تفاوت فولاد و آهن چیست ؟ فولاد و آهن دو فلز متفاوت هستند. آهن فلزی است که به صورت خام در طبیعت یافت میشود و بیشتر به عنوان ماده اولیه برای تولید فولاد استفاده میشود. فولاد نیز از آهن و مواد افزودنی (مانند کربن، نیکل و کروم) تشکیل شده است و خصوصیات مختلفی در مقایسه با آهن دارد. فولاد به دلیل دارا بودن خصوصیات مثل مقاومت بالا در برابر خوردگی و سختی، برای تولید انواع قطعات صنعتی و ساختمانی استفاده میشود.
فولاد و چدن از مشتقات آهن هستند اما در ترکیب این دو تغییراتی ایجاد میشود که زمینهساز تفاوتهای اساسی با پایه اصلی آنهاست. در این مقاله به مهمترین موارد تفاوت آهن و فولاد میپردازیم. همچنین تفاوت فولاد و چدن را به اختصار بیان میکنیم. شهر استیل عرضه کننده انواع محصولات استنلس استیل با بالاترین کیفیت و مناسبترین قیمت در بازار است. در ادامه با ما همراه باشید.
اصلیترین تفاوت فولاد و آهن چیست؟
وجود کربن در فولاد اصلیترین تفاوت فولاد و آهن به شمار میرود. میزان کربن در فولاد بین ۰.۰۲٪ تا ۲.۱٪ است.
این ساختار و ترکیب فلزات است که ویژگیهای خاص هریک از آنان را پدید میآورد. تفاوت فولاد و آهن از نظر ساختار و ترکیب در همین کربن تمرکز یافته است؛ هرچند ساختار هردو بر پایه آهن قرار دارد. بنابراین وجود کربن به عنوان اصلیترین تفاوت فولاد و آهن، خود میتواند تفاوتهای دیگر را رقم بزند.
1. تفاوت فولاد و آهن در ترکیبات شیمیایی
اصلیترین تفاوت آهن و فولاد در ترکیبات شیمیایی آنها است. آهن به صورت خالص دارای ترکیب شیمیایی Fe است، در حالی که فولاد شامل آهن و مواد افزودنی مانند کربن، نیکل و فلز کروم است که باعث میشود خصوصیات فولاد متفاوت با آهن باشد.
به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ به دلیل دارا بودن مقاومت بالاتر در برابر خوردگی و سختی، برای تولید قطعات صنعتی و ساختمانی استفاده میشود.
2. دوام از نقاط مهم تفاوت فولاد و آهن
داوم یکی از ویژگیهایی است که باعث ایجاد فرق فولاد و آهن میشود. فولاد میهمان امروز و فردا نیست بلکه دههها و سدهها عمر خواهد کرد. بنابراین بهترین گزینه برای خلق سازههایی است که هدف از ایجاد آنها بلندمدت است. سازههای فولادی در تحمل فشار، حرارت، رطوبت و دیگر عوامل تهدیدکننده بینظیرند.
استحکام و یکپارچگی ساختمان و حفظ ساختار آن در بلندمدت در گروی دوام اجزای آن است. اگر این اجزا به مرور دچار فرسایش، خوردگی و پوسیدگی شوند، کل ساختمان در معرض تخریب قرار میگیرد.
ویژگی مهم فولاد ضد زنگ که میتوانیم به عنوان تفاوت فولاد و آهن نیز به آن اشاره کنیم، مقاومت زیاد در برابر خوردگی و اکسیدشدن است. فولاد همچنین از ترک خوردن، پیچ خوردن و تغییرشکل در امان است.
این در حالی است که فلز آهن به هیچ نحو نمیتواند این ویژگیها را داشته باشد؛ زیرا تنها از سنگ آهن ساخته میشود و ماده دیگری با آن ترکیب نمیشود تا این ویژگیاش را تحت تأثیر قرار دهد.
این نکته را در نظر داشته باشید که اغلب فولادهای معمولی (کربنی) بهشدت زنگ میزنند و مقاومتشان از آهن بیشتر نیست.
تنها تفاوت این است که زنگزدگی فولاد کندتر و تحت کنترلتر است. اما فولادهای ضد زنگ ( استنلس استیل) مقاومت بالایی در برابر خوردگی و زنگزدگی دارند.
