- تماس با ما : 65360486-21-98+
0
دستگاه پکیج (Heating Package) پکیج که در انواع دیواری و زمینی عرضه می شود، ...
دیگ موتورخانه (Engine room boiler) با مطالعه این مقاله می‌توانید انتخاب بهتری برای دیگ ...
فولاد، آلیاژی از آهن و کربن است که به دلیل درصد کربن کمتر از ۲ درصد، ویژگی های متفاوتی نسبت به آهن خالص دارد. در حالی که آهن به تنهایی دارای مقاومت کششی کمتری است و به سرعت دچار زنگ زدگی می شود، فولاد با ترکیب عناصری مانند منگنز، سیلیکون و کروم، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و فشار دارد.در این مقاله به آشنایی با تاریخچه پیدایش فولاد، می پردازیم.
تفاوت اصلی فولاد و آهن در میزان کربن است؛ درصد کربن در فولاد معمولا بین ۰.۰۳ تا ۱.۰۷۵ درصد است، در حالی که اگر کربن بیشتر از ۲ درصد باشد، آلیاژ به چدن تبدیل می شود. وجود این عناصر در فولاد باعث افزایش مقاومت فشاری و شکل پذیری آن شده و ویژگی ضد خوردگی نیز به آن می بخشد.
مطلب پیشنهادی: تجهیزات معدن
تاریخچه پیدایش فولاد به بیش از 4000 سال پیش و دوران پیش از عصر آهن باز می گردد، زمانی که نمونه های ابتدایی آن حدود 1800 سال پیش از میلاد ظاهر شدند. فولاد در دوران های مختلف تاریخی از جمله امپراتوری روم، اسپارت ها و سلسله های چین به تکامل رسید و به شکل امروزی کاربردی شد.
با این حال، تعیین شخص یا زمان دقیق کشف فولاد دشوار است. مطالعه تاریخچه فولاد نشان می دهد که گروه های مختلفی در بهبود و گسترش آن نقش داشتند و این دانش را نسل به نسل انتقال دادند تا به تکنولوژی پیشرفته تولید فولاد امروزی برسد. بررسی سر نخ های مرتبط با تاریخچه تولید فولاد در طول تاریخ:
آهنگران قرن سیزدهم قبل از میلاد، نخستین گام ها در پیدایش فولاد را برداشتند. آن ها با کاهش کربن در آهن، به ماده‌ای دست یافتند که استحکام و دوام بیشتری داشت، و این پیشرفت در صنعت آهنگری تأثیر گذار بود.
در روند پیدایش فولاد، در قرن ششم قبل از میلاد، صنعت گران هند باستان با بهره گیری از فولاد ووتز تیغه ها، نیزه ها و شمشیر های تیز و مقاومی می ساختند. فولاد ووتز که بعد ها به فولاد دمشق نیز معروف شد، به دلیل دوام و برندگی اش در ساخت انواع سلاح ها کاربرد داشت و از آن استقبال می شد.
در قرن سوم پس از میلاد، چین به تولید انبوه فولاد روی آورد و به یکی از بزرگترین تولید کنندگان این فلز تبدیل شد. این فرایند احتمالاً با روش هایی مشابه تکنیک های پیشرفته تولید اروپا، مانند فرایند بسمر که بعد ها در قرن نوزدهم رواج یافت، انجام می شد.
ستون آهنی دهلی، ساخته شده در سال 402 میلادی در هند، به دلیل مقاومت استثنایی در برابر زنگ زدگی شناخته می شود. این ستون با پوششی از فسفر بر سطح فولادی خود، در برابر خوردگی و رطوبت مقاوم شده و همچنان بدون تغییر پا بر جا مانده است.
در قرن یازدهم، فولاد دمشق در خاورمیانه محبوبیت یافت و عمدتاً برای ساخت تیغه های شمشیر به کار می رفت. این تیغه ها با استفاده از فولاد ووتز وارداتی از هند و سریلانکا ساخته می شدند و به دلیل لبه های بسیار تیز و مقاومت بالا در برابر شکستگی شهرت داشتند.
در قرن دوازدهم در ادامه پیدایش فولاد نیز فولاد بوته‌ای در آسیای جنوبی به عنوان ماده‌ای کاربردی شناخته شد. این نوع فولاد، اگر چه در مقایسه با فولاد های امروزی شکننده تر بود، اما به دلیل کارایی اش در ساخت ابزار آلات و تسلیحات، ارزش ویژه‌ای داشت. در این دوره، سریلانکا به عنوان بزرگ ترین تولید کننده فولاد بوته‌ای در جهان مطرح بود و محصولاتش را به مناطق مختلف صادر می کرد.
