نقاط انصهار المعادن الحديدية وغير الحديدية: جدول كامل
تعتبر درجة الانصهار عامل حاسم يجب مراعاته عند معالجة المواد المعدنية. وتُعرَّف بأنها درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة النقية من مادة صلبة إلى مادة صلبة...
ما الذي يجعل بعض المعادن مثالية لناطحات السحاب بينما البعض الآخر مثالي للإلكترونيات؟ تكمن الإجابة في فهم الاختلافات الرئيسية بين المعادن الحديدية وغير الحديدية. يغوص هذا المقال في خصائصها الفريدة وتركيباتها وتطبيقاتها المتنوعة، ويرشدك إلى ما يميزها عن بعضها البعض ولماذا هي مهمة. في النهاية، ستدرك كيف أن هذه المعادن محورية في كل شيء بدءًا من البناء إلى الأدوات عالية التقنية.
عندما يتعلق الأمر بالمعادن، ما الذي يتبادر إلى الذهن؟
عندما يتعلق الأمر بالمعادن، غالبًا ما يفكر الناس في المجوهرات البراقة أو الأواني والمقالي اللامعة. ومع ذلك، لا يربط الكثير من الناس المعادن باللون الأسود. ومع ذلك، فإن "المعدن الأسود" هو في الواقع فئة كبيرة من المعادن.
يمكن لمصطلح "أسود" أن يقود الناس بسهولة إلى الاعتقاد بأن المعادن الحديدية يجب أن تكون سوداء والفلزات غير الحديدية يجب أن تكون ملونة. يقود هذا الاعتقاد الكثير من الناس إلى الاعتقاد بأن الحديد الأبيض الفضي والكروم والمنجنيز الرمادي الفضي لا يمكن اعتبارها معادن "سوداء".
ومع ذلك، فإن الحديد والكروم والمنجنيز والمنجنيز وسبائكها مدرجة بالفعل في فئة المعادن الحديدية. وفي الصناعة، يشار إلى هذه المعادن مجتمعة باسم المعادن الحديدية.
في الواقع، يكون الحديد النقي والكروم أبيض فضي، بينما يكون لون المنجنيز رماديًا فضيًا. عادةً ما يكون سطح الفولاذ مغطى بطبقة من الحديد الأسود3O4والتي، إلى جانب حقيقة أن المنجنيز والكروم يستخدمان بشكل أساسي لإنتاج اللون الأسود سبائك الصلب، يمكن أن تعطي انطباعًا بأن هذه المعادن "سوداء.
الفلزات هي مجموعة من المواد التي تتميز ببريقها وتوصيلها الجيد وتوصيلها الحراري وخصائصها الميكانيكية القوية ومعامل المقاومة الإيجابي لدرجات الحرارة. يوجد ما مجموعه 86 نوعًا من المعادن في العالم.
يصنّف الناس عادةً المعادن إلى مجموعتين: المعادن الحديدية والمعادن غير الحديدية، بناءً على لونها وخصائصها وخصائصها المميزة الأخرى.
تتكون الفلزات الحديدية بشكل أساسي من الحديد والكروم والمنجنيز وسبائكها مثل الصلب والحديد الخام والسبائك الحديدية والحديد الزهر وغيرها. الصلب والحديد الخام عبارة عن سبائك من الحديد مع الكربون كعنصر إضافة رئيسي، ويشار إليها مجتمعة باسم سبائك الحديد والكربون.
يتم إنتاج الحديد الصلب عن طريق صهر خام الحديد في الفرن العالي ويستخدم بشكل أساسي في صناعة الصلب والمسبوكات.
حديد مصبوب، مع محتوى الكربون أكبر من 2.11%، يمكن الحصول عليها عن طريق صهر الحديد الخام في فرن. يمكن بعد ذلك صب الحديد الزهر السائل في مصبوبات يشار إليها باسم مصبوبات الحديد.
