عرض مصدر فولاذ

{{عن|3=صلب (توضيح)}}

{{بطاقة مادة}}
[[ملف:The_viaduct_La_Polvorilla,_Salta_Argentina.jpg|تصغير|جسر مصنوع من الحديد الصلب (الفولاذ).]]
[[ملف:Allegheny_Ludlum_steel_furnace.jpg|تصغير|فرن كهربائي لإنتاج الصلب]]
'''الفولاذ''' أو '''الصُّلْب<ref>{{استشهاد بويكي بيانات|Q123593339|صفحة=61}}</ref>''' هو [[سبيكة|خليط معدني]] من [[حديد|الحديد]] والكربون ، بمعنى انه مركب. ويحتوي على إضافات من [[كربون|الكربون]] تتراوح بين (0.2% - 2.0%) من وزن السبيكة حسب نوع السبيكة، وهو يعتبر العنصر المضاف الأساسي في سبائك الصلب. إذا زادت نسبة الكربون في الحديد عن 2.1 % يصبح هشا ويسمى في تلك الحالة [[حديد زهر]]. تحتوي سبائك الصلب على نسب من معادن أخرى مثل [[نيكل|النيكل]] [[كروم|والكروم]] [[فاناديوم|والفانديوم]] [[سيليكون|والسيليكون]] [[موليبدنوم|والموليبدينيوم]] [[فسفور|والفسفور]] [[كبريت|والكبريت]] وغيرها من العناصر الأخرى.<ref name="EM2">{{استشهاد بكتاب
| الأخير = Ashby
| الأول = Michael F.
| المؤلفون = David R. H. Jones
| عنوان = Engineering Materials 2
| سنة النشر الأصلية = 1986
| إصدار = with corrections
| سنة = 1992
| ناشر = Pergamon Press
| مكان = Oxford
| الرقم المعياري = 0-08-032532-7
}}</ref> يقوم الكربون وعناصر أخرى بتقسية الصلب، ومنع طبقات [[حديد|الحديد]] في [[بنية بلورية|البنية البلورية]] من الانزلاق فوق بعضها البعض ([[عيب بلوري|الانخلاع]]). باختلاف العناصر المضافة لسبائك الصلب وشكل وجودها في الصلب (كعناصر ذائبة في المعدن أو كترسبات في المعدن)، تختلف خواص السبائك مثل [[صلادة|الصلادة]] [[مطيلية|والمرونة]] [[مقاومة الشد|ومقاومة السبيكة للشد]] في سبيكة الصلب الناتجة عن تلك الإضافات.

عندما تزداد نسبة الكربون في [[سبيكة|السبيكة]] عن (2.1%)، يطلق على هذه السبيكة اسم [[حديد زهر|الحديد الزهر]] والتي تتميز بانخفاض [[نقطة الانصهار|درجة انصهارها]] [[قابلية السبك|وقابليتها للتَسَبُّك]].<ref name="EM2" />

أُنتج الصلب باستخدام طرق مختلفة قبل [[عصر النهضة]] بفترة طويلة، لكنها لم تكن طرقاً فعالة. أصبح استخدام الصلب أكثر شيوعاً بعد تطوير طرق إنتاجه في القرن السابع عشر. بعد اختراع [[عملية بسمر|طريقة بسمر]] في منتصف القرن التاسع عشر، أصبح عملية إنتاج الصلب [[إنتاج كبير|بكميات ضخمة]] غير مكلفة. بعد إضافة بعض التعديلات على هذه الطريقة، ظهرت طرق أخرى مثل [[فرن أكسجين قاعدي]]، التي خفضت تكلفة الإنتاج وحسّنت جودة المعدن.

اليوم، الصلب هو واحد من أكثر المواد استخداماً في العالم، بإنتاج يقدر بـ 1,300 مليون طن سنوياً، وهو العنصر الأساسي في قطاع البناء والمعدات والسفن والسيارات والماكينات والتجهيزات المنزلية والأسلحة. يصنف الصلب حديثاً بمختلف رتبه طبقاً لعدة معايير دولية مثل تصنيف جمعية مهندسي السيارات للصلب {{إنج|SAE steel grades}} والتصنيف الأوروبي للصلب {{إنج|EN steel grades}} وتصنيف المعهد الألماني للتوحيد القياسي {{إنج|DIN steel grades}} وغيرها.

== الخواص ==
[[ملف:Iron_carbon_phase_diagram.svg|يسار|تصغير|400x400بك|[[مخطط أطوار|منحنى أطوار]] الحديد - الكربون، يوضح الظروف اللازمة لتكون كل طور.]]
الحديد كمعظم المعادن، يوجد في [[قشرة (جيولوجيا)|القشرة الأرضية]] فقط في شكل خام، أي مرتبطاً بعناصر أخرى مثل [[أكسجين|الأوكسجين]] في صورة أكاسيد مثل Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> في خام [[هيماتيت|الهيماتيت]] أو مع [[كبريت|الكبريت]] في صورة كبريتيدات مثل FeS<sub>2</sub> في خام [[بيريت|البيريت]] (الذهب الكاذب).<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = http://www.webelements.com/iron/
| عنوان = Periodic Table: Iron
| ناشر = The University of Sheffield
| تاريخ الوصول = 2007-02-28
| الأخير = Winter
| الأول = Mark
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190513015805/https://www.webelements.com/iron/
| تاريخ أرشيف = 13 مايو 2019
}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = F. Brookins
| الأول = Theo
| عنوان = Common Minerals and Valuable Ores
| صحيفة = Birds and All Nature
| المجلد = 6
| العدد = 4
| ناشر = A. W. Mumford
| تاريخ = November 1899
| مسار = http://birdnature.com/nov1899/ores.html
| تاريخ الوصول = 2007-02-28
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180929194634/http://birdnature.com/nov1899/ores.html
| تاريخ أرشيف = 2018-09-29
}}</ref> يتم استخلاص الحديد من خاماته من خلال إزالة الأكسجين من أكاسيد الحديد وإضافة عناصر مثل الكربون. هذه العملية تعرف باسم الصهر {{إنج|smelting}}، من المهم أن تتم عملية الصهر في وسط فقير بالأكسجين حيث أن معدل تأكسد الحديد يتزايد بسرعة فوق 800 درجة مئوية. يذيب الحديد السائل الكربون بسهولة، مكونة سبائك تسمى تجاريًا [[حديد زهر|تماسيح الحديد]] {{إنج|pig iron}}، التي تحتوي على نسب من الكربون تتجاوز 4%، فلا يمكن تصنيفها على أنها «صلب».<ref>{{استشهاد بموسوعة|عنوان=Smelting|موسوعة=Britannica|ناشر=Encyclopedia Britannica|سنة=2007|تاريخ الوصول=2007-02-28}}</ref> تتم إزالة الكربون الزائد والشوائب الأخرى في عمليات لاحقة.

غالبًا ما يتم إضافة عناصر أخرى لسبائك الصلب لتحسين الخصائص المطلوبة. فعلى سبيل المثال، يضاف [[نيكل|النيكل]] [[منغنيز|والمنجنيز]] للصلب لتحسين قوة الشد وتثبيت طور [[أوستنيت|الأوستينيت]] في درجة حرارة الغرفة، [[كروم|والكروم]] يزيد صلادة الصلب ويرفع درجة حرارة انصهاره، أما [[فاناديوم|الفاناديوم]] أيضا يزيد الصلادة مع تقليل آثار [[كلال (خواص المواد)|الكلال]]. لمنع تآكل الصلب، يضاف الكروم بنسبة لا تقل عن 12 ٪ لتكوين طبقة غير نافذة من أكسيد الكروم Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> على سطح المعدن، وهو ما يعرف [[فولاذ مقاوم للصدأ|بالصلب الذي لا يصدأ]] {{إنج|stainless steel}}. يتحد [[تنجستن|التنجستن]] مع [[سمنتيت|السمنتيت]]، مما يسمح بتشكيل طور [[مارتنسيت|المارتنسيت]] حتى مع معدلات تبريد بطيئة، في {{وإو|تر=High speed steel|عر=صلب التشغيل}} {{إنج|high speed steel}}. أما [[كبريت|الكبريت]] [[نيتروجين|والنيتروجين]] [[فسفور|والفوسفور]] فهي تجعل الصلب أكثر هشاشة، وبالتالي يجب إزالة هذه العناصر من الخام أثناء عملية الصهر.<ref name="materialsengineer">{{استشهاد ويب
| مسار = http://materialsengineer.com/E-Alloying-Steels.htm
| عنوان = Alloying of Steels
| تاريخ = 2006-06-28
| ناشر = Metallurgical Consultants
| تاريخ الوصول = 2007-02-28
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20140612201334/http://www.materialsengineer.com/E-Alloying-Steels.htm
| تاريخ أرشيف = 12 يونيو 2014
}}</ref>

تتغير [[كثافة]] الصلب حسب نسب العناصر المضافة إليه وتتراوح بين 7.75 و 8 جم/سم<sup>3</sup>.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://hypertextbook.com/facts/2004/KarenSutherland.shtml
| عنوان = Density of Steel
| تاريخ الوصول = 2009-04-23
| الأخير = Elert
| الأول = Glenn
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190503000919/https://hypertextbook.com/facts/2004/KarenSutherland.shtml
| تاريخ أرشيف = 03 مايو 2019
}}</ref>

يمكن لخليط من الحديد والكربون أن يتواجد على عدة هيئات، تختلف عن بعضها تمامًا في الخصائص. ففي [[درجة حرارة الغرفة]]، يكون الشكل الأكثر استقرارا من خليط الحديد والكربون هو [[نظام بلوري مكعب|نظام بلوري مكعب مركزي الجسم]] ([[فيريت|الفريت]])، وهي مادة لينة نوعاً ما يمكن أن تحتوي على تركيزات صغيرة من الكربون لا تزيد عن 0.021٪ عند 723 درجة مئوية، وفقط 0.005٪ عند الصفر المئوي. إما إذا إحتوي على الخليط على كربون أكثر من 0.021٪ فإن تشكيل الخليط يتحول إلى [[نظام بلوري مكعب|المكعب مركزي الوجه]] ([[أوستنيت|الأوستينيت]])، وهي أيضا مادة لينة ولكن أقل من الفريت ويمكنها أن تحتوي على كربون حتى 2.1٪ عند 1148 درجة مئوية،<ref>Sources differ on this value so it has been rounded to 2.1%, however the exact value is rather academic as plain-carbon steel is very rare made with this level of carbon. See:

* {{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Smith|Hashemi|2006|p=363}}—2.08%.
* {{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Degarmo|Black|Kohser|2003|p=75}}.—2.11%.
* {{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Ashby|Jones|1992}}—2.14%.</ref> والتي تمثل أكثر كمية كربون يمكن تواجدها في الصلب.<ref>{{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Smith|Hashemi|2006|p=363}}.</ref>

يسمى الصلب الذي يحتوي على الكربون أقل من 0.8٪ باسم الصلب الهيبو-إيوتكتودي {{إنج|hypoeutectoid steel}}، عندما يبرد هذا الصلب من طور الأوستنيت، ينفصل عن الأوستنيت طور الفريت (الفقير بالكربون)، مما يؤدى إلى وجود فائض من الكربون، فيسمح ذلك بتكون طور جديد وهو [[سمنتيت|السمنتيت]]، فيتكون خليط جديد من الفريت والسمنتيت، ولن يغلب عليه الفريت كلما قلت نسبة الكربون في الصلب. هذا السمنتيت هو مركب معدني صلب وهش رمزه الكيميائي هو Fe<sub>3</sub>C.