در ادامه پیدایش فولاد سال 1702، استفاده از کک در ذوب سنگ آهن به طور گسترده آغاز شد و این موضوع باعث تغییرات عمده‌ای در صنعت تولید فولاد گردید. تا آن زمان، چوب و زغال چوب به عنوان سوخت های اصلی در فرآیند تولید فلزات مورد استفاده قرار می گرفتند، اما کک جایگزین آن ها شد و فرآیند تولید فولاد را متحول کرد.
یکی از انواع قدیمی فولاد ها که در این دوره تولید شد، فولاد ضد زنگ بود که در آلمان و انگلستان برای نخستین بار به وجود آمد. در این فرآیند، آهن به طور خاص در معرض کربن قرار می گرفت و از طریق سمنتاسیون، به فولادی مقاوم و کارآمد تبدیل می شد.
توماس نیوکامن با اختراع اولین موتور بخار تجاری موفق، نقش کلیدی در آغاز انقلاب صنعتی و پیشرفت صنایع فولاد ایفا کرد.
تکنیک فولاد بوته‌ای که در دهه 1740 توسط بنجامین هانتسمن، ساعت ساز انگلیسی، توسعه یافت، پایه گذار تولید فولاد ضد زنگ بود. هانتسمن در تلاش برای ساخت فولادی با کیفیت برای فنر های ساعت خود، دریافت که با ذوب فلز در بوته های رسی و استفاده از شار خاص می توان آن را تصفیه کرد. این کشف، منجر به شکل گیری فولاد مایع و ریخته گری شد، هر چند هزینه های بالای تولید آن محدود به پروژه های خاص باقی ماند.
در سال 1779، کارخانه های فولاد از وابستگی به آب رهایی یافتند و به جای آن از روش های نوین برای نورد فولاد استفاده کردند. این تغییرات باعث بهبود کارایی و افزایش سرعت تولید فولاد شد، که در تاریخ صنعت فولاد تأثیرات قابل توجهی داشت.
در سال 1783 در روند پیدایش فولاد نیز هنری کورت، مخترع انگلیسی، غلتک فولادی را برای تولید فلزات معرفی کرد. اختراع وی باعث تحول در صنعت آهنگری شد و در سال 1784 کوره های پودلینگ را توسعه داد که امکان تبدیل چدن خام به آهن کم کربن را فراهم می آورد.
این فرآیند شامل استفاده از کوره های گرم ذوب آهن است که در آن اکسیژن با کربن ترکیب می شود و کربن به آرامی حذف می شود. با کاهش کربن، نقطه ذوب آهن افزایش یافته و توده های آهن به راحتی به ورق ها یا ریل های نوردی تبدیل می شوند.
در سال 1794، فیلیپ وان، مخترع ولزی، طرح بلبرینگ را برای حمایت از محور کالسکه به ثبت رساند.
در قرن هجدهم، فولاد به عنوان ماده‌ای با ارزش و کاربرد های متنوع شناخته شد. تولید آن با هزینه بالا همراه بود و عمدتاً برای ساخت زره، ابزار و سلاح های خاص استفاده می شد.
در سال 1830، ماشین آلات فولادی به تدریج وارد صنعت کشاورزی شدند و انقلاب بزرگی در فرآیند های تولید و بهره وری این بخش ایجاد کردند.
در سال 1855، فرآیند بسمر معرفی شد که انقلابی در تولید فولاد به وجود آورد. این روش اولین فرآیند صنعتی ارزان برای تولید انبوه فولاد از آهن مذاب بود که پیش از آن تولید فولاد با کوره باز انجام می شد. در فرآیند بسمر، ناخالصی های آهن از طریق اکسیداسیون حذف می شد و این باعث می شد فولاد به طور چشمگیری مقاوم تر و قوی تر شود. این تحول در صنعت فولاد به ویژه در بریتانیا تاثیر زیادی داشت و پیشرفت های زیادی را به دنبال داشت.
سخن پایانی
در این مقاله، به بررسی تاریخچه پیدایش فولاد و فرآیند تکامل آن از آغاز تا به امروز پرداختیم. فولاد، ترکیبی از آهن و کربن است که با افزودن عناصری مانند منگنز و کروم، ویژگی هایی مانند مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و فشار پیدا می کند. از دوران های باستان تا امپراتوری های بزرگ، فولاد به تدریج تکامل یافت و در آخر به صنعتی پیشرفته تبدیل شد.