السبائك الحديدية هي سبيكة تتكون من الحديد وعناصر مثل السيليكون والمنجنيز والكروم, تيتانيومإلخ. وهو أحد المواد الخام لصناعة الصلب ويعمل كمزيل للأكسدة و عنصر السبيكة مادة مضافة.
يُطلق على سبيكة الحديد والكربون التي تحتوي على نسبة كربون أقل من 2.111 تيرابايت ثلاثي الفوسفات اسم الصلب، والذي يتم إنتاجه عن طريق صهر الحديد الخام المستخدم في صناعة الصلب في فرن صناعة الصلب وفقًا لعملية معينة. وتشمل منتجات الصلب السبائك، وقضبان الصب المستمر، والصب المباشر في مصبوبات الصلب المختلفة.
وبشكل عام، يشير مصطلح "الصلب" إلى الحديد الذي تم درفلته إلى أشكال مختلفة من الصلب. وعلى الرغم من أنه لا يوجد سوى عدد قليل من مناجم المعادن الحديدية، إلا أن كل منجم ينتج إنتاجًا كبيرًا، مما يؤدي إلى إنتاج إجمالي من المعادن الحديدية يشكل 951 تيرابايت 3 تيرابايت من إنتاج المعادن في العالم!
الحديد والكروم والمنجنيز والكروم هي المواد الخام الأساسية لصهر الحديد والصلب، والتي تلعب دورًا حاسمًا في الاقتصاد الوطني وتعمل كمؤشر مهم لقوة البلد.
قراءة ذات صلة: ما هي المعادن الحديدية؟
تشمل المعادن غير الحديدية، التي يشار إليها أيضًا بالمعادن غير الحديدية بالمعنى الضيق، جميع المعادن باستثناء الحديد والمنجنيز والكروم. وبالمعنى الأوسع، تشمل المعادن غير الحديدية أيضًا السبائك غير الحديدية، مثل النحاس والقصدير والرصاص والزنك والألومنيوم والنحاس الأصفر والبرونز, سبائك الألومنيوموالسبائك الحاملة.
السبيكة غير الحديدية عبارة عن سبيكة مكونة من فلز غير حديدي كمكون أساسي (عادة ما يمثل أكثر من 501 تيرابايت 3 تيرابايت) وعنصر أو عدة عناصر أخرى. في الصناعة، تُستخدم معادن مثل الكروم والنيكل والمنجنيز والموليبدينوم والكوبالت والفاناديوم والتنجستن والتيتانيوم.
قراءة ذات صلة: 72 نوعًا مختلفًا من المعادن
تُستخدم هذه المعادن بشكل أساسي كمواد مضافة للسبائك لتعزيز أداء المعادن الأخرى. ويستخدم التنجستن والتيتانيوم والموليبدينوم والمعادن الأخرى بشكل رئيسي لتصنيع السبائك الصلبة من أجل أدوات القطع. ويشار إلى هذه المعادن غير الحديدية باسم المعادن الصناعية.
يمكن تقسيم المعادن غير الحديدية إلى معادن ثقيلة (مثل النحاس والرصاص والزنك)، ومعادن خفيفة (مثل الألومنيوم والمغنيسيوم)، ومعادن ثمينة (مثل الذهب والفضة والبلاتين)، ومعادن نادرة (مثل التنجستن والموليبدينوم والجرمانيوم والليثيوم واللانثانوم واليورانيوم).
