تمامی عنصرها دارای نقطه ذوب منحصر به فرد بوده و دانستن آن به صنعتگران کمک می‌کند تا عناصر را به صورت استاندارد به حالت ذوب برسانند. آهن نیز از این قاعده مستثنی نبوده و دمای ذوب آهن دمای مشخصی است. نقطه ذوب آهن بستگی به آلیاژ آن داشته که این امر ممکن است نقطه ذوب فولاد را تغییر دهد. این آلیاژ برای متناسب کردن خصوصیات فولاد نظیر قدرت، چکش خواری و راحتی آن اعمال می‌شوند. ذرات اغلب جامدات با نظم خاصی در کنار هم قرار گرفته‌اند و حرکت یون، اتم و مولکول های آنها بستگی به میزان حرکت ارتعاشی ذرات دارد. در واقع زمانی که ذرات جامدات بر اثر حرارت شروع به ارتعاش می‌کنند، یون ها و سایر ذرات آن حرکت کرده و قابلیت چکش خواری و خمکاری را به فولاد می‌دهند. اما، میزان حرارت دهی باید متناسب با نقطه ذوب فولاد باشد؛ در غیر این صورت، ذرات فولاد از بین رفته و خاصیت خود را از دست می‌دهند.
نقطه ذوب آهن
به طور استاندارد فولاد در حرارت 1538 درجه سانتی گراد ذوب شده و ذرات آن کاملا انعطاف پذیر می‌شوند. توجه داشته باشید که حرارت وارده باید به حدی باشد که از این رقم کمتر و بالاتر از دمای طبیعی باشد. به عبارت ساده تر دمای کوره حرارت را باید کمتر از 1538 قرار دهیم تا ذرات فولاد حالت نرم بگیرند و به مذاب تبدیل نشوند. این امر موجب می‌شود تا فولاد به راحتی شکل پذیر شود و با کمی سرما به حالت جامد درآید. نقطه ذوب سایر عناصر پرکاربرد به شرح زیر می‌باشند:
- کروم: 1890 درجه سانتی گراد
- نیکل: 1453 درجه سانتی گراد
- آهن خالص: 1535 درجه سانتی گراد
البته همانطور که گفتیم، باید دمای حرارت آنها برای شکل پذیری در محدوده 1400 الی 1500 درجه سانتی گراد باشد.
درجه ذوب آهن
عوامل موثر بر نقطه ذوب آهن(فولاد)
درست است که نقطه ذوب آهن 1538 درجه سانتی گراد است؛ اما، در مواقعی یکی سری فاکتورها می‌توانند این عدد را تغییر داده و حتی نقطه ذوب را بالاتر ببرند. عواملی چون ساختار متالوژیکی و ترکیبات شیمیایی فولاد بر نقطه ذوب فولاد تاثیر می‌گذارند. البته، تاثیر ترکیبات شیمیایی نسبت به ساختار متالوژیکی کمی بیشتر بوده و ممکن است نقطه انجماد یا ذوب فولاد را تغییر دهند.
نقطه ذوب فولاد بر اساس گرید زنگ نزن
- گرید فولاد زنگ نزن 4547/1: نقطه ذوب 1400 الی 1325 درجه سانتی گراد
- گرید فولاد زنگ نزن 4462/1: نقطه ذوب 1445 الی 1385
- گرید فولاد زنگ نزن4401/1 (316): نقطه ذوب 1400 الی 1375
- گرید فولاد زنگ نزن 420: نقطه ذوب 1510 الی 1450
- گرید فولاد زنگ نزن 430 و 446: نقطه ذوب 1510 الی 1425
نحوه ذوب آهن
ذوب فولاد به صورت خمیری قدیمی ترین روش مذاب نمودن محصولات فلزی است. در این روش فولاد تحت حرارت قرار گرفته و توسط اکسیژن تغییر حالت می‌دهد. با دمیده شدن اکسیژن، کربن موجود در فولاد کم کم سوزانده می‌شود. البته، ذوب کردن فولاد به این روش یک عیب بزرگ دارد و آن هم تولید گاز کربن به مقدار زیاد است. امری که باعث آسیب رسیدن به محیط زیست می‌شود، از این رو، شیوه های مدرن جایگزین این روش شده‌اند. امروزه تمامی کارخانجات از کوره های مخصوص جهت ذوب نمودن فولاد استفاده می‌کنند. این کوره ها با توجه به نقطه ذوب فولاد آن را به حالت مذاب درمی‌آورند؛ بدون آن که کربنی تولید شود.
آهن تاپ با ارائه و فروش انواع ورق‌های فلزی با بهترین و نازل‌ترین قیمت شرایط مناسبی برای خرید انواع ورق‌های فولادی فراهم کرده است. برای دریافت قیمت ورق گالوانیزه، ورق روغنی، ورق سیاه، ورق اسیدشویی، ورق آجدار، استیل و دریافت مشاوره رایگان می‌توانید با کارشناسان ما در آهن تاپ تماس حاصل نمایید.
ذوب آهن چیست
ذوب آهن یکی از مراحل اساسی در صنعت فولاد و تولید آهن آلات است که طی آن، سنگ آهن به آهن خام تبدیل می‌شود. این فرآیند با استفاده از روش‌های خاص و در دمای بسیار بالا صورت می‌گیرد تا مواد اولیه به محصولاتی تبدیل شوند که قابل استفاده در ساخت و ساز، صنایع و مهندسی باشند. فرآیند ذوب آهن به صورت زیر است:
- استخراج سنگ آهن
فرآیند ذوب آهن با استخراج سنگ آهن آغاز می‌شود. سنگ‌هایی مانند هماتیت و مگنتیت که حاوی اکسیدهای آهن هستند، از معادن استخراج شده و برای ورود به فرآیند ذوب، آماده سازی می‌شوند. در این مرحله، سنگ‌ها خرد و طبقه‌بندی می‌شوند تا ناخالصی‌های آنها جدا شده و مواد اولیه یکنواخت و خالص‌تری به دست آید.
