الحديد الزهر الأبيض: كما هو الحال مع السكر الذي نضيفه إلى الشاي، يذوب الكربون تمامًا في الحديد السائل. إذا لم ينفصل هذا الكربون المذاب في السائل عن الحديد السائل أثناء تصلب الحديد الزهر، ولكنه ظل مذابًا تمامًا في بنيته، فإننا نسمي البنية الناتجة حديد زهر أبيض. الحديد الزهر الأبيض، ذو البنية الهشة جدًا، يُسمى حديد زهر أبيض لأنه يُظهر لونًا أبيض ساطعًا عند كسره.
الحديد الزهر الرمادي: أثناء تصلب الحديد الزهر السائل، قد يظهر الكربون المذاب في المعدن السائل، مثل سكر الشاي، كطور منفصل أثناء التصلب. عند فحص هذه البنية تحت المجهر، نرى أن الكربون قد تحلل إلى بنية منفصلة مرئية للعين المجردة، على شكل جرافيت. يُطلق على هذا النوع من الحديد الزهر اسم الحديد الزهر الرمادي، لأنه عند كسر هذه البنية، التي يظهر فيها الكربون على شكل صفائح، أي طبقات، يظهر لون رمادي باهت.
حديد الزهر المرقط: تظهر حديد الزهر الأبيض المذكور أعلاه في ظروف تبريد سريعة، بينما تظهر حديد الزهر الرمادي في ظروف تبريد أبطأ نسبيًا. إذا تزامن معدل تبريد الجزء المصبوب مع نطاق انتقال من الأبيض إلى الرمادي، فمن الممكن ملاحظة ظهور هياكل رمادية وبيضاء معًا. تُسمى هذه الحديد الزهر المرقط لأنه عند كسر هذه القطعة، تظهر جزر رمادية على خلفية بيضاء.
الحديد الزهر المُقسّى: يُصلَّب هذا النوع من الحديد الزهر ليصبح حديدًا زهرًا أبيض. بمعنى آخر، يُضمن تصلب الحديد الزهر بحيث يبقى الكربون مذابًا تمامًا في الهيكل. بعد ذلك، يُعالَج الحديد الزهر الأبيض المُصلَّب حراريًا لفصل الكربون المذاب في الهيكل. بعد هذه المعالجة الحرارية، يظهر الكربون على شكل كرات غير منتظمة الشكل، مُتكتلة.
بالإضافة إلى هذا التصنيف، إذا كان الكربون قادرًا على الانفصال عن البنية نتيجة للتصلب (كما هو الحال في الحديد الزهر الرمادي)، فيمكننا إجراء تصنيف آخر من خلال النظر إلى الخصائص الرسمية للجرافيت الناتج:
حديد الزهر الرمادي (الجرافيت الصفائحي): إذا تصلب الكربون، مما أدى إلى تكوين بنية جرافيتية طبقية تشبه أوراق الملفوف، فإننا نسمي هذه الحديد الزهر حديد الزهر الرمادي أو الجرافيت الصفائحي. يمكن تصلب هذه البنية، التي توجد في السبائك ذات المحتوى العالي نسبيًا من الأكسجين والكبريت، دون أن تُظهر ميلًا كبيرًا للانكماش نظرًا لموصليتها الحرارية العالية.
حديد زهر كروي من الجرافيت: كما يوحي الاسم، يظهر الكربون في هذا الهيكل على شكل كرات كروية من الجرافيت. لكي يتحلل الجرافيت إلى هيكل كروي بدلاً من هيكل صفائحي، يجب أن ينخفض مستوى الأكسجين والكبريت في السائل إلى ما دون مستوى معين. لذلك، عند إنتاج حديد زهر كروي من الجرافيت، نعالج المعدن السائل بالمغنيسيوم، الذي يتفاعل بسرعة كبيرة مع الأكسجين والكبريت، ثم نسكبه في قوالب.
حديد الزهر الجرافيتي الدودي: إذا كانت معالجة المغنيسيوم المُطبقة أثناء إنتاج حديد الزهر الجرافيتي الكروي غير كافية، ولم يكن بالإمكان تحويل الجرافيت إلى شكل كروي بالكامل، فقد ينشأ هذا الهيكل الجرافيتي، الذي نُسميه دوديًا (أو مُتراص). الجرافيت الدودي، وهو شكل انتقالي بين نوعي الجرافيت الصفائحي والكروي، لا يُوفر للحديد الزهر الخواص الميكانيكية العالية للجرافيت الكروي فحسب، بل يُقلل أيضًا من قابلية الانكماش بفضل موصليته الحرارية العالية. هذا الهيكل، الذي يُعتبر خطأً في إنتاج حديد الزهر الجرافيتي الكروي، يُستخدم عمدًا في العديد من المسابك نظرًا للمزايا المذكورة أعلاه.
وقت النشر: ٢٠ ديسمبر ٢٠٢٤