الحديد الزهر نوع من الحديد سريع الانكسار مصنوع بالسبك (عملية يتم فيها صب الفلز بعد صهره في قوالب ويترك ليتصلب). وغالباً ما يتم صنع الحديد الزهر بإعادة صهر نوع من الحديد يُسمّى تماسيح الحديد (الحديد الخام عند خروجه من الصهر). والحديد الزهر الصلب رخيص وسهل الصنع ومعروف بمتانته وكثافته وقدرته على امتصاص الصدمات والهزات. وتجعل هذه الخصائص الحديد الزهر ذا فائدة على وجه الخصوص في إنتاج بكرات المحركات، وهياكل الآلات، والأنابيب، وخراطيم إطفاء الحريق، ومواد التشييد.
ويحتوي الحديد الزهر، وهو من السبائك على 90% من الحديد، ومن 2 إلى 4% كربون، ومن 1 إلى 3% سليكون، وكميات ضئيلة من المنجنيز، والفوسفور، والكبريت، وتساعد النسبة العالية من الكربون في الحديد الزهر، في عدم قابليته للتشكل، في درجة حرارة دون درجة الانصهار، ويتطلب ذلك استخدام القوالب.
معلومات إضافية وتوسعة معرفية
تماسيح الحديد (Pig Iro
n): يُطلق هذا الاسم تقنياً على المنتج الأولي الناتج عن صهر خامات الحديد في ا لأفران العالية. ا لتسمية تعود تاريخياً لشكل القوالب الرملية التي كان يُصب فيها المعدن المصهور، حيث كانت تشبه صغار الخنازير (Pigs) وهي ترضع من أمها، وفي العربية استُخدم مصطلح "تماسيح" كترجمة تقريبية أو وصف لشكل القوالب الطولية الضخمة. تأثير الكربون: تتراوح نسبة الكربون في الحديد الزهر بين 2.11% إلى 4.5% تقريباً. هذه النسبة المرتفعة هي التي تجعل المعدن يتمتع بدرجة انصهار منخفضة نسبيًا مقارنة بالصلب، لكنها المسؤولة أيضاً عن خاصية "القصافة" أو سرعة الانكسار (Brittleness)، مما يعني أنه لا يتحمل الانحناء أو الطرق، بل ينكسر مباشرة عند تجاوز حد الإجهاد.
قدرة التخميد (Damping Capacity): يتميز الحديد الزهر (خاصة النوع الرمادي منه) بقدرة فائقة على امتصاص الطاقة الاهتزازية وتحويلها إلى حرارة. لذا يُعد المادة المثالية لصناعة هياكل المحركات وقواعد الآلات الصناعية الضخمة لضمان استقرارها وتقليل الضجيج.
الفرق بين الحديد والصلب: يكمن الفرق الجوهري في محتوى الكربون؛ فبينما يحتوي الحديد الزهر على أكثر من 2% كربون، يحتوي الصلب (Steel) على أقل من 2%. هذا الفرق الضئيل يغير الخصائص الميكانيكية جذرياً، حيث يمنح الصلب مرونة وقابلية للتشكيل والطرق يفتقدها الحديد الزهر.
أنواع الحديد الزهر:
الرمادي: الأكثر شيوعاً، يحتوي على جرافيت في شكل رقائق.
الأبيض: شديد الصلابة والمقاومة للتآكل لكنه صعب التشغيل جداً.
المرن (Ductile): نوع معالج بإضافة الماغنسيوم ليصبح قابلاً للانحناء دون كسر.
المطروق (Malleable): حديد أبيض يتم تسخينه لفترات طويلة لتحسين خواصه الميكانيكية.