ידע בסיסי בפלדה (1)

פלדה היא סגסוגת המורכבת מברזל ו-C (פחמן), Si (סיליקון), Mn (מנגן), P (זרחן), S (גופרית) וכמות קטנה של יסודות אחרים. בנוסף ל-Fe (ברזל), תכולת C משחקת תפקיד מרכזי בתכונות המכניות של הפלדה. זהו חומר המתכת החשוב והנפוץ ביותר בטכנולוגיה הנדסית.

ההיסטוריה של יישום ומחקר על פלדה בקרב בני אדם היא ארוכה למדי. עם זאת, עד להמצאת תהליך בסמר במאה ה-19, ייצור הפלדה היה משימה בעלות גבוהה ויעילה נמוכה. כיום, הפלדה הפכה לאחד החומרים הרתומים ביותר בעולם בזכות מחירה הנמוך וביצועים אמינים. זהו מרכיב הכרחי בתעשיית הבנייה, בתעשייה ובחיי היומיום של אנשים. ניתן לומר שפלדה היא הבסיס החומרי של החברה המודרנית.

מתכות ברזליות

המונח "מתכת ברזלית" מתייחס לכל מתכת ברזלית (ברזל וסגסוגות ברזל) כגון פלדה, ברזל חזיר, סגסוגות ברזל, ברזל יצוק וכו' פלדה וברזל חזיר הן סגסוגות המבוססות על ברזל עם פחמן כיסוד העיקרי. הם נקראים ביחד סגסוגות ברזל-פחמן.

ברזל חזיר מתייחס למוצר המיוצר מהתכת עפרות ברזל בכבשן פיצוץ ומשמש בעיקר להתכת פלדה וייצור יציקות.

הברזל היצוק מותך בכבשן התכת ברזל לקבלת ברזל יצוק (נוזלי, סגסוגת ברזל-פחמן עם תכולת פחמן גדולה מ-2.11%), ואת הברזל היצוק הנוזלי יוצקים לתוך יציקה. כך נוצרו חלקי ברזל יצוק.

סגסוגת ברזל היא סגסוגת המורכבת מברזל וסיליקון, מנגן, כרום, טיטניום ויסודות נוספים. סגסוגת ברזל היא אחד מחומרי הגלם לייצור פלדה. הוא משמש כתוסף מסיר חמצון ותוסף אלמנטים מתג לפלדה במהלך ייצור פלדה.

 

סגסוגות ברזל-פחמן עם תכולת פחמן של פחות מ-2.11% נקראות פלדה. פלדה מתקבלת על ידי הכנסת ברזל חזיר לתוך תנור לייצור פלדה והמסתו לפי תהליך מסוים. מוצרי הפלדה כוללים מטילי פלדה, יציקה רציפה ויציקה ישירה של יציקות פלדה שונות. פלדה מתייחסת בדרך כלל לפלדה המגולגלת למוצרי פלדה שונים.

מתכות ברזליות הן מגנטיות, חזקות וקשות בשל תכולת הברזל שלהן, וחומרים אלו משמשים בדרך כלל בבניית בתים, צינורות גדולים, מיכלים תעשייתיים ויישומים הנדסיים. מתכות ברזליות מכילות גם כמויות גדולות של פחמן ולכן הן רגישות יותר לחלודה בסביבות לחות (למעט נירוסטה, בעלת תכולת כרום גבוהה, וברזל יצוק, בעל תכולת ברזל טהור גבוהה).

מתכות אלו הן בדרך כלל מוצקות ועמידות, מה שהופך אותן לשימושיות בבנייה והנדסה. מבנים גדולים כמו גורדי שחקים וגשרים מכילים מתכות ברזליות. בנוסף, ניתן למצוא מתכות ברזליות במכולות, צינורות תעשייתיים, מכוניות, פסי רכבת וכלים ביתיים.

מתכת אל ברזליות

מתכות לא ברזליות מתייחסות למתכות וסגסוגות מלבד מתכות ברזליות, כגון נחושת, פח, עופרת, אבץ, אלומיניום, פליז, ברונזה, סגסוגות אלומיניום וסגסוגות מיסבים. יתר על כן, כרום, ניקל, מנגן, מוליבדן, קובלט, ונדיום, טונגסטן, טיטניום וכן הלאה משמשים גם בתעשייה. מתכות אלו משמשות בעיקר כתוספי סגסוגת לשיפור תכונות המתכת. ביניהם, טונגסטן, טיטניום, מוליבדן וכו' משמשים בעיקר לייצור קרביד צמנט לכלי חיתוך.

