فلز آهن

آهن

تاریخچه آهن

بشر از دیرباز با آهن و فولاد و چدن که امروزه به عنوان پرمصرف ترین فلزات جهان می باشند آشنا بوده است . استفاده از آلیا?های آهن در بناها ، حتی به میزان اندک و محدود در بناهای قرون گذشته کمتر به چشم می خورد . اما تنها از اوایل قرن هجدهم با پیشرفت صنعت استفاده از این فلز رو به فزونی گذاشته است . در ابتدا از آهن برای کارهای کوچک ، همچون تزئینات و یا کلاف بندی بناهای سنگی استفاده می شد ، اما به علت عدم توسعه صنایع تصفیه آهن استفاده از این فلز محدود بود تا اینکه در اواسط قرن هجدهم در انگلستان قدمهای شایان توجهی در بهبود و پیشرفت صنعت آهن برداشته شد و اولین .بناهایی که از آهن در ساخت ساز آنها استفاده شد ، در اواخر قرن هجدهم ساخته شدند و این آغاز فصل نوینی در صنعت ساختمان سازی بود

نحوه تولید آهن و استفاده از آن در ساختمان

تولید آهن در واقع تشکیل شده است از یک سری عملیات وابسته به هم تا رسیدن به تولید نهایی که در این روند آهن خام تولید و سپس تبدیل به فولاد مذاب و این فولاد ریخته گری شد ، و به ورق و تسمه و یا پروفیل تبدیل ، یا اینکه توسط نورد سرد رولهای ورق فولادی را به تسمه و پروفیل تبدیل می کنند . همچنین از سرباره (موادی که به عنوان ناخالصی روی آهن در کوره قرار میگیرند ) . کوره ذوب آهن به .عنوان موادی با ارزش برای تولید مصالح ساختمانی استفاده می شود که از آن جمله می توان در تهیه سیمان مصالح عایق حرارتی مانند پشم سنگ را نام برد

نقش کربن در آهن و انواع آن

کربن موجود در آهن تاثیر بخصوصی در ساختار مولکولی آهن گذاشته بنحوی که تغییر مقدار آن باعث می شود که اشکال مختلفی از آن بوجود آید و خواص فیزیکی متفاوتی داشته باشد . برای شناخت بیشتر .به بررسی انواع آن می پردازیم

آهن نرم : این نوع آهن که در آن 2/0% کربن وجود دارد در قدیم برای وسایل و قسمتهایی که باید کشش زیادی را تحمل می کردند به کار میرفت . این نوع آهنها انعطاف پذیر بوده و به همین خاطر در .کارهای تزئینی از آن استفاده می شود و به علت دمای ذوب بالا جوشکاری یا ریخته گری با آن امکان پذیر نیست

آهن معمولی : این آهن حدود 2% کربن در خود دارد و بر خلاف آهن نرم نمی توان روی آن در حالت مذاب کار کرد و عموما یک ماده شکننده است ، اما مقاومت آن در برابر خوردگی را به خوبی در استفاده .آن در ساخت دیگهای بخار ، هدایت آب باران ناودانها و دیگر وسایل می توان مشاهده نمود

شناخت چدنها

چدنها که در واقع همان آهن با درصدهای مختلف کربن می باشند را می توان به انواع مختلفی تهیه کرد مانند چدن خاکستری که دارای مقادیر بیشتری کربن نسبت به انواع دیگر آن است که همین باعث خصوصیت شکنندگی آن می شود ، رنگ آن خاکستری بوده و در جاهایی که باید بار زیادی را تحمل کرد از آن استفاده می شود . چدن سفید که از سرد کردن سریع مذاب آهن حاصل می شود را می توان .نرم کرد تا مقدار شکنندگی آن کاهش یابد و انعطاف پذیر گردد . این چدن به چدن چکش خوار نیز معروف است

ساختار فولاد و تاثیر ناخالصی در آن

فولاد ازچدن سفید تهیه می کنند و درصد کربن در ان بین 70 تا 71 درصد می باشد که با توجه به همین بالا و پایین بودن درصد کربن مصارف مختلفی از آن می توان کرد و ضمن آنکه باید گفت وجود کربن بیش از حد فولاد را شکننده می کند و بر سختی آن
می افزاید و همچنین عامل پایین آمدن درجه ذوب فولاد است . وجود منگنز و سیلیسیوم مقاومت و سختی فولاد را افزایش می دهد و مانع از چکش خواری و شکل پذیری آن می شوند . بودن فسفر ، فولاد را شکننده می کند و همینطور گوگرد عامل پایین آمدن مقاومت آن در برابر ضربه می باشد . وجود کرم ، کشش فولاد را افزایش داده و مانع از زنگ زدن آن می شود . مس در فولاد باعث
.می شود که زنگ نزده و دیر بپوسد

