1. خواص فیزیکی و شیمیایی فلز آهن
فلز آهن یکی از فلزات پرکاربرد در جامعه و صنعت است که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فلز آهن با عنصر شیمیایی Fe نمایندگی می‌شود و جزء فلزات پایه محسوب می‌شود. خواص فیزیکی و شیمیایی فلز آهن شامل خواص مختلفی بوده که به طور خلاصه در ادامه مطرح می‌گردد:
1- خواص فیزیکی فلز آهن:
فلز آهن دارای خواص فیزیکی منحصر به فردی است که از جمله آنها می‌توان به مقاومت بالا، انعطاف پذیری کم و سختی ویژه اشاره کرد. این فلز به دلیل قابلیت خمیدن و شکل پذیری، برای استفاده در صنایع ساختمانی و کارگاهی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
2- خواص شیمیایی فلز آهن:
فلز آهن دارای خواص شیمیایی منحصر به فردی است که می‌توان به خاصیت اکسیداسیون و دارایی یون‌های فلز آهن در اب و هوا و حذف گرد و غبار به وسیلهٔ بار الکتریکی اشاره کرد. این فلز به دلیل خاصیت اکسیداسیون بالا، برای استفاده در تولید فولاد و آهن زنگ نزنده بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3- کاربرد فلز آهن:
کاربرد فلز آهن در صنایع مختلفی پراهمیت و متنوع است که به دلیل اهمیت آنها به صورت خلاصه در ادامه ذکر شده است:
• تولید فولاد
• ساخت و طراحی ماشین آلات صنعتی
• ساخت سازه‌های بزرگ مانند پل و خودروها
• تولید لوازم بهداشتی از جمله نوار استریل
• استفاده در صنعت فضایی و هوافضا برای ساخت و تولید اجزاء سیستم های هواپیما ها.
بدین ترتیب، خواص فیزیکی و شیمیایی فلز آهن باعث می‌شوند که این فلز به عنوان یکی از فلزات مهم و مورد علاقه در جامعه و صنعت شناخته شود و در تولیدات مختلف بکار گرفته شود.
2. استحکام فلز آهن در دمای مختلف
استحکام فلز آهن یکی از ویژگی‌های مهم این فلز است که تأثیر قابل توجهی از جمله دما بر روی آن دارد. دما به عنوان یکی از عوامل موثر بر استحکام فلز آهن، باعث تغییر دوخته‌های داخلی و مولکولی آن می‌شود و در نتیجه می‌تواند باعث کاهش یا افزایش استحکام آهن شود.
با افزایش دما، ترکیبات اتمی داخل فلز آهن با نیروی حرارتی به حرکت در می‌آیند و در نتیجه فاصله بین آنها افزایش می‌یابد. به همین دلیل، استحکام فلز آهن با افزایش دما کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، فلز آهن در دمای بالاتر به دلیل افزایش انحراف ذراتی، به شکل کاملاً پلاستیکی عمل می‌کند و به راحتی از هم جدا می‌شود.
همچنین، تأثیر دما بر استحکام فلز آهن به شکلی دیگری نیز احساس می‌شود. در دماهای پایین، قطعات فلز آهن به دلیل خصوصیات غیرقابل انطباقی، به شکل شکستنی عمل می‌کنند و در نتیجه مقاومت کمتری نسبت به حرارت برای استحکام فلز آهن مشاهده می‌شود.
سرانجام، استحکام فلز آهن در دمای متوسط تغییری چشم‌گیری ندارد و حوزه دمایی با بیشترین استحکام، دمای محیط و طبیعی است که عمدتاً در آن طول می‌کشد. در نهایت، باید گفت که برای بهره‌برداری بهینه از فلز آهن، شرایط دمایی را که فرآیندهای استفاده و تولید را تحت تأثیر قرار می‌دهد را مورد بررسی دقیقی قرار داد و با استفاده از راهكارهای مناسب، حداکثر بهره‌وری را از این فلز مشاهده نمود.