اصلی‌ترین مکان برای انجام ذوب آهن، کوره بلند است. کوره بلند، سازه‌ای استوانه‌ای و مقاوم در برابر حرارت بالا است. در این کوره، سنگ آهن به همراه کک (زغال سنگ فرآوری شده) و سنگ آهک بارگذاری می‌شود. کک، نقش عامل کاهنده را دارد و سنگ آهک به عنوان روان کننده عمل می‌کند. واکنش‌های شیمیایی بین کک و سنگ آهن در دمایی حدود ۲۲۰۰ درجه سانتیگراد، باعث حذف اکسیژن از سنگ و تبدیل آن به آهن مذاب می‌شود.
- پیگ آیرون
آهن مذاب تولید شده که به آن «آهن خام» یا «پیگ آیرون» نیز گفته می‌شود، حاوی مقادیر زیادی ناخالصی از جمله کربن است. این ماده به صورت مستقیم برای ساخت محصولات قابل استفاده نیست و باید تصفیه و فرآوری شود. در طی این مراحل تصفیه و فرآوری، با کاهش میزان کربن و افزودن عناصر آلیاژی، انواع فولاد، آهن فرفورژه و چدن تولید می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.
علاوه بر اهمیت فنی، فرآیند ذوب آهن تأثیر زیادی بر قیمت آهن آلات نیز دارد. عواملی چون قیمت سنگ آهن، انرژی، کک و تغییرات بازار جهانی، می‌توانند هزینه تولید و در نتیجه قیمت نهایی محصولات فولادی را تحت تأثیر قرار دهند. همچنین مسائل زیست محیطی مرتبط با این فرآیند نیز موجب توسعه فناوری‌های نوین مانند کوره‌های قوس الکتریکی یا استفاده از هیدروژن (به عنوان جایگزین کک) شده است.
نقطه جوش اهن
نقطه جوش آهن حدود 2862 درجه سانتیگراد (معادل 5182 درجه فارنهایت) است. این بدان معناست که آهن در دمای بسیار بالایی به حالت بخار تبدیل می‌شود. این دما در مقایسه با سایر فلزات، بالا بوده و نشان دهنده پیوندهای فلزی قوی میان اتم‌های آهن است. اما شاید این سوال برای شما به وجود آمده باشد که تفاوت نقطه ذوب و نقطه جوش چیست؟
باید توجه داشت که نقطه جوش با نقطه ذوب تفاوت‌هایی دارد. نقطه ذوب آهن حدود 1538 درجه سانتیگراد است؛ یعنی آهن در این دما از حالت جامد به مایع تبدیل می‌شود. اما برای تبدیل آهن مایع به بخار، باید دما را تا 2862 درجه سانتیگراد افزایش دهید. در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، رسیدن به نقطه ذوب کافی است. اما در برخی شرایط خاص، مانند فرآیندهای خلأ یا جوشکاری پلاسما، رسیدن به نقطه جوش، اهمیت بیشتری دارد.
نقطه جوش بالای آهن، نشان دهنده مقاومت بالای آهن در برابر دمای زیاد و استحکام پیوندهای بین اتمی آن است. این ویژگی باعث می‌شود که آهن و به ویژه آلیاژهای آن مانند فولاد، در شرایط کاری سخت، دوام و عملکرد بسیار خوبی داشته باشند. به همین دلیل در صنایعی مانند نیروگاه‌های حرارتی، پالایشگاه‌ها، دیگ‌های بخار و راکتورهای هسته‌ای، از فولادهای خاصی که توان تحمل دمای بالا و فشار زیاد را دارند، استفاده می‌شود. این فولادها دمای زیادی را تحمل می‌کنند، در برابر تغییر شکل، اکسیداسیون و خوردگی در محیط‌های داغ مقاوم هستند و ایمنی و طول عمر تجهیزات را نیز تضمین می‌کنند.
افزودن عناصر مختلف به آهن برای ساخت آلیاژهایی مانند فولاد و چدن، تأثیر مستقیمی بر خواص فیزیکی و حرارتی آن از جمله نقطه جوش دارد. در حالت خالص، آهن دارای نقطه جوشی حدود ۲۸۶۲ درجه سانتیگراد است، اما با افزودن عناصری مانند کربن، کروم، نیکل، منگنز، سیلیکون یا وانادیوم به آن، ساختار بلوری فلز تغییر کرده و خواص آن از جمله دمای ذوب و جوش تغییر می‌کند.
برای مثال، کربن عنصر اصلی در فولادسازی است و استفاده از آن در مقادیر بالا، می‌تواند باعث کاهش نقطه جوش شود، زیرا باعث شکنندگی و ناپایداری ساختار آهن می‌شود. در مقابل، کروم و نیکل که در فولادهای ضدزنگ استفاده می‌شوند، مقاومت آهن در برابر حرارت، خوردگی و اکسیداسیون را افزایش می‌دهند، اما می‌توانند نقطه جوش کلی آلیاژ را نیز تغییر دهند.
آگاهی از این تأثیرات، اهمیت زیادی در طراحی و انتخاب آلیاژ مناسب برای کاربردهای صنعتی دارد. مهندسان باید با توجه به نیاز عملیاتی خود، آلیاژی را انتخاب کنند که تعادل مناسبی بین استحکام، مقاومت حرارتی و خواص مکانیکی داشته باشد.