في عام 1958، صنفت الصين الحديد والكروم والمنجنيز على أنها معادن حديدية، وصنفت المعادن الـ 64 المتبقية على أنها معادن غير حديدية. تشمل هذه المعادن ال 64 غير الحديدية الألومنيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم والصوديوم والصوديوم والكالسيوم والسترونتيوم والسترونتيوم والباريوم والنحاس والرصاص والزنك والقصدير والقصدير والكوبالت والنيكل والأنتيمون والأنتيمون والزئبق والكادميوم والبزموت والذهب والفضة والبلاتين والروثينيوم والروديوم والروديوم والبلاديوم والأوزميوم والإيريديوم والبريليوم والليثيوم والليثيوم والروبيديوم والسيزيوم والتيتانيوم والزركونيوم والهافنيوم والفاناديوم والنيوبيوم والنيوبيوم والتنتالوم والتنغستن والموليبدينوم والغاليوم والإنديوم والثاليوم والجرمانيوم والجرمانيوم والرينيوم واللانثانوم والسيريوم والبراسيوديميوم والنيوديميوم والنيوديميوم والسماريوم واليوروبيوم والغادولينيوم والتيربيوم والديسبروسيوم والديسبروسيوم والهوليميوم والإربيوم والثوليوم والإيتربيوم واليتربيوم واللوتيتيوم والسكانديوم والإيتريوم والثوريوم.
مقارنةً بالفلزات النقية، فإن السبائك غير الحديدية عادةً ما تكون سبائكها غير الحديدية أعلى القوة والصلابةومقاومة أكبر، ومعامل درجة حرارة أقل للمقاومة، وخصائص ميكانيكية عامة جيدة. تشمل السبائك غير الحديدية الشائعة سبائك الألومنيوم وسبائك النحاس, سبائك المغنيسيوم، وسبائك النيكل، وسبائك القصدير، وسبائك التنتالوم، وسبائك التيتانيوم، وسبائك الزنك، وسبائك الموليبدينوم، وسبائك الزركونيوم، إلخ.
ونظرًا للدور الحاسم الذي تلعبه المعادن النادرة في الصناعة الحديثة، يتم فصلها أحيانًا عن المعادن غير الحديدية وتصنيفها في فئة منفصلة، مما ينتج عنه ثلاث فئات رئيسية من المعادن: المعادن الحديدية والمعادن غير الحديدية والمعادن النادرة.
ومقارنةً بالمعادن الحديدية، فإن المعادن غير الحديدية تتسم بتنوع أكبر بكثير، وهناك العديد من مناطق تعدين المعادن غير الحديدية.
واليوم، أصبحت المعادن غير الحديدية وسبائكها مواد هيكلية ووظيفية أساسية في مختلف الصناعات، بما في ذلك تصنيع الآلات والبناء والإلكترونيات والفضاء واستخدام الطاقة النووية.
في التطبيقات العملية، تنقسم المعادن غير الحديدية عمومًا إلى 5 فئات:
للوهلة الأولى، يكون التمييز بين المعادن الحديدية وغير الحديدية واضحًا ومباشرًا. تحتوي المعادن الحديدية على الحديد، بينما لا تحتوي المعادن غير الحديدية على الحديد.
ومع ذلك، هناك المزيد من الاختلافات التي تتجاوز هذا التعريف البسيط بالأبيض والأسود. يختلف تركيب المعادن الحديدية وغير الحديدية وتطبيقاتها اختلافًا كبيرًا.
المعادن الحديدية الموعودة المتانة الموعودة:
تشمل الفلزات الحديدية الحديد والعديد من أشكال الصلب، وهي مواد مستخدمة على نطاق واسع. ونظراً لقوة تحملها، يشيع استخدام المعادن الحديدية في البناء والأنابيب وإنتاج الأدوات.
ومع ذلك، لا يعني كونها قوية أنها تفتقر إلى التنوع. فالفولاذ، على سبيل المثال، هو مزيج من الحديد والكربون، ولكن من خلال تعديل نسبة هذه المكونات أو إضافة مواد أخرى، يمكن تحويل الفولاذ إلى أي شيء بدءًا من العوارض الفولاذية القوية المستخدمة في المباني الشاهقة إلى مواد لامعة مصبوبات الفولاذ المقاوم للصدأ.
تشمل أمثلة المعادن الحديدية ما يلي:
تضمن المعادن غير الحديدية المرونة:
تتميز المعادن غير الحديدية بالعديد من الاستخدامات، حيث أن تعدد استخداماتها وخصائصها الفريدة تجعلها مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف الصناعات.
