الحديد

هو أحد عناصر الجدول الدوري، بالتحديد في المجموعة الثامنة والدورة الرابعة ويصنف من الفلزات تحديداً،ورمزه (Fe) وهو آتٍ من اللاتينية (forum)، وكما ذكرت من قبل يتواجد بكميات هائلة في الكرة الأرضية، وهو من أقدم المواد التي استخدمها الإنسان، ولا يزال حتى اليوم الأكثر استخداماً، وهو يمتاز بقدرة المغناطيس على جذبه.

مصادر الحديد

يعتبر الحديد العنصر الرابع الأكثر وفرةً بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم، وهو العنصر الأكثر وفرة في الأرض كاملة، كما أنه وفير نسبياً في الشمس، والنجوم الأخرى، ويتكون الحديد مخلوط بنسبة 2-3٪ نيكل في الصخور البازلتية في غرينلاند، ورواسب كربونية في الولايات المتحدة، ويتشكل على شكل حديد نيزيكي بنسبة 5-7% من النيكل، كما أنه يتشكل في الترسبات الأرضية، وفي النيازك، ويتم استخراجه عن طريق صهر الكربون والحجر الجيري.

استخدامات الحديد

يدخل عنصر الحديد في العديد من الأمور، ومنها ما يأتي:

• يُستخدم في التصنيع الصلب، والهندسة المدنية، والعمارة، والخرسانة المسلحة، والأدوات الجراحية، والمجوهرات.
• يعتبر الحديد العنصر الأساسي لجميع أشكال الحياة، وهو عنصر غير سام، حيث يحتوي جسم الإنسان الطبيعي على حوالي 4 غرامات من الحديد، كما أن الإنسان يحتاج إلى 10-18 ملليغرام من الحديد كل يوم، حيث يؤدي نقص عنصر الحديد في الجسم إلى فقر الدم.
• تستخدم محفزات الحديد في عملية هابر (Haber) لإنتاج الأمونيا، وفي عملية فيشر تروبش (Fischer–Tropsch) لتحويل غاز الهيدروجين وأول أكسيد الكربون إلى وقود سائل.
• يدخل في استخدامات أدوات المطبخ والمائدة وتجهيزات المطبخ، مثل: المقالي المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ

المعـادن الحـديدية :

تضم المعادن الحديدية كل من الحديد الزهروالحديد المطاوع والصلب والصلب الذى لا يصدأ , وفيما يلى أهم أنواع ومكونات وخواص المعـادن الحديدية:

• الحـديد الـزهر:

  وهو عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون والماغنسيوم والفسفور ويكون محتوى الكربون من 1.7% إلى4% وتتباين أنواعه تبعاً لشكل وتوزيع جزيئات الكربون فى سـبيكة الحديد الزهـر وينقسم لأربعة أنواع كالتالى:

  1. حـديد زهـر رمـادي.
  2. حـديد زهـر أبيــض.
  3. حـديد زهـر مطـاوع.
  4. حـديد زهـر مــرن.
  
  

• الحـديد المطاوع:

  الحديد المطاوع عبارة عن حديد خالص به محتوى يقل عن 0.15% كربون ويصل إجهاد الشد للحديد المطاوع من ( 3000-3400 كجم/سم2 ) ونسبة إسـتطالة تصل إلى 30 – 40 % ، وقد إستبدلت إستخدامات الحديد المطاوع حالياً بإستخدام الصلب المطاوع.

• الصلــــب:

  وهو عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون ( بنسبة تتراوح ما بين 0.50% إلى1.50% كربون ) مع إضافات معينة من السيليكون والمنجنيز والكروم والنيكل والمولبيدنوم والفانديوم وبعض العناصر الأخرى لإنتاج سبائك الصلب لأغراض متعددة المجالات ، والصلب يمكن تصنيفه إلى ثلاثة مجموعات كالتالى:

  1. صلب مطاوع (طرى) ويحتوى على كربون ( بنسبة تصل 0.25% ) وله مجالات واسعة الإستخدام والإنتشار خاصة فى أعمال الحدادة بأشكال قطاعاته المختلفة.
  2. صلب متوسط الكربون ويحتوى على كربون ( بنسبة تصل0.50% ).
  3. صلب عالى الكربون ويحتوى على كربون ( بنسبة تصل 1.50% ) ويستخدم نوعىالصلب متوسط الكربون وعالى الكربون فى مجالات متميزة وخصوصاً فى الأعمال الهندسـية ذات الخدمة الشاقة مثل الأعمال الإنشائية.
  4. الصلب متوسط الكربون ويمكن معالجته بالتسخين والتسقية لإكسابه خواص ذات مجال أوسع عند إستعماله.
  5. كما أن إستخدام إضافات السبائك مثل النيكل والكروم و المولبيدنوم والمنجنيز والسيليكون والنحاس والتنجستين والنيوبيوم والفانديوم يمكن أن ينتج صلب قابل لمقاومة الحرارة المنخفضة والعالية ومقاومة قوى التآكل والبرى.