همه چیز در مورد آهن فرفورژه

آهن فرفورژه، یکی از دو شکلی که ازذوب آهن به دست می آید. آهن فرفورژه گونه ای نرم، انعطاف پذیر و فیبری است که از توده نیمه ذوب شده گلبول های آهن نسبتاً خالص که تا حدی توسط سرباره احاطه شده اند، تولید می شود. معمولاً حاوی کمتر از 0.1 درصد کربن و 1 یا 2 درصد سرباره است. برای بیشتر مصارف چدنی برتر است که به دلیل محتوای کربن بالا، بسیار سخت و شکننده است. قدمت آن به دوران باستان بازمی گردد، اولین آهن مستقیماً از سنگ آهن با حرارت دادن آن در فورج با زغال سنگ، که هم به عنوان سوخت و هم به عنوان عامل کاهنده عمل می کرد، ذوب می شد. در حالی که هنوز داغ بود، مخلوط آهن و سرباره کاهش یافته به صورت یک توده خارج شد و با چکش (فرور شده) کار کرد تا بیشتر سرباره خارج شود و آهن به یک توده منسجم جوش داده شود.در اروپا مشخص شد که آهن فرفورژه را می توان به طور غیر مستقیم از چدن ساخته شده در کوره بلند تولید کرد. یکی از پرکاربردترین روش‌های غیرمستقیم، به نام فرآیند پادلینگ، توسط هنری کورت از انگلستان در سال 1784 توسعه یافت. این روش شامل ذوب چدن در یک اجاق توخالی و سپس هم زدن آن با میله به طوری که کربن موجود در فلز ریخته‌گری می‌شود. توسط گازهای اکسید کننده کوره حذف می شود. با حذف کربن، نسبت آهن کربن زدایی شده جامد به تدریج افزایش یافت، و سپس مخلوط غلیظ فلز و سرباره به دست آمده از یک فشار دهنده عبور داده شد، که قسمت اعظم سرباره اضافی را حذف کرد و یک استوانه ناهموار را برای نورد بعدی به شکل کامل تر تشکیل داد.

در هزاره دوم قبل از میلاد

در هزاره دوم قبل از میلاد، آهن فرفورژه در آسیای صغیر جای برنز را گرفت. استفاده از آن برای ابزار و سلاح در چین، هند و مدیترانه در قرن سوم قبل از میلاد ایجاد شد. مزیت اصلی آهن در دسترس بودن بسیار بیشتر آن در طبیعت نسبت به مس و قلع بود. استفاده از آهن فرفورژه برای ابزارهای رو به رشد صلح و سلاح ها و زره های جنگی برای قرن ها ادامه یافت. در قرن نوزدهم در ساختمان سازی ظاهر شد، جایی که استحکام آن در کشش (مقاومت در برابر جدا شدن) آن را نسبت به چدن برای تیرهای افقی برتری داد. اختراع فرآیندهای بسمر و اجاق باز منجر به جایگزینی آهن فرفورژه با فولاد برای اهداف ساختاری شد. استفاده از آهن فرفورژه در قرن بیستم عمدتاً جنبه تزئینی داشته است.
نرده‌های فرفورژه، درها، بالکن‌ها، توری‌ها و سایر یراق آلات بیرونی از زمان‌های بسیار دور ساخته شده‌اند. قرون وسطی اروپا به ویژه در کارهای دست ساز آهن فرفورژه غنی بود. پرده‌های کلیسا در قرن 15 تا 16 میلادی و همچنین زره‌های تزئینی همان دوره قابل توجه هستند.
آهن فرفورژه شکلی از آهن تجاری است که حاوی کمتر از 0.10 درصد کربن، کمتر از 0.25 درصد ناخالصی های کل گوگرد، فسفر، سیلیکون و منگنز و کمتر از 2 درصد وزنی سرباره است. این گونه نرم، انعطاف پذیر و فیبری است که از توده نیمه ذوب شده از گلبول های آهن نسبتاً خالص که تا حدی توسط سرباره احاطه شده اند تولید می شود. برای بیشتر مصارف چدنی برتر است که به دلیل محتوای کربن زیاد آن بسیار سخت و شکننده است.