في نقطة [[نظام أصهري|الإيوتكتويد]] (0.8% كربون)، يسمي الخليط الناتج عن تبريد الصلب من طور الأوستنيت [[برليت|بالبرليت]]، وهو خليط متناسق من الفيريت والسمنتيت. وكلما زادت نسبة الكربون يصبح الخليط الناتج من البرليت والسمنتيت، ويغلب عليه السمنتيت كلما اقتربت نسبة الكربون من 2.1% كربون.<ref>{{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Smith|Hashemi|2006|p=365–372}}.</ref>

ولعل أهم الأطوار التي يتواجد عليها الصلب هو [[مارتنسيت|المارتنسيت]]، وهو طور شبه مستقر لكنه أقوى بكثير من أطوار الصلب الأخرى. يتكون المارتنسيت عند تبريد الصلب [[تقسية (صناعة)|تبريدًا مفاجئًا]] وهو في طور الأوستنيت وفلا يتحول من النظام البللوري الذي تتوسطه كل وجه فيه ذرة (FCC) إلى النظام البللوري الذي تتوسطه ذرة (BCC)، وذلك لأن الذرات «تتجمد» في مكانها عند تغير البنية الداخلية للصلب، لكن ذلك لا يحدث سوى عندما تكون نسبة الكربون أكثر من 0.2%، فيتكون نظام بللوري جديد وهو [[نظام بلوري رباعي|النظام البلوري الرباعي]] {{إنج|body centered tetragonal}}، أما دون تلك النسبة فيتكون [[فيريت|الفريت]].<ref name="smith&hashemi">{{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Smith|Hashemi|2006|pp=373–378}}.</ref>

كثافة المارتنسيت أقل كثافة الأوستينيت الذي تكون منه، أي أن أثناء التحول حدث تغير في الحجم عن طريق التمدد. الإجهادات الداخلية التي تكونت من هذا التحول، كانت انضغاط في بلورات المارتنسيت مع [[شد|إجهاد شد]] على بلورات الفريت المتكونة مع [[إجهاد القص|إجهاد قص]] على كلا الطورين. إذا لم يتم التبريد الفاجئ بطريقة صحيحة، قد ينتج عنه كسر في الصلب بسبب زيادة تركيز الإجهادات الداخلية في منطقة دون الأخرى، أو قد تتكون شروخ ناتجة عن التبريد المفاجئ والعديد من العيوب الأخرى التي قد لا ترى بالعين المجردة.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = http://steel.keytometals.com/default.aspx?ID=CheckArticle&NM=12
| عنوان = Quench hardening of steel
| وصلة مكسورة = yes
| تاريخ الوصول = 2009-07-19
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20090217103241/http://steel.keytometals.com/default.aspx?ID=CheckArticle&NM=12
| تاريخ أرشيف = 17 فبراير 2009
}}</ref>

=== المعالجة الحرارية ===
{{مفصلة|المعالجة الحرارية}}

هناك العديد من عمليات المعالجة الحرارية التي تستخدم لمعالجة الصلب، لعل أكثرها شيوعًا هو [[تلدين|التخمير]] [[تقسية (صناعة)|والتبريد المفاجئ]] [[تطبيع (توضيح)|والتطبيع]]. تتم عملية التخمير بتسخين الصلب إلى درجة حرارة عالية بما فيه الكفاية لجعله طرياً، ثم يمر الصلب بثلاث مراحل: {{وإو|تر=Recovery (metallurgy)|عر=إعادة الاندماج|نص=إعادة الاندماج}} ثم [[إعادة تبلور|إعادة التبلور]] ثم {{وإو|تر=Grain growth|عر=نمو الحبيبات}}. تختلف درجة الحرارة المطلوبة للتخمير حسب نوع الصلب والعناصر التي تكون السبيكة.<ref>{{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Smith|Hashemi|2006|p=249}}.</ref>

أما عملية التبريد المفاجئ والتليين فتتم بتسخين الصلب حتى يتكون طور الأوستينيت، ثم تبريده في [[ماء|الماء]] أو [[زيت|الزيت]]. ينتج عن تلك العملية طور المارتنسيت الصلد والهش.<ref name="smith&hashemi" /> ثم يتم تليين الصلب عن طريق تسخينه عند درجة حرارة معينة لا تتجاوز الـ 650 ° م، وتركه لفترة مناسبة ثم تركه ليبرد داخل فرن المعالجة الحرارية، لذا فهي تعتبر نوعاً خاصاً من عملية التخمير. ينتج عن تلك العملية تكون بعض السمنتيت منفصلاً عن المارتنسيت، مما يقلل من الإجهادات الداخلية، ويجعل الصلب أكثر مرونة ومقاومة للكسر.<ref>{{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Smith|Hashemi|2006|p=388}}.</ref>