على سبيل المثال النحاس والألومنيوم القدرة على توصيل الحرارة والكهرباء، بينما تشكل العديد من المعادن غير الحديدية المكونات الأساسية لمعظم الهواتف الذكية.
بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم المعادن مثل الذهب والفضة لأغراض الزينة منذ آلاف السنين.
تتمثل إحدى المزايا الرئيسية للمعادن غير الحديدية في أنها مقاومة بطبيعتها للتآكل والمغناطيسية، مما يجعلها خيارًا شائعًا للعديد من التطبيقات.
تشمل أمثلة المعادن غير الحديدية ما يلي:
الاختلافات الرئيسية:
تتمثل الاختلافات الأساسية بين المعادن الحديدية وغير الحديدية في تكلفتها وسهولة الحصول عليها. فالفلزات الحديدية، مثل الكربون والحديد، وفيرة في عناصرها الأساسية، مما يجعل الحصول عليها سهلاً وغير مكلف نسبياً.
من ناحية أخرى، فإن المعادن غير الحديدية مثل الذهب والفضة نادرة، ونظراً لانتشار استخدامها على نطاق واسع، فإنها تميل إلى أن تكون أكثر تكلفة. ولهذا السبب غالبًا ما يشار إليها باسم "المعادن الثمينة".
لقد لعبت المعادن دورًا حاسمًا في تطور المجتمع البشري، حيث كان لها دور فعال في العديد من التحولات الرئيسية في تاريخ البشرية. ويُعد العصر البرونزي والعصر الحديدي الذي أعقب العصر الحجري مثالين على كيفية تشكيل المواد المعدنية للمجتمع البشري.
بعد الحرب العالمية الثانية، أدى تقدم العلوم والتكنولوجيا إلى تطوير مواد معدنية جديدة، مثل حديد الدكتايل وسبائك الحديد الزهر وسبائك الصلب وسبائك الصلب والفولاذ المقاوم للحرارة والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل وسبائك التيتانيوم و كربيد أسمنتيوالتي تم تطبيقها منذ ذلك الحين في الإنتاج العملي.
في العصر الحديث، فإن البحث والتطوير المواد المعدنية توسعت إلى ما وراء المجال التقليدي للمعادن النقية والسبائك النقية. ومع تقدم النظرية الأساسية والتكنولوجيا، ظهرت مواد معدنية جديدة، بما في ذلك المواد الهيكلية عالية الحرارة مثل المعادن النانوية والسبائك عالية/متوسطة الانتروبيا والبلورات العمودية المتصلبة الاتجاهية والسبائك أحادية البلورة ومركبات المصفوفة المعدنية وسبائك الذاكرة الشكلية.
أصبحت المواد المعدنية أساسًا أساسيًا لتطور المجتمع البشري. فالتحديث الزراعي، والتحديث الصناعي، والدفاع الوطني، والتقدم العلمي والتكنولوجي كلها مدعومة بالمواد المعدنية، من الأدوات الزراعية والأجزاء الميكانيكية، إلى الأسلحة المتطورة مثل الطائرات والصواريخ والسهام النارية والأقمار الصناعية والغواصات النووية، وكذلك المكونات أو الأجزاء اللازمة للتكنولوجيات المتطورة مثل الطاقة الذرية والتلفزيون والاتصالات والرادار والحواسيب الإلكترونية.
وفي الوقت الحالي، تتنافس العديد من الدول حول العالم، خاصة تلك التي تمتلك صناعات متطورة، على تطوير صناعاتها المعدنية وغير الحديدية وزيادة احتياطاتها الاستراتيجية من المعادن.
في الختام، تعتبر المواد المعدنية مواد أساسية حاسمة الأهمية وموارد استراتيجية مهمة للاقتصاد الوطني والحياة اليومية وصناعة الدفاع والتقدم العلمي والتكنولوجي.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO