کاربرد آهن در صنایع کدامند؟

آهن به واسطه ویژگی‌های جذابی که دارد بسیار محبوب است. این فلز در ترکیب با سایر عناصر، آلیاژ‌هایی با خواص منحصر‌به‌فرد ایجاد می‌کند که می‌توانند برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.

کاربرد آهن در صنایع مختلف در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است و علت این به‌کارگیری گسترده ویژگی‌های مختلف آهن است که مهمترین آنها قیمت مناسب، فروانی و در دسترس بودن و مقاومت بالاست یکی از مشکلات آهن زنگ زدگی است که این مسئله در نوع فولاد ضد زنگ رفع شده است.

آهن چیست؟

آهن و فولاد از فلزات مهم در صنایع مختلف هستند به‌طوری که در صورت نبود آنها حیات بسیاری از صنایع به پایان می‌رسد. آهن بعد از آلومینیوم دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است که با نماد Fe و عدد اتمی 26 در جدول مندلیف شناخته می‌شود اما آهن به صورت طبیعی و خالص در طبیعت یافت نمی‌شود بلکه به صورت گونه‌های مختلف سنگ‌آهن وجود دارد که طی فرآیندی استخراج می‌شود و با دو روش کوره قوس الکتریکی یا قوس بلند تبدیل به آهن، فولاد و چدن می‌شود.

فولاد، آلیاژی از آهن است که با عناصر دیگری ترکیب می‌شود. هرکدام از این عناصر باتوجه به میزان و نحوه ترکیب خود تاثیر خاصی روی ویژگی‌های فولاد نهایی می‌گذارند بنابراین می‌توان فولادهایی با خواص و ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد ساخت که به کاربرد آهن در صنایع مختلف کمک می‌کند.

چرا از آهن استفاده می‌شود ؟

علت کاربرد آهن در صنایع مختلف ویژگی‌های خاص و منحصر‌به‌فرد آن است که برخی از آنها عبارت‌اند از:

• فروانی و در دسترس بودن

این عنصر از نظر جرمی فراوان‌ترین عنصر تشکیل‌دهنده زمین محسوب می‌شود. غلظت آهن در لایه‌های مختلف زمین از 5٪ در پوسته تا مقادیر زیاد در هسته زمین متغییر است.

• قیمت مناسب

باتوجه به فروان بودن آهن قیمت این فلز نیز مناسب است. آلومینیوم هم رقیب آهن است اما قابلیت انعطاف‌پذیری انواع آهن آلات را ندارد.

• مقاومت خوب

آهن، فولاد و انواع آلیاژهای آن مقاومت بسیار خوبی دربرابر فشار و ضربه دارند.

• ساخت انواع آلیاژ

با اضافه کردن عناصر دیگر به آهن می‌توان آلیاژهایی با ویژگی‌های خاص ساخت که در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارند.

• هزینه استخراج کمتر نسبت یه سایر فلزات
• بازیافت راحت و سازگاری با محیط زیست
• رسانای الکتریکی خوب
• خاصیت شکل‌پذیری که امکان طراحی‌ خلاقانه را می‌دهد
• امکان رنگ‌آمیزی
• وزن قابل قبول که در برخی صنایع بسیار مهم است
• دوام بالا
• قابلیت جوش‌‌پذیری و اتصال
• قابلیت پرس‌کاری

کاربرد آهن در صنایع :

صنایع مختلف با توجه به نیاز خود از آلیاژهای مختلف آهن استفاده می‌کنند کاربرد آهن در صنایع مختلف عبارت‌ است از:

کاربرد آهن در صنعت ساختمان :

آهن در صنعت ساختمان نقش اصلی را ایفا می‌کند چه سازه‌ای که ساخته می‌شود اسکلت فولادی داشته باشد چه بتنی،‌ آهن جز جدایی‌ناپذیر آن است. آهن به واسطه مقاومتی که دارد بسیار در ساختمان پرکاربرد است به طوری که از پنجره ساختمان تا فونداسیون آن متشکل از آهن است همچنین آهن به اشکال مختلف به کار گرفته می‌شود که عبارت‌اند از :

• تیرآهن
• میلگرد
• ورق فولادی
• ناودانی
• نبشی
• انواع دیگر پروفیل

کاربرد آهن در صنعت خودرو سازی :

آهن در خودروسازی نیز بسیار بااهمیت است. یک خودروی استاندارد لازم است چند ویژگی مهم داشته باشد که عبارت‌اند از وزن مناسب، ایمنی و مصرف سوخت قابل قبول. موادی که در ساخت خودرو استفاده می‌شوند برتمام این ویژگی‌ها تاثیرگذار هستند.