== إنتاج الصلب ==
[[ملف:SteelMill_interior.jpg|تصغير|320x320بك|مصنع صلب به [[فرن القوس الكهربائي|فرنيّ قوس كهربائي]]]]
يتم صهر [[حديد|الحديد]] من خامته من خلال عمليات أوليّة، فينتج [[حديد]] يحتوي على [[كربون]] أكثر من المرغوب فيه، وليصبح صلباً، يعاد صهره ليضاف إليه عناصر تقلل نسبة [[كربون|الكربون]] إلى الحد المطلوب، بالأضافة للعناصر السبائكية الأخرى. يصب المصهور بعد ذلك [[صب مستمر|صبًا مستمرًا]] في ألواح طويلة أو [[سباكة (توضيح)|يسبك]] في قوالب. يعاد تسخين القوالب في أفران للتسخين ثم [[درفلة|تدرفل]] لأشكال أوليّة مختلفة {{وإو|تر=Billet|عر=بليت|نص=كالبليت}} ومكعبات الصلب. تدرفل البليت بعد ذلك إما باردةً أو ساخنةً، لإنتاج ألواح وقضبان وأسلاك الصلب. أما مكعبات الصلب فتدرفل إلى [[فولاذ إنشائي|صلب الهياكل]] مثل قطاعات الصلب التي تستخدم في الصناعات الحديدية أو قضبان السكك الحديدية. في بعض المصانع الحديثة، تتم هذه العمليات في خط إنتاج واحد يبدأ [[خام الحديد|بخام الحديد]] وينتهي بإنتاج الصلب.<ref>{{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Smith|Hashemi|2006|pp=361–362}}.</ref> أحياناً يعالج الصلب حرارياً لتحسين خواص الصلب قبل درفلته، ولكن هذا يحدث نادراً.<ref>{{استشهاد بهارفارد دون أقواس|Bugayev|Konovalov|Bychkov|Tretyakov|Savin|2001|p=225}}</ref>

== دورة الإنتاج خلال فرن القوس الكهربائي ==

=== الخردة ===
و للخردة تصنيفات متعددة: فمنها الخردة الخفيفة والثقيلة، ومنها المختلطة مع [[تجليخ|الجلخ]] Slag Mix والمرتجعة كمنتجات معيبة Home Return، وخردة [[حرب|الحرب]] وغيرها، لذا يجب أن تمر الخردة بمراحل فرز وإعداد جيدة قبل شحنها في الفرن، وذلك لإزالة أي شوائب غريبة قد تضر بالفرن أو بعملية الإنتاج أو جودة المنتج كالمواد العازلة ([[خشب|الخشب]] [[لدائن|والبلاستيك]] والكاوتشوك...) وكذلك الخردة كبيرة الحجم والطويلة بشكل غير ملائم لشحن السلة بالفرن (يجب تقطيعها بشكل ملائم أولاً قبل شحنها) والمواد الضارة بحراريات الفرن ([[رصاص|كالرصاص]] [[رمل|والرمل]]...) والمؤثرة على تركيب المنتج النهائي ([[نحاس|كالنحاس]] [[فسفور|والفسفور]] [[كبريت|والكبريت]]...) وكذلك المواد القابلة للانفجار ([[قنبلة|كالقنابل]] والذخيرة والأوعية المغلقة كأنابيب الغاز والتي يجب فتحها وتقطيعها أولاً).

=== الاعتبارات التي يجب مراعاتها عند تصميم السلة الخاصة بشحن الفرن ===
ألا تزيد النسبة بين حجم السلة وحجم الغلاف المعدني للفرن عن 85%. ألا تزيد النسبة بين قطر السلة وقطر الفرن عن 90%، وذلك لتجنب سقوط الخردة خارج الفرن أثناء عملية الشحن. كلما قل عدد مرات الشحن لكل صبة/ فإن [[زمن]] تعطل الفرن للشحن يصبح أقل، كما أن [[الفقد الحراري]] أثناء فتح وغلق سقف الفرن يصبح أقل.

=== الحديد المختزل بالطريقة المباشرة ===
و يشار إليه بالرمز (Direct Reduced Iron –DRI)، ويتم الحصول عليه عن طريق استكمال عملية [[أكسدة واختزال|اختزال]] كرات أكسيد الحديد (Oxide Pellets) بتمرير [[ميثان|الميثان]] أو [[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]] (CH4) عليها في درجات حرارة حرارة ما بين (950-1050) درجة مئوية خلال أفران معينة من شهرها فرن «مدركس (MIDREX)»، هذا [[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]] يمثل مصدر [[كربون|الكربون]] اللازم لعملية اختزال الخام في صورته الصلبة المباشرة دون صهره؛ (لذلك تسمى تلك الطريقة بطريقة الاختزال المباشر). و عملية الاختزال ما هي إلا تقليل أو (اختزال) لنسبة [[أكسجين|الاكسجين]] داخل خام [[أكاسيد الحديد|أكسيد الحديد]]؛ وبالتالي زيادة نسبة [[حديد|الحديد]] أو التمعدن على حساب ذلك، وذلك عن طريق وجود عامل مختزل، عبارة عن خليط من الغازات (الهيدروجين وأول وثاني أكسيد الكربون)، تقوم بالإتحاد مع هذا الأكسجين مستهلكة إياه، وتحويله مع من أكسجين متحد مع الحديد (أكسيد حديد)؛ إلى [[أكسجين]] ولكن متحد مع هذا العامل المختزل تاركة الحديد في شكل حر و الحديد الناتج عبارة عن مكورات حدبد تسمى بالحديد الإسفنجي، ولكي يكون الحدي الإسفنجي مناسب لفرن القوس الكهربائي؛ يجب أن تتوافر فيه الشروط الآتية: حجم الحبيبات يتراوح من 9 مم إلى 16 مم. نسبة [[حديد|الحديد]] لا تقل عن 84%. نسبة [[كربون|الكربون]] لا تقل عن 1.2%.

و يتم نغدية الـ (DRI) إلى مصنع الصلب بصورة مستمرة عن طريق سيور خاصة قادمة من مصانع الاختزال المباشر، ثم يتم تخزينه في صوامع (Silos)؛ ثم ينتقل منها بسيور أخرى إلى مصنع الصلب ليتم تغذيته عن طريق الـ (Chuter) إلى فتحة التغذية الموجودة بسقف [[فرن القوس الكهربائي|الفرن القوس الكهربائي]]. كما يتم شحن الـ (DRI) خلال السلة التي يتم شحنها بالفرن في بداية إنتاج الصبة. جدير بالذكر أن استخدام الـ (DRI) كمصدر [[حديد|للحديد]] في صناعة الصلب له الكثير من المزايا، كفارق السعر عن الخردة؛ وسهولة تغذيته في الفرن بصورة مستمرة، بما يوفر زمن فتح وغلق الفرن أثناء الشحن (مقارنة بشحن الخردة بالسلات)، وكذلك الفقد الحراري الناتج عن ذلك، وكذلك التحكم والمعرفة الدقيقة للتركيب الكيميائي والخواص الفيزيائية للشحنة، ولكن على الجانب الآخر له بعض العيوب؛ والتي من أهمها احتواؤه على الشوائب والمركبات الأكسيدية ([[كبريت|كالكبريت]] [[فسفور|والفسفور]] وأكسيد [[سيليكون (توضيح)|السليكون]] [[منغنيز|والمنجنيز]] وغيرها)؛ والتي يطلق عليها الـ (Gangue Materials) الأمر الذي يسبب مشاكل كبيرة منها زيادة الطاقة المستهلكة في صهر هذه المكونات، بالإضافة إلى الضرر الناشئ عن وجود هذه المكونات على حراريات الأفران والبواتق.

==== الاعتبارات التي يجب مراعاتها عند تغذية الفرن بالـ DRI ====
• أفضل موضع يتم تغذية الـDRI من خلاله هو منتصف [[دائرة|الدائرة]] المارة بمراكز الإلكترودات الثلاثة.

• أثناء عملية التغذية بالـ DRI، يتم التشغيل على [[جهد كهربائي]] منخفض [[تيار كهربائي|وتيار كهربائي]] عالي، وهذا يعطي ما يسمى [[قوس كهربائي|بالقوس الكهربائي]] القصير.

• فرصة اشتعاله تكون كبيرة، ولذا فإن معظم أنظمة مناولة الـ DRI كالسيور وغيرها، تكون مزوده بأنظمة مكافحة [[حريق|الحرائق]].

== تطور الإنتاج ==
كان تصنيع الصلب خلال الستينات من القرن الماضي المحرك الذي تقوم عليه الصناعات الأخرى، وكان في نفس الوقت سوقا رائجة للعمالة والتوظيف. ثم بدأ تراجع عدد العاملين في هذا المضمار خلال السبعينيات بسبب تطوير وسائل الإنتاج. ونظرا لعدة أزمات في البلاد المختلفة في إنتاج الحديد الخام [[فحم حجري|والفحم الحجري]] فقد لجأت عدة دول إلى تحسين تلك الصناعة عن طريق تحسين تكنولوجيا الإنتاج وخفض عدد العاملين والتركيز على بعض مناطق الإنتاج المجدية، والتخلي عن أحرى، وكان ذلك مصحوبا بأن فقد كثير من العاملين في هذا القطاع عملهم.

عمل هذا التغيير على تغير أوضاع عديدة في مناطق إنتاج الحديد. وكانت شدة التغيير وتأثيراتها تتفاوت من بلد إلى بلد من حيث مما دعى الحكومات إلى التوفيق بين كمية الإنتاج وتبعات فقد بعض الناس عملهم. وعلى سبيل المثال فقد انخفض عدد العاملين أثناء حكومة [[مارغريت ثاتشر]] في [[المملكة المتحدة]] إلى حد بعيد، هذا رغم اعتراض اتحادات العمال. وفي ألمانيا عملت الحكومة على تعضيد ذلك القطاع الصناعي وعلى الأخص دعم إنتاج [[فحم حجري|الفحم الحجري]] وهو مرتبط بإنتاج الصلب ومعاونة من فقد عمله على احتراف وظائف أخرى وتقديم برامج التدريب لهم. بذلك خفت وطأة التغير على العمال في ذلك الحين.

وبعد تلك الفترة وصعوبة تحسين إنتاجية العامل، أصبحت تُنتج كمية أكبر من الحديد الصلب بعدد أقل من العمال وتحسنت اقتصادية تلك الصناعة. والاتجاه نحو إنتاج الأنواع القيمة من هذه الثروة المعدنية التي هي قوام البلاد المتقدمة.

== أنواع الحديد الصلب ==
يتبع تصنيف الحديد الصلب طبقا لطرق استخدامه وإمكانيات استغلاله:

* الصلب البنائي - ويستخدم في بناء الآلات وهو سهل التشكيل، يمكن لحامه بسهولة ويسهل صهره وصبه، وهو في نفس الوقت زهيد السعر.
* الصلب الآلي - وهو يحتوي على نسبة أعلى من سابقه من [[كبريت|الكبريت]] ليتحمل التشغيل، وهو يستخدم في آلات إنتاج الأدوات آليا بدون الحاجة إلى رقابة العامل.
* صلب التقوية - وهو المستخدم مع الخرسانة في البناء، يتميز بقدرة عالية على تحمل الاثقال والحمولات، كما يتحمل الشد.
* صلب الأدوات - وهو يستخدم لأنتاج القطع الصغيرة التي تتحمل الأجواء الرطبة، وتستخدم أيضا في الأجزاء المتحركة.
* صلب اللولب - هذا النوع يحتوي على نسبة عالية من [[سيليكون (توضيح)|السيليكون]] تزيد من مرونته، كما يخلط به أحيانا عنصر [[كروم|الكروم]] (Cr).
* صلب غير قابل للصدأ - يوجد كنوع [[فريمغناطيسية|فريمغناطيسي]] وأوستيني ومارتنسيتي ودوبلكس. ويحضر الفريمغناطيسي عن طريق خلطه 5 و10 % من عنصر الكروم. أما النوع الأوستيني فهو سبيكة [[حديد|الحديد]] [[كروم|والكروم]] [[نيكل|والنيكل]]، وذلك النوع الأوستيني لا تظهر له [[مغناطيسية]] في [[درجة حرارة]] الغرفة.
* صلب نتروجيني - يحتوي على نسبة من [[نيتروجين|النتروجين]] تصنع منه أجزاء تتعرض للحركة الدائمة، مثل المكابس وأذرعتها.
* صلب مقاوم للإحماض - يصل الصلب المحتوي على نسبة 17% من [[كروم|الكروم]] على الأقل على خاصية مقاومة الأحماض، وهو يقاوم أيضا المحاليل القلوية، ويستخدم في صناعة الزجاجات الحديدية التي تحوي موادا للتنظيف وغيرها.
* صلب الإنشاءات - يتميز بقدرة عالية على التحمل.
* الصلب المطاوع - وهي مجموعة من أنواع الصلب التي تتحمل الشد والثني والتشكيل، وهي أنواع مطاوعة طرية يمكن مطها إلى أطوال بلا حدود تقريبا.
* صلب فولاذ - وتصنع منه التروس وغيرها.
* صلب الأدوات الصناعية - وهو الصلب الذي تصنع منه أدوات التصنيع وكذلك قوالب الصب،
** ومنه نوع:

