأخذ عملية استخراج هذه الخامات عادةً مسارًا يشمل التفجير والحفر للكشف عن أغنى الترسَّبَات. بعدها، يتم نقل هذه الخامات إلى مصانع تجهيز حيث يُزال عنها الصخور والشوائب الأخرى المحتملة.

يوجد العديد من تقنيات تجهيز خامات الحديد، بما في ذلك التكسير والغسل والفصل المغناطيسي، لضمان استخلاص خام حديدي نقي قابل للاستخدام في صناعة سبائك الصلب.