نمونه هایی از حکاکی لیزری آهن و فولاد
حکاکی آهن و فولاد توسط لیزر :
در تمامی ادوار حکاکی لیزری آهن و حکاکی لیزری فولاد مورد توجه همگان بوده چرا که بسیاری از قطعات صنعتی و قطعات اولیه دستگاه ها و تجهیزات از آهن و فولاد تولید می شده است. مسئله حکاکی محدود به زمان حال یا چند صد سال گذشته نیست، بلکه از زمانی که عصر آهن شکل گرفت و انسان توانست از آهن استفاده های ابزاری کند به این فکر افتاد که مالکیت و یا مشخصات خاصی را بر روی آن حک کند، پس از آن دوره رو به حکاکی آورد. در دوران قدیم حکاکی آهن و فولاد توسط دست، قلم و چکش و … با مشکلات و سختی های زیادی صورت میگرفته اما امروزه دیگر با پیشرفت تکنولوژی توسط دستگاه های لیزر، حکاکی لیزر با سرعت و دقتی چند برابر انجام میگیرد.
فولاد :
اصطلاح فولاد یا پولاد برای آلیاژهای آهن که بین ۰٫۰۰۲ درصد تا ۲٫۱ درصد وزن خود کربن دارند بکار میرود. خواص فولاد به درصد کربن، عناصر آلياژی و عمليات حرارتی قابل كنترل است. برای ساختن فولاد، دو روش عمده وجود دارد. روش اول استفاده از آهن اسفنجی و کورههای قوس الکتریکی برای ذوب آهن اسفنجی و سپس آلیاژسازی است. روش دوم استفاده از آهن خام (آهن تولید شده در فرآیند احیای غیرمستقیم) و سوزاندن کربن اضافی آن است. طی این فرآیند میزان کربن آهن خام از بازهٔ ۵.۳ تا ۶ به ۲.۰ تا ۱.۵ درصد وزنی کاهش مییابد، سپس عناصر دیگر در آن افزوده میشوند تا ترکیب مورد نظر بدست آید.
استحكام فولاد با ميزان كربن محلول به شدت افزايش می يابد اگرچه اين افزايش استحكام با كاهش جوش پذيری و افزايش احتمال شكست ترد همراه است. استحكام فولادهای فريتی (فرومغناطيس) رابطه معكوسی با شكل پذيری دارد. تلفيق استحكام و شكل پذيری با پايدارسازی فاز آستنيت (پارامغناطيس) در فولادهای مدرن چندفازی قابل بهبود است.
روش های فولاد سازی
در آغاز صنعت فولادسازی، فولاد به این روش ساخته میشد. در این روش آهن خام را در تشت کورهی شعلهای گذاشته میشود و روی آن شعله دمیده میشود تا مذاب شود. آهنخام مذاب شده به هم زده میشود تا کربن آن با تماس با اکسیژن هوا بسوزد. پس از آن که کربن آن به مقدار قابل توجهی به صورت گاز از آن جدا شد، دمای ذوب آن بالا میرود و به صورت خمیری درمیآید. خمیر فولاد به صورت تکهتکه با گازانبر از کوره بیرون اورده میشود و با پتک روی آن میکوبند تا سرباره تشکیل شده از آن جدا شود و یکپارچه شوند. سپس از فولاد بدست آمدهاستفاده میشود. این روش به دلیل آن که ظرفیت تولید کافی نداشته و فولاد به دست آمده همواره کیفیت یکسانسی نداشت دیگر مورد استفاده قرار نمیگیرد.
مروزه تقریباً تمامی فولاد جهان از طریق ذوب آهن به روشهای مختلف به دست میآید. این روشها میتوانند شامل فولادسازی در کنورتور و یا فولادسازی در کورههای EAF باشد.
در روشهایی که از کنوروتور استفاده میشود، آهنخام مذابی که از که فرآیند کوره بلند به دست آمدهاست درون کنورتور ریخته میشود تا با استفاده از دمش گاز اکسیژن کربن اضافی آن سوزانده شود.بدین ترتیب کربن فولاد به میزان مورد نظر خواهد رسید. سپس با اضافه کردن عناصر آلیاژی به آن استحکام فولاد افزایش خواهد یافت.
در روشهایی که از کورههای قوس الکتریکی استفاده میکنند، ابتدا آهن اسفنجی تولید شده در فرآیند احیای مستقیم درون کوره قوس الکتریکی ریخته میشود تا ذوب گردد. دمای این کورهها به حدی است که در همان ذوب اولیه فولاد با درصد کربن نسبتا پایین تولید میشود. سپس فولاد تولید شده درون کورهٔ پاتیلی ریخته میشود تا در آنجا عملیات آلیاژسازی انجام شود. این عملیات شامل تنظیم کردن میزان کربن، اضافه کردن عناصر آلیاژی و یکدستسازی ترکیب فولاد است.
پس از بدست آمدن ترکیب شیمیایی مورد نظر در فولاد، لازم است که آن را به صورت مورد نیاز ریختهگری کرد. در اکثر موارد فولاد بدست آمده به صورت تختال، تیرآهن یا میلگرد ریختگری مداوم میگردد.
آهن :
نام یک عنصر شیمیایی با نماد شیمیایی Fe (به لاتین: Ferrum)، عدد اتمی ۲۶ و چگالی ۷۸۷۴kg/m۳ است. آهن یک فلز است که در نخستین دورهٔ فلزهای واسطه جای دارد. آهن از دیدگاه جرم، بزرگترین عنصر سازندهٔ کرهٔ زمیناست. آهن اصلیترین عنصر سازندهٔ هستهٔ بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوستهاست. فراوانی آهن در سیارههای زمینسان و دیگر کرههای سنگی مانند ماه، به خاطر پدیدهٔ همجوشی هستهای در ستارههای بزرگ است، که در پروسهٔ همجوشی آهن آخرین عنصریاست که با آزادسازی انرژی؛ پیش از فروپاشی خطرناك آن ستاره به صورت یک ابرنواختر، و پراکندن آهن در فضا، ایجاد میشود.
در حدود ۱٬۴۰۰ پیش از میلاد، از ساختههای آهنی در قلمرو هیتیها در ارمنستان کنونی استفاده میشد که این به عنوان نخستین شواهد مصرف این عنصر است.
مانند دیگر عناصر گروه ۸؛ روتنیم و اوسمیوم، آهن نیز در طیف گستردهای از حالتهای اکسیداسیون یافت میشود؛ از ۲- تا ۶، هرچند که اکسایش ۲ و ۳ متداولترین هستند. سرچشمهٔ عنصری آهن در شهابسنگها و سایر محیطهای کماکسیژن است، اما نسبت به اکسیژن و آب دارای واکنشاست. سطح آهن تازه سطحی نقرهای-خاکستری درخشان به نظر میرسد، اما در هوای عادی اکسیده میشود تا به صورت اکسید آهن هیدرات شده درآید، که معمولاً به عنوان زنگشناخته میشود. بر خلاف دیگر فلزات که لایههای اکسید سطح، درون قطعه فلز را (در برابر زنگزدگی) رویینه میسازند، لایهٔ اکسید آهن، با ادامهٔ نفوذ و اشغال حجم بیشتری از فلز، و در نتیجه پوسته پوسته شدن و سوا شدن، سطح تازهای را در معرض خوردگی قرار میدهد.