3. قابلیت انعطاف پذیری فلز آهن
انعطاف پذیری فلز آهن یکی از ویژگی‌های مهم آن است که در بسیاری از صنایع و محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد. آهن، فلزی با قابلیت انعطاف بالاست که به دلیل قابلیت آن برای تولید انواع محصولات، از جمله فلزات پر کاربرد در صنعت و مهندسی مکانیک محسوب می‌گردد.
با در نظر گرفتن این ویژگی آهن، این فلز به حفظ شکل و ساختار خود در شرایط مختلف و تحت فشارهایی که به آن وارد می‌شود، توانایی دارد. به همین دلیل آهن برای ساخت انواع محصولات، مانند قطعات خودرو و صنایع دیگر، بسیار مناسب است. همچنین، با در نظر گرفتن اینکه آهن قابلیت انعطاف بالایی دارد، این فلز در مقایسه با دیگر فلزات از پایداری حرارتی و مقاومت به فشار بیشتری برخوردار است.
قابل ذکر است که در صورتی که آهن در دماهای بالا باشد، این فلز ممکن است خنثی شده و از انعطاف پذیری خود از دست بدهد. اما در مقایسه با دیگر فلزات، آهن به علت وجود اکسیدی که به آن اضافه می‌شود، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد و می‌تواند در نواحی با آب و هوای خیلی سرد و رطوبت بالا نیز به کار رود.
به بیان دیگر، انعطاف پذیری فلز آهن باعث می‌شود که این فلز برای تولید انواع محصولاتی که به شکل پیچیده‌ای به هم بخورند و به راحتی قابل شکل‌گیری نیستند، بسیار مناسب باشد. این ویژگی، برای تولید خودروها و ساخت قطعات بسیاری از ابزارهای صنعتی کاربرد دارد. همچنین، در صنایع ساختمانی و ساخت انواع لوله‌ها نیز از این فلز استفاده می‌شود.
4. مقاومت فلز آهن در برابر خوردگی
مقاومت فلز آهن در برابر خوردگی یکی از ویژگی‌های مهم این فلز می‌باشد. آهن یکی از فلزاتی است که بسیار پرکاربرد بوده و در مصارف صنعتی و ساختمانی بکار می‌رود. با این حال، یکی از مشکلاتی که ممکن است در استفاده از آهن به وجود آید، خوردگی است. خوردگی یک فرایند تخریبی است که باعث کاهش عمر و کارایی قطعات فلزی می‌شود.
برای مقابله با خوردگی در فلزات آهنی، می توان از نوعی روش درمانی به نام روش کاتدی استفاده کرد. این روش به صورتی اجرا می‌شود که فلز آهن به عنوان الکترود برای واکنش کاتدی به کار می‌رود. در این روش، جریان الکتریکی از المنیوم به فلز آهن منتقل می‌شود که تأثیری بسیار قوی در کاهش خوردگی و افزایش مقاومت فلز آهن دارد.
در برخی موارد، برای دفع خوردگی در فلزات آهنی از ترکیبات شیمیایی مانند رنگ‌های ضدخوردگی استفاده می‌شود. این رنگ‌ها با تغییر خاصیت سطحی فلزها، باعث کاهش آسیب پذیری آنها نسبت به خوردگی می‌شوند. علی‌رغم اینکه این روش می‌تواند در مدت کوتاهی از خوردگی جلوگیری کند، اما بعد از مدتی رنگ‌ها دچار خرابی شده و تأثیر آنها بر روی فلزات آهنی کاهش می‌یابد.
در کل، مقاومت فلز آهن در برابر خوردگی را می‌توان با استفاده از روش‌هایی همچون روش کاتدی و استفاده از ترکیبات شیمیایی ضد خوردگی، افزایش داد. اما بهترین روش برای جلوگیری از خوردگی در فلزات آهنی، به کارگیری روش‌هایی مانند پوشش‌دهی با فلزات پایدار و یا استفاده از فولادهای ضدخوردگی می‌باشد. با این وجود، باید در نظر داشت که هیچ یک از این روش‌ها برای همیشه جلوگیری از خوردگی فلزات آهنی را تضمین نمی‌کند و نیاز به نگهداری و بازبینی دائمی دارند.