HSS 10-4-3-10 → يحتوي على 10% [[تنجستن]]، 4% [[موليبدنوم]] 3% [[فاناديوم]]، 10% [[كوبالت|الكوبلت]] وهو صلب يستعمل لصناعة السكين،

** الصلب الدمشقي - وهو صلب شديد الصلابة ومرن، يستخدم في صناعة [[سيف|السيوف]] [[خنجر|والخناجر]] [[سكين|والسكاكين القيمة]] وما يشبهها. وهو يتكون من عدة سبائك متماسكة تحضر باللحام الحراري والطرق. ويمكن بعد تجهيزه وتلميعه ظهور تكويناته الداخلية المتطابقة، وهي تعتبر زخرفا جميلا بالإضافة إلى شدة صلابته ومرونته.

== تاريخ صناعة الصلب ==

=== الصلب قديمًا ===
كانت صهر الحديد معروفًا في العصور القديمة، باستخدام أفران بدائية ولكنها كانت تنتج حديدًا غنيًا بالكربون.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://api.wayfinder.sc.ku.dk/dbwagner/KoreanFe/KoreanFe.html
| عنوان = Early iron in China, Korea, and Japan
| وصلة مكسورة = yes
| تاريخ الوصول = 2007-02-28
| الأخير = Wagner
| الأول = Donald B.
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20130615122933/http://www.staff.hum.ku.dk/dbwagner/KoreanFe/KoreanFe.html
| تاريخ أرشيف = 15 يونيو 2013
}}</ref> يعد أقدم اكتشاف للصلب على هيئة قطع من المشغولات الحديدية في أحد المواقع الأثرية في [[الأناضول]] عمرها نحو 4,000 سنة.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = http://www.hindu.com/thehindu/holnus/001200903261611.htm
| عنوان = Ironware piece unearthed from Turkey found to be oldest steel
| وصلة مكسورة = yes
| تاريخ الوصول = 2009-03-27
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20130723152823/http://www.hindu.com/thehindu/holnus/001200903261611.htm
| تاريخ أرشيف = 23 يوليو 2013
}}</ref> كما اكتشف قطع من الصلب القديمة في [[شرق إفريقيا|شرق أفريقيا]]، والتي يعود تاريخها إلى 1,400 ق.م.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = http://www.wsu.edu/~dee/CIVAFRCA/IRONAGE.HTM
| عنوان = Civilizations in Africa: The Iron Age South of the Sahara
| ناشر = Washington State University
| وصلة مكسورة = yes
| تاريخ الوصول = 2007-08-14
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20110503215325/http://www.wsu.edu/~dee/CIVAFRCA/IRONAGE.HTM
| تاريخ أرشيف = 03 مايو 2011
}}</ref> بدأ تصنيع الأسلحة من الصلب في القرن الرابع قبل الميلاد في [[شبه الجزيرة الإيبيرية|شبه الجزيرة الأيبيرية]]، كما إستخدمه الرومان في زمن [[الجمهورية الرومانية]].<ref>"Noricus ensis," [[هوراس]], Odes, i. 16.9</ref> بينما تمكن [[تاريخ الصين|الصينيون القدماء]] في عصر الإمارات المتحاربة (403 ق.م - 221 ق.م) من إنتاج أسلحة من الصلب المقسى،<ref>{{استشهاد بكتاب
| مؤلف = Wagner, Donald B.
| سنة = 1993
| عنوان = Iron and Steel in Ancient China: Second Impression, With Corrections
| ناشر = Leiden: E.J. Brill
| الرقم المعياري = 9004096329
| صفحة = 243
}}</ref> وفي عصر [[سلالة هان الحاكمة|سلالة هان]] (202 ق.م - 220 م)، أنتج الصينيون صلباً بدائياً يحتوي على نسبة عالية من الكربون عن طريق صهر [[حديد زهر|الحديد الزهر]] مع الحديد الخام، وذلك بحلول القرن الأول الميلادي.<ref name="needham volume 4 part 3 563g">{{استشهاد بكتاب
| مؤلف = Needham, Joseph
| سنة = 1986
| عنوان = Science and Civilization in China: Volume 4, Part 3, Civil Engineering and Nautics
| ناشر = Taipei: Caves Books, Ltd.
| صفحة = 563
}}</ref><ref name="gernet 69">Gernet, 69.</ref>

== خامات الصلب ==
ورغم أن الطبقة الأرضية تحتوي عل نحو 5 % من الحديد إلا أن الاستهلاك العالمي من مواد الصلب لا تكفي الإنتاج الصناعي. فخلال النصف الثاني من عام 2003 بدأ نقص كبير يظهر من ناحية أمدادات الصلب بسبب الحاجة المتزايدة للصين لبناء اقتصادياتها التي تنمو بسرعة عظيمة. وكذلك زاد الاسهلاك في دول مثل [[الهند]] [[البرازيل|والبرازيل]]. ويتزايد استخدام الصلب في الصين مثلا في السنوات الأخيرة بمعدل سنوي يزيد عن الاستهلاك الكلي لبلد صناعية كبيرة مثل [[ألمانيا]].