نحوه تولید قطعات از فولاد

یکی از راههای تولید قطعات ، ریخته گری می باشد که در آن فولاد یا آهن مذاب را در قالب مخصوص می ریزند و پس از سرد شدن قطعه مورد نظر بدست می آید که بعد از عملیات بر روی آن آماده مصرف می گردد . نورد یکی دیگر از روش های تولید قطعات است که از شکل دادن به شمش فلزی که از میان غلتک های دوار به صورت مرحله ای عبور می کند بدست می آید . این روش ممکن است به صورت نورد سرد و یا گرم انجام پذیرد. چکش کاری نیز روشی است که در آن قطعه فلزی به کمک ضربات مستمر چکس یا پرس به شکل مورد نظر تبدیل می شود و برای ساختن پرچ و میخ از روش .چکش کاری استفاده می شود . در واقع اکثر قطعات فولادی مورد مصرف در ساختمانها با استفاده از همین روشها شکل می گیرند

اشکال مختلف فولاد

از فولاد در صنعت ساختمان به شکلهای مختلفی استفاده می کنند که از آن جمله می توان به ورق ، تسمه ، اتصالات ، لوله ، پروفیل ، تیرهای فولادی و یا کابل فولادی اشاره کرد . که در مودر کابلهای فولادی باید گفت از مصارف عمده و خاص فولاد می باشد که نحوه تولید آن به این ترتیب است که میله های باریک فولاد نرم شده را از روی دیسکهای روغن کاری شده توسط کربید تنگستن عبور داده و طول آن را تا 10 برابر افزایش می دهند و در عین حال باعث می شود کشش و مقاومت فولاد افزایش و انعطاف پذیری آن کاهش یابد . برای تولید کابلهای فولادی مخصوص سازه های معلق یا بتن فشره یک دسته از کابلها جدا از هم را به هم پیچانده تا یک کلاف درست شود آنگاه یک دسته کلاف را دور یک دسته آهنی می بافند تا یک طناب درست کنند و سپس یک دسته طناب را به هم می بافند تا کابل مناسب .ایجاد کنند

استفاده از فولاد در کارهای اجرایی ساختمان

به طور کلی استفاده از فلزات در ساختمان از اهمیت فراوانی برخوردار است چنانچه از آن در سازه ساختمان ، پوشش ها و تزئینات و یراق آلات استفاده می شود . در مودر کاربرد فولاد در ساختمان در بحث کارهای سنگین می توان به اشکال ورق و لوازم و اتصال مانند پیچ و مهره و پرچ هایی که در کارهای فلزی و اسکلت سازی مصرف می شوند اشاره کرد . همچنین در اینجا باید گفت که قطعات فولادی باید از زنگ زدگی و نواقصی که به مقاومت و یا شکل ظاهری آنها لطمه می زند عاری باشند تیرها و ستونها باید حتی الامکان یکپارچه باشند و از وصله کردن قطعات کوتاه خودداری شود . به کار بردن آهن مصرف شده به طور کلی ممنوع بوده و مگر آنکه در محاسبات به آن توجه شده باشد . اسکلت فلزی را باید توسط ضد زنگ ، رنگ نمود تا مورد محافظت قرار گیرد . ضمن آنکه باید گفت این رنگ زدن در فاصله 5 سانتی متر محل جوش دادن متوقف می شود و پس از جوشکاری رنگ کردن تکمیل می شود . به قطعات فولادی داخل بتن نباید رنگ یا روغن زده شود . باید از مجاورت موادی .مانند گچ و آهک که باعث پوسیدگی فولاد می شود جلوگیری کرد

در استفاده از فولاد در کارهای سبک فلزی مانند در و پنجره ، قابها ، ورقهای محافظ و تزئیناتی باید به این نکات اشاره کرد که در هنگام ساخت و نصب رعایت قائم بودن و افقی بودن قطعات همچنین بدون تاب بودن صفحات حائز اهمیت می باشد . جوشکاری در روی کار قطعات فلزی باید مخفی و یا صاف شده باشد . ساخت چارچوبها و لنگرهای در و پنجره باید به نحوی باشد که به خوبی هوا بندی شده و .آب چکان ها به راحتی آب را از سطح پنجره و نقاط قابل نفوذ دور نمایند