صلب المنجنيز

صلب المنجنيز

نبذه:تسمي سبيكة صلب المنجنيز بـ( صلب هادفيلد ) وهي تحتوي علي متوسط 13% منجنيز ولها قدرة عالية علي مقاومة كلاً من الصدمات والتآكل .
-التاريخ:في عام 1816 سجل باحث ألماني من دولة ألمانيا ان إضافة كميات كبيرة من المنجنيز الي الحديد يجعله اصلب من دون التأثير علي المتانة ولكن الخليط لم يكن متجانسا ولم يكن اعتبار النتائج معقولا .وفي عام 1860 كان السير هنري بيسمر يحاول ان يتم عملية بيسمر لصنع الحديد ووجد أن إضافة المنجنيز والكربون الي الحديد بعد غليانه يساعد في ازاله الكبريت والاكسجين الموجودين فيه .
ان اتحاد الكبريت مع الحديد يعطي خليط درجة حرارته أقل من الصلب مما يسبب مناطق ضعيفه وواهية في الصلب ويمنع الدرفله علي الساخن . ويتم إضافة المنجنيز مع اغلب سبائك الصلب الجديدة لقدرته الكبيرة لإزالة الكبريت .
-الأنواع الرئيسية:يستعمل ويستخدم المنجنيز في صناعه الحديد ومعدن الحديد بصورة رئيسية حيث يضاف لتكوين السبائك الحديدية ويمكن تصنيف سبائك المنجنيز الي أربعة أقسام رئيسية 
-سبائك حديد منجنيز عالية الكربون
-سبائك حديد منجنيز بها نسبة كربون 5. :  %1.5
-سيليكون منجنيز مع نسبة سيليكون 17 : 20 % مع نسبة كربون 1.5 : 2 %
-سيليكون منجنيز مع قليل من الكربون بنسبة سيليكون 13 : 26 % ونسبة كربون 05. : 5. %
-الخصائص:
ان عدد خصائص السبيكة ضخم جدا لدرجة ان بعض المنتجون يضعون أكثر من 20 منتج مختلف لهم خصائص مختلفة .
استخدامات سبائك المنجنيز 
بسبب انه يتم استخدام 90% من سبائك المنجنيز في صناعة الصلب فإن الطلب العالمي للمنجنيز يعتمد بصورة مباشرة مع متطلبات صناعة الحديد .
هناك درجات من الحديد وهذه الدرجات تحتاج الي كميات مختلفة من المنجنيز .
معدل استهلاك المنجنيز لكن طن من الصلب حاليا هو 7.5 كجم في الدول الصناعية
الجزء الأكبر من إنتاج الحديد متعدد الاستعمالات ( قليل الكربون ) يحتوي علي 15. : 8. % منجنيز .
جزء كبير من صفائح الصلب قليل الكربون تحتوي علي أقل من 3.% منجنيز. الحديد ذو القوي العالية يمثل 3-4% من استهلاك الصلب ويحتوي علي أكثر من 1% منجنيز . الفولاذ الذي يحتوي علي أكثر من 13% منجنيز أو أكثر يحتوي علي صفات فريدة تجعله مناسب للاستخدامات حيث الصلابة ومقاومة التآكل مطلوبة مثل المحطمات التي تدور.
الصلب المقاوم للصدأ والذي يمثل أقل من 2% من الإنتاج العالمي للصلب يتم استخدام الكروم والنيكل كعناصر سبائكية بصورة رئيسية ولكن يمكن أيضا استبدال النيكل بصورة جزئية أو كلية مع المنجنيز وبذلك يمثل المنجنيز 4-16%
من الصلب المقاوم للصدأ .هذه السبائك لم يتم إنتاجها بصورة كبيرة ولكن يمكن أن يزيد استخدامها في المستقبل اعتمادا علي زيادة سعر النيكل مقارنه بالمنجنيز. 
