آهن گرافیت چیست ؟
گرافیت دگر شکلی از کربن بوده که از لحاظ فیزیکی و شیمیایی با آن عنصر متفاوت است در آن لایه های اتم کربن به راحتی روی هم می لغزند و موجب نرمی این ماده معدنی می شوند این ماده خاکستری تیره است , وجود الکترون در بین لایه های کربن آن موجب شده تا گرافیت به یک هدایت کننده جریان الکتریسیته تبدیل شود از جمله کاربردهای گرافیت می توان به مغز مداد , صفحات خورشیدی , باتری , کوره های قوس الکتریکی و فولاد پر کربن و چدن اشاره کرد , کربن مهم ترین عنصر آلیاژی در فولادهاست در حقیقت این ماده کنترل کننده بخش مهمی از خواص مکانیکی در قطعات پایه فولادی است در ادامه بیشتر به آهن گرافیت و ویژگی ها و کاربردهای آن می پردازیم .
- آهن گرافیت چیست ؟
- نحوه استخراج گرافیت
- انواع گرافیت
- مهم ترین ویژگی آهن گرافیت
- کاربرد گرافیت در صنایع فولاد
آهن گرافیت چیست ؟
گرافیت حالتی از کربن بوده که بسیار پایدار تر از سمنتیت است و در صورتی که به سمنتیت فرصت داده شود سر انجام به گرافیت تجزیه می شود به همین علت گرافیت زایی در فولادها به ندرت صورت میگیرد , کربن مهمترین عنصر آلیاژ در فولاد بوده و کنترل کننده بخش عظیمی از خواص مکانیکی در قطعات پایه فولادی است موارد مصرف آهن گرافیت در صنایع بسیار متعدد است .
نحوه استخراج گرافیت
گرافیت از طریق فرآیندهای مختلف از معادن به 3 روش استخراج می شود .
در فرآیند احتراق پالایشگاهی گرافیت طبیعی در دمای بالا با اکسیژن در معرض احتراق قرار داده شده و با تصفیه و فرآوری بیشتر به گرافیت اصلاح شده تبدیل می شود .
در فرآیند الکترودگیری , گرافیت طبیعی یا ساختگی در الکترود یک قوس الکتریکی قرار داده شده و با تأمین جریان الکتریکی گرمای لازم را برای تبلوراین ماده ایجاد می شود .
در احتراق الکتریکی نیز گرافیت طبیعی یا ساختگی در بین دو الکترود قرار داده می شود و به علت پدیده گرمایی گرمایش شده و تبدیل به گرافیت اصلاح شده می شود .
انواع گرافیت
گرافیت آمورف :
این نوع برای محصولات سطح پایین مانند مداد , لنت ترمز , روغن روان کار و مواد افزودنی لاستیک استفاده شده پایین ترین قیمت را دارد .
گرافیت ورقه ای :
این نوع از نوع آمورف کیفیت بهتر و قیمت بیشتری دارد و از آن در صنایع متالوژی به خصوص صنایع شکل دهی , رنگ سازی , ساخت لنت , مداد و.. استفاده می شود.
گرافیت وین :
گرافیت وین بالاترین قیمت و بیشترین کیفیت را در این بین دارد همچنین دارای بالاترین درجه از انسجام ساختاری در گرافیت های طبیعی است .
مهم ترین ویژگی و معایب آهن گرافیت
آهن گرافیت از ویژگی ها و معایبی نیز برخوردار است از جمله :
- مقاوم به حرارت و فشار بالا
- مقاوم به خوردگی
- عدم اشتعال پذیری
- اصطکاک کم
- خاصیت روانکاری بالا
- رسانای الکتریسیته
- قیمت بالا
- گرانی و سختی که برخی کاربردها را مشکل ساز می کند .
کاربرد گرافیت در صنایع فولاد
در صنایع مختلف از گرافیت طبیعی و مصنوعی به وفور استفاده می شود از جمله موارد مصرف آن می توان به ساخت مغز مداد , الکترود باتری ها , لنت ترمز , نسوزها و فولاد سازی اشاره کرد , در فولاد سازی برای افزایش درصد کربن فولاد مذاب از این ماده استفاده می شود و نیز اینکه برای قالب های اکسترود فولاد خاصیت روانکاری دارد , گرافیت پر سولفور با خواص منحصر به فرد خود موجب شده تا یکی از مواد ضروری برای فرآیندهای مختلف فولاد سازی صنعت فولاد محسوب شود به عنوان مثال در ساخت آهن کوره بلند از این ماده به عنوان منبع کربن انرژی استفاده می شود همچنین این ماده نقش مهمی در صنعت فولاد به خصوص در تولید فولاد از طریق کوره های قوس الکتریکی ایفا می کند , فولاد سازی با این کوره ها شامل ذوب و پالایش ضایعات فلزی با قوس الکتریکی بین الکترودها و بار فلزی می باشد, گرافیت پر سولفور کربن بالایی دارد و به عنوان منبع کربن و انرژی عمل می کند و به کاهش اکسید آهن و تسهیل تولید فولاد مذاب نیز کمک می کند .
اهمیت وجود گرافیت در فولاد و چدن
با افزایش درصد کربن در فولاد سختی و سختی پذیری آن نیز بیشتر شده و تولید فولاد با کیفیت بالا را تضمین می کند , کربن در ساختار فریتی فولاد موجب تشکیل پرلیت و مقادیر بیشتر, سمانتیت می شود همچنین افزودن کربن موجب کاهش تافنس و چقرمگی فولاد می شود و به همین علت میزان کربن در فولادهای ساختمانی باید بین 2/ تا 35/ درصد باشد , وجود گرافیت در چدن خاکستری ضریب اصطکاک و ارتعاش را کم کرده و قابلیت براده برداری بیشتر می کند چدن خاکستری در برابر فشار و پوسیدگی مقاوم است اما فاقد قابلیت چکش خواری است , وجود 2/6 تا 3/6 درصد در این چدن باعث شده تا نقطه ذوب تا حدود 1250 درجه سانتی گراد کاهش یابد در چدن داکتیل هم وجود گرافیت کروی موجب شده تا قابلیت انبساط , خم کاری و استحکام در چدن بیشتر شود , این چدن نیز در برابر حرارت مقاوم است و نقطه ذوب آن به حدود 1400 درجه سانتی گراد می رسد .