برخی منابع بین‌المللی اعلام کرده‌اند که در هر خودرو 900 کیلوگرم فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد و علت استفاده از آهن و فولاد این است که مقاومت، قیمت مناسب و همینطور وزن قابل قبولی دارند. آهن در خودرو معمولا طبق درصدهای زیر به کار می‌رود.

• 40٪ در ساختار بدنه خودرو
• 23٪ در سیستم انتقال نیرو
• 12٪ در سیسیتم تعلیق
• بقیه در چرخ و تایر، سیستم ترمز و فرمان و مخزن سوخت.

کاربرد آهن در صنعت کشتی سازی :

کشتی‌ سازی مخصوصا برای کشور‌هایی که ارتباط و تجارت خود را از طریق دریا انجام می‌دهند بسیار حائز اهمیت است و دلیل کاربرد آهن در صنایع کشتی سازی استحکام و ویژگی‌های جذاب آهن است.

با گذر زمان نیاز به تغییر کشتی‌ها چه در جنس بدنه آنها چه در ابعاد وجود داشته است و هرچه کشتی‌ها بزرگتر شده‌اند نیاز به مواد قوی‌تر برای ساخت آنها بیشتر احساس می‌شود. فولاد کشتی‌ سازی نوعی از فولاد است که این نیاز را به خوبی پاسخ می‌دهد چون هم بهترین صفحات فولادی را فراهم می‌کند هم به اندازه کافی بادوام است و دربرابر آب‌های شور مقاومت می‌کند همچنین بسیار شکل‌پذیر است و اجازه ساخت اشکال منحنی‌ خاص را می‌دهد.

کاربرد آهن در صنعت لوازم خانگی :

کاربرد آهن در صنایع لوازم خانگی معمولا به صورت ورق فولادی است. چون قالب‌گیری آهن نسبت به بسیاری فلزات دیگر آسان است در این صنعت بسیار محبوب واقع شده و برای ساخت ظروفی مثل تابه، قاشق، اجاق‌های پخت و پز و ماشین ظرفشویی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد از نوع ضد زنگ به دلیل مقاومت خوب دربرابر خوردگی پرطرفدارترین فولاد در این حوزه است.

کاربرد آهن در صنعت کشاورزی :

غذا که عاملی حیاتی برای بقای بشر است به نوعی محصول نهایی صنعت کشاورزی است. آهن به صورت‌های مختلف در این صنعت قدیمی به کار می‌رود به طور مثال بسیاری از ماشین آلات کشاورزی از آهن ساخته می‌شوند همینطور سیلوهای ذخیره‌سازی محصولات کشاورزی، ابزار و ادوات و مواردی ازین دست. علاوه بر مواردی که ذکر شد آهن عنصر مهمی در تولید آمونیاک است. آمونیاک از ترکیب هیدروژن و نیتروژن و آهن به عنوان کاتالیزور تولید می‌شود که به این فرآیند هابر نیز می‌گویند. آمونیاک محصول مهمی برای تولید کود مورد استفاده در کشاورزی است.

دیگر کاربرد آهن در صنایع کشاورزی این است که به عنوان ریزمغذی در تولید مواد افزودنی استفاده می‌شود که یک نوع آن آهن کلاته است که در بهبود و تقویت خاک کاربرد دارد.

کاربرد آهن در صنعت ساخت ابزار :

ابزار مختلف دور و بر خود را بررسی کنید! حتما بخش زیادی از آنها از آهن ساخته شده‌اند به طور مثال ابزار برش که در صنایع مختلف به کار می‌روند مثل چکش، چاقو و پتک از آهن ساخته شده است. همچنین آهن‌ربا که وسیله‌ای پرکاربرد در لوازم مختلف است از مگنتیت ساخته می‌شود.