هناك استهلاك مباشر للمنجنيز الخام والمحمص في الفرن اللافح حيث يتم إنتاج الحديد الزهر ولكن المنجنيز يتم استهلاكه في صورة سبائك صلب . يستخدم 5% من محتوي المنجنيز في إنتاج الصلب في الفرن اللافح . محتوي المنجنيز في الحديد الزهر هو جزء صغير من الاستهلاك الكلي للمنجنيز في إنتاج الصلب.
-التأثير:
زيادة المنجنيز علي نظام ( الحديد-كربون ) يذيد صلابة الصلب . يتبلور الحديد في درجات حرارة الغرفة الي فيريت (حديد الفا)
والذي هو مكعب متمركز الحجم وعند درجة حرارة اعلي من 910 يتحول التركيب الي اوستنيت (حديد جاما ) والذي هو مكعب متمركز الوجه وبينما يتم تبريد الحديد يذوب الكربون في الاوستنيت ويكون سيمنتيت ( كربيد الحديد ) والتأثير المهم للمنجنيز عند درجات حرارة صغيره عندما يتحول الاوستنيت الي فيريت ولهذا يستخدم المنجنيز لمنع السيمنتيت من الترسيب علي حدود الفيريت وأيضا يستخدم لتنقية البرليتيك . 
ان قوة الصلب تعتمد علي حجم الخلايا وحجم الكسر في البرليت وتساهم العناصر السبائكية علي تقوية الفيريت ولكن ليس مثل الكربون.
يساعد المنجنيز علي استجابة الصلب للتبريد المفاجئ في المسار من خلال تأثيره علي تحويل درجات الحرارة وهناك ميزة أخرى للمنجنيز وهي انه يعمل علي استقرار الاوستنيت ويضاف المزيد من المنجنيز للحصول علي تأثير اعلي.
الحديد الخام يحتوي علي كميات غير مرغوب فيها من الكبريت والاكسوجين ولذلك فإن المنجنيز يلعب دور مهم بسبب قدرته علي الاتحاد مع الكبريت وهو تفاعل يختزل الكبريت الي كبريت المنجنيز ويمنع احلال وتكوين سائل كبريت الحديد.
-الإنتاج التجاري:
يتم إنتاج سبائك المنجنيز الصلب بواسطة الاختزال الكربوثيرميك لأكسيد المنجنيز الخام ويتم استخدام كلا من الفرن اللافح والفرن الكهربي .
إنتاج سبائك صلب المنجنيز عاليه الكربون
يتم إنتاج سبائك صلب المنجنيز عالية الكربون بواسطة الاختزال الكربوثيرميك لخام المنجنيز أساسا باستخدام افران الأقواس الكهربية المغمورة . وتم عمل فرن مؤخرا لإنتاج هذه السبائك بقدرة 75-90 ميجافولت . 
والمعدن المنتج يحتوي علي حوالي 78% منجنيز و7% كربون وخبث بمقدار 40% . 
الأفران الكهربية المستخدمة في هذه السبائك غالبا ما تكون دائرية وبها 3 اقطاب كهربية كل واحد متصل بمصدر مختلف . ويتم غمر الأقطاب ويسير التيار من خلال المساحة التي تحت الأقطاب حيث تحول الطاقة الكهربية الي حرارة .
-السباكه:
في حالة السباكة يتم افراغ البوتقة اما عن طريق حافة أو عن طريق فتحة سفلية.الاختيار الأول هو سريع وغير نظيف والانسياب يكون سريع ولا يمكن التحكم فيه بالإضافة الي انه ما بداخل البوتقة يكون فيه شوائب غير مرغوب فيها مثل الخبث والكربيدات .
الفتحة السفلية بها العديد من الصفات مثل الانسياب يكون قليل يمكن التحكم بها وأيضا تبقي الشوائب والخبث والكربيدات في البوتقة بسبب كثافتها القليله . وعيب هذه الطريقة انها مكلفه من حيث الأدوات والطرق المختلفة لفتح البوابات .