5. مقاومت فلز آهن در برابر حرارت
مقاومت فلز آهن در برابر حرارت یکی از خصوصیات مهم این فلز است که آن را برای استفاده در بسیاری از صنایع مفید و پرکاربرد می کند. فلز آهن یکی از فلزات پراستفاده در صنعت ساخت و ساز، تولید خودرو، هواپیما، لوازم خانگی و صنایع بزرگتر نظیر صنعت فولاد است.
یکی از مهمترین ویژگی های فلز آهن این است که این فلز بسیار مقاوم در برابر حرارت می باشد. این ویژگی آهن به دلیل رویش پایدار و همچنین ترکیب شیمیایی آن است. هنگامی که فلز آهن در برابر حرارت قرار می گیرد، کربن منتشر شده در آن باعث افت ترکیب شیمیایی آن نمی شود.
مقاومت فلز آهن در برابر حرارت، به خاطر همین خصوصیت شیمیایی، به آن کمک می کند تا در نسبت به دمای بالا و آتش سوزی مقاوم باشد. در واقع، فلز آهن با بافت ضخیم خود به علت مقاومت بالایی که در برابر حرارت داراست، به عنوان ماده مورد استفاده در ساختمان ها، در کانال های خنک کننده، داخل خودروها، سقف های پوشش داده شده و خطوط لوله بدون نگرانی کاهش کیفیت فعالیت های خود عمل می کند.
از آنجا که در فایل های اکسل و پی دی اف زیادی، حرارتی به کار گرفته می شود، برای اینکه فایل شما خراب نشود، باید از یک جنس فلزی با مقاومت بالا در برابر حرارت استفاده کنید. فلز آهن این خصوصیت را دارد و اگر برای مقاومت در برابر حرارت به دنبال فلزی باشید، آهن یک گزینه بسیار عالی برای شماست.
در نتیجه، مقاومت فلز آهن در برابر حرارت یکی از ویژگی های بسیار مهم این فلز است که آن را برای استفاده در صنایع مختلف مفید و مناسب می کند. به همین دلیل، فلز آهن بیشترین مصرف را در صنعت های مختلف دارد و بسیاری از محصولات خانگی و صنعتی شامل آن هستند.
6. آلیاژهای فلز آهن و خواص آنها
آلیاژهای فلز آهن به عنوان یکی از اصلی‌ترین مواد ساختمانی در صنعت ساخت و ساز، خود دارای خواص منحصر به فردی هستند. این آلیاژها شامل فولادهای مختلفی می‌شوند که با افزایش درصد کربن در آنها، ویژگی‌های متفاوتی بدست می‌آید.
یکی از ویژگی‌های مهم آلیاژهای فلز آهن، مقاومت آنها به خوردگی و زنگ‌زدگی است. این خواص در فولادهای ضد زنگ و فولادهای پالایشی به خوبی مشاهده می‌شود. در همین راستا، سیمان خاکستری، آجر نسوز و فولاد زنگ نزنده می‌توانند جزو مواد ساختمانی با مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی قرار بگیرند.
یکی دیگر از ویژگی‌های مهم آلیاژهای فلز آهن، سختی آنها است. فولادهای سخت و فولادهای ساختمانی ممتاز به دلیل قابلیت تحمل بار وزنی بالا، جزو موادی هستند که در ساخت بناهای بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در نهایت، مقاومت به خمش و کوبش، دیگر ویژگی‌هایی است که در آلیاژ فلز آهن مورد توجه قرار می‌گیرند. معماران و مهندسین در انتخاب مواد ساختمانی باید به این ویژگی‌ها نیز توجه کنند تا مطمئن شوند که سازه به خوبی و به صورت پایداری در برابر عوامل بیرونی مانند زلزله و باد مقاومت خواهد داشت.