کاربرد آهن در صنعت برق :

انتقال برق به مکان‌های مختلف توسط دکل‌ها انجام می‌شود که ادواتی آهنی هستند. البته می‌توان از فلزات دیگری هم برای این کار استفاده کرد اما آهن صرفه اقتصادی بیشتری دارد و همچنین بسیار در دسترس است.

کاربرد آهن در صنعت پزشکی :

فولاد محبوب برای استفاده در صنایع پزشکی، فولاد ضد زنگ است زیرا دارای مقاومت بالا دربرابر خوردگی، استحکام مناسب، کاهش خطر عفونت، تحمل حرارت، ضد باکتری و قابل بازیافت است. این نوع فولاد در تولید تخت بیمارستان، ساخت دریچه قلب مصنوعی، ایمپلنت اورتوپدی و ویلچر به کار می‌رود.

کاربرد آهن در صنعت حمل و نقل :

کاربرد آهن در صنایع خودرو سازی و کشتی سازی مورد بحث قرار گرفت اما علاوه بر این‌ها از فولاد در سایر وسایل حمل و نقل نیز استفاده می‌شود.

در صنعت ساخت هواپیما بسیاری از قطعات از فولاد ساخته می‌شوند در ساخت اتوبوس هم از ورق‌های با مقاومت بالا استفاده می‌شود. در صنایع حمل و نقل ریلی نیز استفاده از آهن مرسوم است مثل ساخت قطار و ترن‌های هوایی.

علاوه بر این در صنعت ساخت دوچرخه هم بعضا برای ساخت بدنه هم برای ساخت زنجیر دوچرخه که نیروها را از پدال به چرخ‌ها انتقال می‌دهد از آهن استفاده می‌شود.

کاربرد آهن در صنعت پتروشیمی :

انتقال فرآورده‌های نفتی و مواد پتروشیمی نیازمند لوله‌هایی با مقاومت بالا است. یکی از لوله‌هایی که در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد لوله مانسیمان است که نوعی لوله فولادی بدون درز است. از لوله‌های فولادی دارای درز جوش نیز در این صنعت استفاده می‌شود اما در جاهایی که فشار سیال و مواد داخل آنها چندان زیاد نیست.

کاربرد آهن در صنعت فولاد :

کاربرد آهن در صنعت چدن و فولاد شاید تعجب برانگیز باشد. اما تجهیزات خط تولید مثل غلتک‌های نورد و رول فرمینگ، بسترهای خنک سازی، قیچی برش و همینطور کوره‌های ذوب نیز از آهن درست شده است همچنین از فولاد با مقاومت بالا برای ساخت پاتیل‌های ذوب استفاده می‌شود.

کاربرد آهن در صنایع غذایی :

در این صنعت هم بیشتر از فولاد ضد زنگ استفاده می‌شود البته چون این فولاد‌ها در تماس با محصولات خوراکی یا دارویی قرار دارند مهم است که موارد بهداشتی به درستی در به‌کارگیری آنها رعایت شود.

قطعات آهنی مثل ورق استیل که تبدیل به لوله شده و به آن لوله استیل صنایع غدایی می‌گویند در خوراکی‌های لبنی و انواع دیگر محصولات غذایی استفاده می‌شود. لوله استیل گریدهای مختلفی دارد که گرید 304 در صنایع غذایی و 316 در صنایع لبنی و دارویی کاربرد دارد.

آهن در چه صنایعی کاربرد دارد ؟

شاید بهتر باشد بپرسیم آهن در چه صنایعی کاربرد ندارد! پویایی اکثر صنایع بزرگ و کوچک به آهن وابسته است. شاید بدون آهن نتوان زندگی به شکل امروزی را تصور کرد. کاربرد آهن در صنایع گوناگون در این مقاله بررسی شد اما جالب است بدانید این عنصر به صورت خالص در طبیعت یافت نمی‌شود و نیاز به استخراج و فرآیندهای تکمیلی دارد.

علت به کارگیری آهن ویژگی‌های جذاب و منحصر به فرد آن است که به آنها اشاره شد اما برخی از مهمترین آنها فراوانی و در دسترس بودن، مقاومت بالا و قیمت مناسب آهن است.