تفاوت بین فرفورژه و چدن

تفاوت بین فرفورژه و چدن واضح است: چدن ذوب شده، در قالب ریخته شده و اجازه داده می شود تا سرد شود. فرفورژه گرم شده و با ابزار کار شده است. چدن یک اصطلاح عمومی برای آلیاژهای آهن حاوی 2 تا 4 درصد کربن، همراه با مقادیر کمتر سیلیکون و منگنز و ناخالصی هایی مانند گوگرد و فسفر است. رایج ترین این آلیاژها آهن خاکستری است.چدن از ذوب سنگ آهن یا ذوب آهن خام (محصول استخراج سنگ آهن) و سپس مخلوط کردن آن با ضایعات فلزات و آلیاژهای دیگر تشکیل می شود. مخلوط مذاب برای سرد شدن و جامد شدن در قالب ها ریخته می شود که به صورت یک آلیاژ ناهمگن حاوی چندین ماده در فازهای مختلف انجام می شود. مواد و فازهای خاص در هر آلیاژ چدن بر خواص فیزیکی آن تأثیر می گذارد.
چدن سخت تر، شکننده تر است و به اندازه آهن فرفورژه یا فولاد چکش خوار نیست. نمی توان آن را خم کرد، کشید یا به شکل چکش درآورد. استحکام کششی کمی دارد، بنابراین قبل از خم شدن یا اعوجاج می‌شکند. از جنبه مثبت، استحکام فشاری بالایی دارد که آن را برای ساخت ساختمان‌ها در اوایل قرن بیستم قبل از در دسترس قرار گرفتن فولاد بسیار حیاتی می‌کرد.
آهن فرفورژه عمدتاً از آهن با 1 تا 2 درصد سرباره اضافه شده تشکیل شده است که محصول جانبی ذوب سنگ آهن است و ترکیبی از اکسیدهای سیلیکون، گوگرد، فسفر و آلومینیوم است. در حین ساخت، آهن از روی حرارت برداشته می شود و در حالی که هنوز داغ است با چکش کار می شود تا به شکل نهایی خود برسد.

آهن فرفورژه نرمتر و انعطاف پذیرتر از چدن است. همچنین بسیار چکش خوار است و می توان آن را گرم کرد، دوباره گرم کرد و به اشکال مختلف کار کرد. در واقع هر چه بیشتر کار شود قوی تر می شود.
آهن فرفورژه نسبت به چدن استحکام کششی بسیار بیشتری دارد و به همین دلیل برای تیرهای افقی در ساختمان سازی مناسب تر است. به طور کلی، به شدت در برابر خستگی مقاومت می کند و بدون شکست تغییر شکل می دهد، مگر اینکه بیش از ظرفیت بارگذاری شود یا در اثر قرار گرفتن در معرض گرمای شدید منحرف شود.

مانند چدن، در قرن نوزدهم به طور گسترده در ساخت ساختمان ها استفاده شد، اما در قرن بیستم با فولاد جایگزین شد. امروزه از آهن فرفورژه عمدتاً برای اهداف تزئینی استفاده می شود.

در صورتی که قطعات چدنی و فرفورژه دارای سطوح فلزی برهنه باشند و در مجاورت رطوبت در معرض اکسیژن قرار گیرند، خوردگی بر آن تأثیر می گذارد. برخلاف فلزاتی مانند مس یا آلومینیوم که پوشش‌های اکسیداتیو محافظ ایجاد می‌کنند، آهن با زمان کافی زنگ زده و پوسته پوسته می‌شود. این باعث می شود قطعات و مجموعه های چدنی و فرفورژه برای محیط های بیرونی با بارش و رطوبت مشکل ساز شوند.

برای جلوگیری از زنگ زدگی، محصولات آهنی باید پوشش داده شوند تا از قرار گرفتن در معرض فلز لخت جلوگیری شود. رنگ معمولا برای محافظت از فلز لخت استفاده می شود. پوشش های پودری روش دیگری است که برای اثاثیه فضای باز که مستعد پوشیدن در مناطق پر رفت و آمد هستند، مناسب است. پوشش‌های پودری بادوام هستند و در مدت زمان طولانی پژمرده، تراشه یا ترک نمی‌خورند.