برای خرید محصولات استنلس استیل با بالاترین کیفیت و مناسبترین قیمت بازار همراه با اصالت ضمانت کالا از طریق شماره 02168559 با کارشناسان شهر استیل تماس حاصل فرمایید.
3. فرق فولاد و آهن از نظر ساختاری
فولاد از دیرباز در نگاه عمومی به عنوان فلزی محکم و مقاوم شناخته شده است و این تصور کاملاً درست است. وجود مقدار کنترلشدهای کربن در ترکیب فولاد باعث افزایش چشمگیر استحکام آن نسبت به آهن خالص میشود.
با این حال، چگالی فولاد تقریباً برابر با چگالی آهن است و تفاوت وزنی محسوسی بین آنها وجود ندارد. آنچه فولاد را برای کاربردهای مهندسی مناسب میسازد، نسبت استحکام به وزن بالاتر، شکلپذیری و دوام بیشتر است، نه سبکتر بودن آن.
این نکته قابل ذکر است که در اکثر گریدهای پرکاربرد فولاد ضد زنگ از جمله ورق استیل 304 و استیل 316، چگالی استنلس استیل کمی بیشتر از آهن است، اما اختلاف آنها بسیار جزئی است و از نظر مهندسی معمولاً تاثیر چشمگیری ندارد.
این فلز با این ساختار عجیب به محبوبترین فلز کاربردی بهویژه در ساختمانسازی تبدیل شده است. ساختمانسازی یکی از حوزههایی است که در آن هم استحکام و هم وزن مواد، اهمیتی فوقالعاده دارد. شناخت فولاد از قرن نوزدهم سبب شد به عنوان جایگزین آهن در ساختمانسازی به کار گرفته شود.
یکی از ویژگیهای مهم فولاد در کاربردهای ساختمانی، شکلپذیری (Ductility) آن است؛ ویژگیای که باعث میشود فولاد در برابر نیروهای دینامیکی مانند زلزله رفتار قابلاعتمادی داشته باشد.
در مقابل، فولادهای بهکاررفته در خطوط ریلی معمولاً دارای سختی و استحکام بالا هستند و چکشخواری کمی دارند، زیرا مقاومت در برابر سایش و تغییر شکل پلاستیک برای ریلها بسیار مهمتر از چکشخواری است. در ادامه این مطلب، مقاله چکش خوار یعنی چه را مطالعه نمایید.
4. تفاوت آهن و فولاد در قیمت
اگرچه آهن از قدیمیترین فلزات مورد استفاده در صنعت است و عمر کاربردی بسیار طولانی دارد، اما فولاد نیز از زمان انقلاب صنعتی با توسعه فرایندهایی مانند بسمر، مارتین زیمن و کوره اکسیژنی به تولید انبوه رسید و بهسرعت جایگزین آهن در اغلب کاربردها شد.
با گسترش فناوریهای تولید، هزینه ساخت فولاد بهطور چشمگیری کاهش یافت. هرچند فولاد نسبت به آهن شامل عناصر آلیاژی بیشتری است، اما فرایند تولید آن (بهویژه در مقیاس صنعتی) کارآمدتر، اقتصادیتر و کمهزینهتر از تولید آهن خالص یا آهن فرفورژه است.
بهعنوان نمونه، یکی از پرکاربردترین گریدهای فولاد زنگنزن در صنایع مختلف، گرید 316 است. این آلیاژ به دلیل مقاومت بسیار بالاتر در برابر خوردگی، دوام طولانی و کیفیت ساخت، در پروژههای دریایی، غذایی، دارویی و شیمیایی کاربرد گستردهای دارد. با وجود این مزایا، قیمت ورق استیل 316 بهدلیل تولید انبوه و تکنولوژیهای جدید، برای اغلب کاربردهای صنعتی همچنان اقتصادی و قابل توجیه است.
از نظر ساختاری، فولاد به دلیل درصد کربن کنترلشده و ریزساختار مهندسیشده، چگالی و وزن کمتری نسبت به آهن خالص ندارد، اما نسبت استحکام به وزن آن بهمراتب بالاتر است؛ همین ویژگی باعث میشود مصرف فولاد در سازهها کاهش حجم مصالح، وزن مرده کمتر و در نتیجه کاهش هزینههای سازهای را بهدنبال داشته باشد.