המתכות הלא ברזליות הנ"ל נקראות מתכות תעשייתיות, בנוסף למתכות יקרות: פלטינה, זהב, כסף ועוד ומתכות נדירות, לרבות אורניום רדיואקטיבי, רדיום וכו'.

בניגוד למתכות ברזליות, סגסוגות אלו הן רקיעות וקלות יותר, מה שהופך אותן למתאימות לתעשיות בהן נדרש חוזק אך עומדים באילוצי המשקל, כגון תעשיית התעופה והחלל.

אל חלד

 

חוּט

פחית

זהב

לחומר זה תכונות שונות והוא בעיקר מתכת טהורה או סגסוגת ללא ברזל. מבחינה מגנטית, הם לרוב לא מגנטיים. בנוסף למתכות לא ברזליות כגון אלומיניום, נחושת, עופרת, אבץ ופח, נכללות גם מתכות יקרות כגון זהב, כסף וכו' והן מנוצלות לרוב למטרות נוי.מתכות לא ברזליות משמשות כיום בבנייה, לייצור כלים, כבלים, מנועי רכב, צינורות, מכולות ואפילו כלי שולחן.

פלדה היא חומר סגסוגת עם ברזל כיסוד העיקרי, תכולת פחמן בדרך כלל מתחת ל-2% ואלמנטים אחרים. תכולת הפחמן בפלדת כרום עשויה להיות גדולה מ-2%, אך 2% הם בדרך כלל הקו המפריד בין פלדה וברזל יצוק. באופן קפדני, פלדה היא סגסוגת ברזל-פחמן עם תכולת פחמן בין 0.0218% ל-2.11%. באופן אוניברסלי, אנו קוראים לזה פלדה יחד עם ברזל. על מנת להבטיח את הקשיחות והפלסטיות שלו, תכולת הפחמן בדרך כלל אינה עולה על 1.7%. בנוסף לברזל ופחמן, המרכיבים העיקריים של הפלדה כוללים סיליקון, מנגן, גופרית, זרחן וכו'. מרכיבים אחרים משמשים להבדיל בין תכונות הפלדה.     

פלדה עדינה קלה לקבל עיבודים שונים כגון פרזול, ריתוך וחיתוך, והיא משמשת לעתים קרובות לייצור שרשראות, מסמרות, ברגים, פירים וכו'.

פלדת פחמן בינונית כוללת פלדה קטלנית (פלדה קטלנית מתייחסת לפלדה שהושחתה לחלוטין, כלומר, שבריר המסה של החמצן אינו עולה על {{0}}.01%, בדרך כלל בין {{7} }.002% ו-0.003%, פלדה שנרצחה למחצה, פלדה רותחת ומוצרים אחרים. מלבד פחמן, הוא מכיל גם כמות קטנה של מנגן (0.70% ~ 1.20%). יש לו ביצועי עיבוד תרמי וחיתוך מצוינים, אך ביצועי הריתוך שלו גרועים.

החוזק והקשיחות של פלדת פחמן בינונית גבוהים יותר מפלדה דלת פחמן, אך הפלסטיות והקשיחות נמוכות יותר מפלדה דלת פחמן. בין יישומים שונים ברמות חוזק בינוני, פלדת פחמן בינונית היא הנפוצה ביותר. בנוסף להיותו חומר בניין, הוא נמצא בשימוש נרחב גם בייצור חלקים מכניים שונים.

פלדת פחמן גבוהה נקראת לעתים קרובות פלדת כלי עבודה, ותכולת הפחמן שלה נעה בין יותר מ-{{0}}.60% ל-1.70%. פטישים, ברבים וכו' עשויים מפלדה עם תכולת פחמן של 0.75%; כלי חיתוך כגון מקדחים, חוגרים וכו' עשויים מפלדה עם תכולת פחמן של 0.90% עד 1.00%.יתרה מכך, סגסוגות ברזל-פחמן עם תכולת פחמן של 2.1% עד 4.5% נקראות בדרך כלל ברזל יצוק.