لذلك أصبح إنتاج الخام منه أقل من الحاجة. كما يوجد في نفس الوقت عجز في إنتاج [[فحم حجري|الفحم الحجري]] الضروري لإنتاج الصلب، ويستخدم النفط أيضا في إنتاج الطاقة اللازمة لتصنيعه، كما يعاد تدوير الصلب ومواد أخرى. عملت كل تلك العوامل على ارتفاع سعر الصلب ومنتجاته في الأسواق العالمية. وحاليا الصلب قليل الوجود وأسعاره مرتفعة ولا يوجد على الأفق ما يبشر بتجلي الأمور في هذا الشأن. ولإكتفاءالأسواق لابد من فتح مناجم جديدة لاستخراج الحديد الخام. ولكن عملت الأزمة الاقتصادية التي بدأت عام 2007 على خفض أسعار الصلب في السوق العالمي، ولكن ذلك مقرون بالحالة الاقتصادية المتأزمة في الوقت الحاضر.

== مواد بديلة ==
يستخدم الصلب كثيرا في صناعة [[سيارة|السيارات]] وتنافسه مواد أخرى قليلة [[كثافة|الكثافة]] مثل [[ألومنيوم|الالمنيوم]] [[مغنيسيوم|والمغنيسيوم]] [[لدائن|والبلاستيك]] [[مواد تركيب|ومواد تركيب]]. ونظرا لكون المواد الأخرى أقل صلابة من الحديد الصلب، فيمكن استخدامها بدلا عن استخدام الصلب في النواحي التي لا تحتاج مواد شديدة الصلابة.

وتتميز المواد التركيبية أيضا بصلابة لا يستهان بها ولها معاملات جيدة للشد والثني في اتجاه الألياف، ولكن تكوينها وطرق تصنيعها تختلف تماما عن طرق الصناعة المعتمدة لصناعة الصلب.

كما طبق في الفترة الأخيرة (2013) استخدام [[ألياف الكربون]] لصناعة هياكل بعض السيارات.

== اقتصاديته وأهميته ==
بدأ استغلال الحديد وتصنيعه خلال الف سنة قبل الميلاد في سوريا وفي الدولة هتيتر، ويرجع تاريخ أبسط أنواع الحديد إلى أوائل الافية قبل الميلاد.

وهي القرن الثاني عشر الميلادي تطورت الافران التي تعمل بالفحم الخشبي في أوروبا واستطاعت توفير الحرارة اللازمة لصهر الحديد. وكان الحديد المنتج بتلك الطريقة غير قابل للطرق بسبب نسبة الكربون العالية فيه، فكان لازما تنقيته، أي خفض نسبة الكربون فيه عن طريق حرقه.

واستطاع بنيامين هنتسمان في إنجلترا عام 1740 بصهر الحديد وتحضير حديد الصب بطريقة البوتقة. كما قام في ألمانيا [[فريدريك كروب]] عام 1811 بتأسيس أول مصنع لتحضير حديد الصب في مدينة [[إسن (توضيح)|إسن]]. وقد أعطى ذلك طفرة كبيرة في إنتاج الحديد للقرن التاسع عشر، وظهور عدة اختراعات ساعدت على زيادة تصنيعه: قدمت [[محرك بخاري|الآلات البخارية]] إلى صناعة الصلب العمالة القوية، كما قدمت [[منجم|مناجم الفحم]] الفحم اللازم لصناعته، والسكك الحديدية وتطويرها، وكذلك السفن البخارية، كل تلك تستخدم منتجات الصلب والتي هي سوق رائجة.

وكانت لصناعة الصلب في جميع البلدان اهمية كبرى من الوجهة الاقتصادية ولها أهميتها السياسية، حيث اعتبرت من مفاخر الدولة بين الأمم. ويبدو اهمية الصلب آنذاك في بناء [[برج إيفل]] حيث افتتح بمناسبة المعرض العالمي عام 1889 كأحد دعائم التقدم التكنولوجي.

ونشأت في ألمانيا عام 1935 برامج تسليح كبيرة وكان الحديد الصلب مادة الحرب. فكان الهجوم على النرويج والسويد بغرض الحصول على مصادر للحديد حيث كان الصلب المنتج في السويد يعد من أحسن الأنواع. وخلال الحرب قام الحلفاء بضرب مناطق إنتاج الصلب في ألمانيا في منطقة الرهر وهي من أكبر مناطق إنتاج الصلب في أوروبا في غارات جوية متواصلة رغم كل ما كانوا يتكبدوه من خسائر كبيرة في القاذفات والبشر.

وحتى نهاية [[الحرب العالمية الثانية]] فلم يتدمر منها سوى نحو 20 % من مناطق الإنتاج. وفي عام 1957 عاد إنتاج الصلب إلى كميته قبل الحرب وهي 16 مليون [[طن]] سنويا.