در کاربردهایی مانند ساختمانسازی، استفاده از آهن خالص نهتنها اقتصادی نیست، بلکه بهدلیل وزن بالا، استحکام پایین و مقاومت کم در برابر خوردگی نیازمند تمهیدات اضافی برای تحمل بار و افزایش دوام است؛ تمهیداتی که هزینه نهایی را افزایش میدهد. در مقابل، فولاد با استحکام بیشتر، رفتار مکانیکی قابل پیشبینی و قابلیت شکلپذیری بهتر، گزینهای بهصرفهتر و ایمنتر محسوب میشود.
فولاد ضد زنگ یا همان استنلس استیل از پرکاربردترین انواع فولاد در صنعت است. برای مثال ورق استیل که در انواع طرحهای صنعتی و دکوراتیو به بازار عرضه میشود، بیشترین مصرف را در صنایع مختلف دارند.
5. تفاوت فولاد و آهن در شکلپذیری
استفاده از انواع فولاد در ساختمانسازی رواج بیشتری نسبت به آهن دارد. حتما میخواهید بدانید در ساختمان سازی تفاوت فولاد و آهن چیست که سبب چنین ترجیحی میشود.
فولاد انعطاف بیشتری نسبت به آهن دارد. این فلز را میتوان تحت عملیاتهای گوناگون خم کرد و با حفظ استحکام به اشکال مطلوب درآورد. پس این قابلیت را دارد که از آن برای پدید آوردن قطعاتی با شکلهای پیچیده استفاده شود. این ویژگی فولاد در ساختمانسازی کارایی قابل توجهی دارد و از این نظر معماران در طراحی به آن متکی هستند.
آهن نیز در شکل خالص، فلزی نرم و انعطافپذیر است. اما سختی و استحکامش به حدی نیست که بتوان ضمن انعطافپذیری از آن در ساختمانسازی بهره گرفت.
شکلپذیری آهن بیشتر در ساخت وسایل تزیینی و دکوراتیو به کار میآید؛ چنانکه از سدههای پیشین اشیای تزیینی بسیاری به جا مانده که آهنین است. در ساختمانسازی، اشکال سازههای آهنی نمیتواند به گوناگونی سازههای فولادی برسد.
6. فرق آهن و فولاد در بازیافت
هم فولاد و هم آهن قابلیت بازیافت صد درصدی دارند. با این حال فولاد حتی از منظر محیط زیستی نیز مطلوبتر از آهن دانسته میشود.
در اینجا این پرسشی پدید میآید که اگر هردوی این فلزات صد درصد قابل بازیافت هستند، تفاوت فولاد و آهن چیست که سبب میشود این دو در ارجحیت از منظر محیط زیستی نیز جایگاه یکسانی نداشته باشند.
دو دلیل برای این موضوع وجود دارد:
- فولاد دوام و استحکام بیشتری نسبت به آهن دارد. یک قطعه فولادی عمر بیشتر و طولانیتری دارد؛ بنابراین نیازی به تعویض و جایگزینی زودهنگام آن نیست. این در حالی است که آهن بر فرآیند تولید پرمصرف اتکا دارد.
- میزان مصرف انرژی برای تولید فولاد به شکل قابل توجهی کمتر از آهن است. این موضوع از منظر محیط زیستی بسیار قابل توجه است.
تعریف آهن و فولاد
برای آنکه روشن شود تفاوت فولاد و آهن چیست، باید ابتدا به تعریف روشنی از هریک بپردازیم و بارزترین ویژگیهای این دو را تبیین کنیم.
تعریف آهن
فلز آهن پرکاربردترین فلز دنیاست و در صنایع گوناگون و ساختمانسازی از آن استفادههای بسیار میشود. دو دلیل اصلی پرمصرف بودن فلز آهن استحکام و قیمت ارزان آن است. فلز آهن تنها از سنگ آهن ساخته میشود و ترکیبات آلیاژی دیگری را به آن نمیافزایند. این در حالی است که برخی دیگر از مشتقات آهن مانند فولاد، چدن و … دارای ترکیبهای آلیاژی هستند.
