تُصنع وتُعالَج الفولاذ عبر عدة مراحل مُعقدة، تبدأ من استخراج الخامات وحتى الحصول على المنتج النهائي. إليك شرح مُبسط للعمليات الرئيسية :

1. صناعة الفولاذ:

*

استخراج خام الحديد:

تُستخرج رواسب خام الحديد من المناجم، إما عن طريق التعدين السطحي أو التعدين تحت الأرض.
*

إعداد الخام:

تُنقل الخامات إلى مصانع الصهر، حيث يتم تنظيفها وتكسيرها إلى أحجام مناسبة.
*

إنتاج الحديد الخام (الفرن العالي):

يتم صهر خام الحديد مع الكوك (فحم حجري) والحجر الجيري في فرن عالي، ليُنتج الحديد الخام (الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون والشوائب). يُطلَق على هذه العملية "الاختزال المباشر". يوجد بدائل للفرن العالي تعتمد على تقنيات أكثر كفاءة و صديقة للبيئة.
*

إزالة الشوائب (محول الأكسجين الأساسي - BOF):

يُنقل الحديد الخام السائل إلى محول الأكسجين الأساسي، حيث يُنفخ الأكسجين عالي الضغط لإزالة الشوائب مثل الكربون والسيليكون والفسفور والكبريت. يُضاف الخردة الحديدية أحياناً في هذه المرحلة.
*

صناعة السبائك:

تُضاف عناصر سبائك مختلفة مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم والمنجنيز والفاناديوم إلى الحديد المنصهر لتعديل خصائصه (زيادة القوة، المقاومة للتآكل، مقاومة الحرارة، الخ).
*

التشكيل:

يُصب الفولاذ السائل في قوالب لتشكيله إلى أشكال مختلفة مثل البليت أو الإنجوت.
*

التبريد:

تُبَرّد القوالب تدريجياً لتصلب الفولاذ.


2. معالجة الفولاذ:

بعد صناعة الفولاذ، يخضع لعدة عمليات لتحسين خصائصه الميكانيكية والفيزيائية:

*

التشكيل الساخن:

يتم تشكيل الفولاذ على شكل قضبان أو صفائح أو أشكال أخرى في حين أنه لا يزال ساخناً. هذا يزيد من قوة ومتانة الفولاذ. تشمل العمليات الشائعة هنا: السحب، التشكيل بالضغط، الطرق، الطحن.
*

التشكيل البارد:

يتم تشكيل الفولاذ على شكل نهائي في حين أنه بارد. هذا يزيد من قوة الفولاذ وصلابته.
*

التلدين (Annealing):

عملية تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة محددة ثم تبريده ببطء لتخفيف الاجهادات الداخلية وزيادة ليونته.
*

التخمير (Tempering):

عملية تسخين الفولاذ المصلب إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة التلدين لتقليل هشاشته وزيادة ليونته.
*

التصلب (Hardening):

عملية تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة محددة ثم تبريده بسرعة (مثل غمره في الماء أو الزيت) لزيادة صلابته.
*

التخفيف من التوتر (Stress Relieving):

عملية تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة منخفضة نسبياً لتقليل التوتر المتبقي بعد عمليات التصنيع الأخرى.
*

الطلاء:

يمكن طلاء الفولاذ لزيادة مقاومته للتآكل أو تحسين مظهره.
*

اللحام:

يوحد قطع الفولاذ مع بعضها البعض.
*

التقطيع:

لتشكيل قطع الفولاذ إلى الأشكال المطلوبة.
*

الطحن، التلميع، الصقل:

لتحسين المظهر السطحي للفولاذ.


تعتمد الطرق المُستخدمة في صناعة ومعالجة الفولاذ على نوع الفولاذ المطلوب وخصائصه الميكانيكية المراد الحصول عليها. توجد العديد من المتغيرات في كل خطوة من هذه الخطوات. تُستخدَم تقنيات متقدمة مثل التحكم الآلي والحاسوبي في عمليات الصناعة والمعالجة الحديثة لضمان الجودة والدقة.