وقد فضت معاهدة بوتسدام بين الحلفاء وألمانيا المنهزمة بفك مصانع إنتاج الصلب في ألمانيا. وذهب جزء من تلك المصانع إلى الاتحاد السوفييتي حيث استخدمته في إعادة بناء أراضيها بعد الحرب. وفي الجزء الغربي من ألمانيا بدأ احتجاج شديد على فك المصانع، وفي عام 1949 كف الخلافاء عن فك مصانع الصلب في ألمانيا. وعكف اهتمام الحلفاء فقط على تفتيت الروابط بين المصانع، وتصغير الاتحادات العمالية بحيث لا يكون هناك احتكار للسوق.
[[ملف:Bundesarchiv_B_145_Bild-F079044-0020,_Duisburg,_Thyssen-Stahlwerk,_Arbeiter_am_Hochofen.jpg|تصغير|Arbeiter am Hochofen]]
ومن اجل الرقابة على إنتاج الحديد في ألمانيا قدمت فرنسا عام 1952 اقتراح إنشاء اتحاد الحديد والفحم بين البلدين، ومن ذلك الاتحاد تطور فيما بعد [[الاتحاد الأوروبي]]. بعد ذلك تطورت صناعة الصلب في ألمانيا الاتحادية تطورا كبيرا وسريعا.و وصل إنتاج عام 1961 إلى 33 مليون طن وعدد العاملين نحو 421.000 شخص، وهذا رقم عالي بالنسبة لإنتاجية الفرد. وسجلت مليون طن من الصلب. عام 1974 رقما قياسيا في أنتاج الصلب حيث قامت بإنتاج نحو 53 مليون طن من الحديد الصلب.

ويعمل في قطاع الحديد الصلب حاليا في ألمانيا بعد اتحاد شطريها الشرقي والغربي 76.500 شخص، ينتجون 35 مليون [[طن]] من الصلب (بحسب إحصاء 2008). ولم تتمكن ألمانيا من هذه الإنتاجية العالية وبعدد يعتبر قليل من العاملين إلا بالتطوير المستمر لطرق الإنتاج.

== الصلب والبيئة ==
يعتبر الحديد الصلب من وجهة البيئة مادة غاية في التقدير حيث يمكن تدويره من الصلب المستهلك بدون فقد في الكفاءة وعدة مرات، حيث يصهر ويعاد كحديد صلب للتصنيع والاستخدام.

ولكن إنتاجه من خام الحديد يستهلك طاقة كبيرة حيث يحتاج إلى درجات حرارة تصل إلى نحو 1500 درجة مئوية. وأثناء تحضيره يخرج من الفرن العالي غاز [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]] CO<sub>2</sub> حيث يلزم لإنتاج الصلب كمية معينة من الفحم الحجري. وتبلغ كميات الفحم التي تستخدم في الأفران العالية في [[النمسا]] [[ألمانيا|وألمانيا]] الآن إلى الحد الأدنى من الوجهة التكنولوجية. وابتكرت منذ سنوات عديدة طرق جديدة لإنتاج الحديد ن ومنها ما يطبق في الإنتاج الصناعي الحالي وهي تعتمد على الكربون منها أول أكسيد الكربون الذي يستخدم كمادة نهائية لاختزال الحديد. وبذلك تعمل تلك الطرق التكنولوجية الجديدة على المحافظة على البيئة عن طريق تخفيض إنتاج غاز [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]]. إلا أن كفاءة تلك الطرق لخفض كمية ثاني أكسيد الكربون تصل حاليا إلى نحو 50 % فقط.

ومن جهة احرى فإن مادة الحديد الصلب نفسها غير ضارة للبيئة وليست ضارة للإنسان أو الحيوان، ولا تحتاج عند استخدامها أو التخلص منها لأي احتياطات تأمين من وجهة المحافظة على البيئة.

== قائمة أكبر البلدان المنتجة للصلب لعام 2011 ==
{{مفصلة|قائمة الدول حسب إنتاج الصلب}}

# {{الصين}} 683.3 مليون طن
# {{علم اليابان}} 107.6 مليون طن
# {{علم الولايات المتحدة}} 86.2 مليون طن
# {{الهند}} 72.2 مليون طن
# {{روسيا}} 68.7 مليون طن
# {{كوريا الجنوبية}} 68.5 مليون طن
# {{علم ألمانيا}} 44.3 مليون طن
# {{علم أوكرانيا}} 35.3 مليون طن
# {{البرازيل}} 35.2 مليون طن
# {{تركيا}} 34.1 مليون طن
# {{علم إيطاليا}} 28.7 مليون طن
# {{رمز علم|تايوان}} [[تايوان]] 22.7 مليون طن
# {{المكسيك}} 18.1 مليون طن
# {{فرنسا}} 15.8 مليون طن
# {{إسبانيا}} 15.6 مليون طن
# {{علم كندا}} 13.1 مليون طن
# {{علم إيران}} 13.0 مليون طن
# {{المملكة المتحدة}} 9.5 مليون طن

== انظر أيضاً ==

* [[معالجة حرارية]]
* [[مخطط الحديد والكربون]]
* [[حديد أرضي]]
* [[حديد نيزكي]]
* [[فولاذ مقاوم للصدأ|صلب غير قابل للصدأ]]
* [[فولاذ هندواني]]
* [[فولاذ البوتقة]]

== المراجع ==
{{مراجع}}

<references group="" responsive="1"></references>

== وصلات خارجية ==

* [http://www.worldsteel.org/ الاتحاد العالمي للصلب]
* المعهد العالمي للفحم [https://web.archive.org/web/20090509211644/http://www.worldcoal.org/pages/content/index.asp?PageID=189]
{{شريط بوابات|الكيمياء|صناعة|علم البيئة|علم المواد}}{{تصنيف كومنز}}{{ضبط استنادي}}

[[تصنيف:استحداثات الألفية 2 ق م]]
[[تصنيف:حديد وصلب]]
[[تصنيف:مواد بناء]]