یک ویژگی بارز آهن اکسید شدن یا به اصطلاح زنگ زدن آن است. آهن عنصری است که وقتی در معرض هوا یا آب قرار میگیرد با اکسیژن موجود در آنها ترکیب میشود و اکسید آهن را پدید میآورد. به همین دلیل در استفاده از آهن باید از مواد ضد زنگ، رنگها یا پوششهای دیگر استفاده کرد تا از اکسید شدن و پوسیدگی آن پیشگیری کند.
تعریف فولاد
در حال حاضر از قطعات متنوع ساخته شده از فولاد در ساختمانسازی استفاده بسیار میشود. فولاد همچنین در صنایع گوناگون کاربردهای فراوانی دارد.
فولاد ساخته شده از سنگ آهن و کربن است و ممکن است عناصر دیگر به آن افزوده شود. درصد هریک از این اجزا در نوع فولاد و کیفیت آن تأثیر خواهد داشت.
میزان کربن در فولاد میتواند متغیر باشد. این میزان از سویی با میزان استحکام فولاد رابطه مستقیم و با میزان جوشپذیری آن رابطه عکس دارد. بنابراین باید در افزودن کربن به آن محدودیتی قائل شد. در رابطه با این موضوع پیشنهاد میشود مقاله فولاد چیست را به طور کامل مطالعه فرمایید.
تفاوت فولاد و چدن
چدن چیست؟ از دیگر فلزاتی که بر پایه آهن تولید میشود، چدن است. این فلز از نظر ترکیب و ساختار و درنتیجه ویژگیهایی که دارد با آهن و فولاد متفاوت است. در این بخش تمرکز ما بر تفاوت فولاد و چدن است. موارد تفاوت این دو را بررسی میکنیم.
- درصد کربن: همچون تفاوت فولاد و آهن، اصلیترین تفاوت فولاد و چدن نیز میزان کربن است. میزان کربن چدن بیشتر از فولاد است. در حالی که فولاد در بیشترین حالت دارای 2 درصد کربن است، 4 درصد کربن در ترکیبات چدن به کار میرود.
- سیلسیوم: از دیگر موارد تفاوت فولاد و چدن میتوان به سیلسیوم اشاره کرد که از ترکیبات اصلی چدن به شمار میرود و ویژگیهایی منحصربهفرد را در آن ایجاد میکند.
- ریزساختار: کربن در چدن میتواند به صورتهای گرافیت، کاربید آهن یا هردو وجود داشته باشد درحالیکه در فولاد تنها به صورت کاربید آهن موجود است.
- قیمت: فولاد گرانتر از چدن است. مواد، انرژی و نیروی کار برای تولید چدن کمهزینهتر از فولاد است. بنابراین، دیگر تفاوت فولاد و چدن در قیمت آنهاست.
- قابلیت ریختهگری: چدن از نظر قابلیت ریختهگری بر فولاد ارجح است. این به دلیل برتری چدن بر فولاد در سیالیت است.
- شکلپذیری: چدن سختی بیشتری نسبت به فولاد دارد که به میزان کربن مربوط است. به همین نسبت، تردتر از فولاد است؛ به این معنی که انعطاف و شکلپذیری آن کمتر است و ممکن است طی عملیات ترک بخورد.
فروشگاه شهر استیل عرضه کننده انواع محصولات استنلس استیل از جمله ورقهای استیل، پروفیل استنلس استیل، انواع لولهها و … است.
برای دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان خرید از طریق شماره 02168554 با کارشناسان مجموعه شهر استیل تماس حاصل فرمایید.
کلام آخر
در نهایت، تفاوت فولاد و آهن در این است که آهن یک فلز خام و پایهای با خواص محدود است، در حالیکه فولاد نسخهی مهندسیشدهای از آهن است که با افزودن کربن و عناصر آلیاژی، استحکام، سختی، چقرمگی و مقاومت بهمراتب بالاتری پیدا میکند. به همین دلیل، فرق فولاد و آهن تنها در ترکیب شیمیایی نیست، بلکه در عملکرد، دوام، کاربرد و قابلیت مهندسی آنهاست. اگر بخواهیم جمعبندی کنیم، تفاوت آهن و فولاد در این است که فولاد مادهای بهینهسازیشده و قابل طراحی برای انواع شرایط صنعتی و ساختمانی است، اما آهن بیشتر نقش ماده اولیه را دارد و بهتنهایی کمتر در سازهها یا قطعات حساس به کار میرود.
