آشنایی با فلزات آهنی
فولاد آلیاژی، فولاد کربنی، چدن و فولاد فرفورژه (چکش کاری شده) بعضی از فلزات آهنی رایج هستند. این فلزات به خاطر استحکام کششی و دوام بالا ارزشمند هستند. فولاد کربنی (که به عنوان فولاد ساختمانی نیز شناخته می شود) یکی از اجزای اصلی در صنعت ساختمان سازی است و برای ساخت بلندترین آسمان خراش ها و طولانی ترین پل ها استفاده می شوند. فلزات آهنی همچنین در کانتینرها، کشتی ها، صنعت لوله کشی، اتومبیل ها، ریل های راه آهن و بسیاری از ابزارهای خانگی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرند.
همه فلزات آهنی حاوی کربن هستند که این باعث می شود آنها نسبت به محیط های مرطوب آسیب پذیر باشند و دچار زنگ زدگی شوند. البته دو استثنا در این قاعده وجود دارد:
- اول اینکه آهن چکش کاری شده و به دلیل خلوص بالا زنگ نمی زند.
- دومی فولاد ضدزنگ که به دلیل حضور کروم در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند.
اکثر فلزات آهنی خاصیت مغناطیسی دارند و این باعث می شود که برای کاربردهای الکتریکی بسیار مفید باشند. استفاده از فلزات آهنی در سطح رویی یخچال، این امکان را به شما می دهد که لیست خریدتان را به کمک یک آهنربا به آن بچسبانید. در ادامه معروف ترین فلزات آهن را معرفی می کنیم.
فولاد
فولاد با اضافه کردن کربن به آهن، ساخته می شود. فولاد آلیاژی حتی از دیگر عناصر نظیر کروم و نیکل سخت تر است و به وسیله گرم کردن و ذوب کردن سنگ آهن در کوره ها تولید می شود. فولاد از کوره ها بیرون آورده شده و سپس داخل قالب ها ریخته می شود، تا میلگردهای ساختمانی شکل بگیرند. در صنایع تولیدی و ساختمان سازی به‌طور وسیعی از فولاد استفاده می شود.
فولاد کربنی
فولاد کربنی نسبت به فولادهای دیگر، کربن بیشتری دارد که آن را به طور فوق العاده ای سخت می کند. معمولا در تولید ابزارهای ماشین، مته ها، تیغه ها (پره ها)، شیر و فنرها مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند لبه برشی تیز را حفظ کند.
فولاد آلیاژی
فولادهای آلیاژی عناصری مانند کروم، نیکل و تیتانیوم نیز در خود دارند که باعث می شود استحکام و دوام بالاتری را بدون افزایش وزن داشته باشند. استیل ضدزنگ یک فولاد آلیاژی مهم است، که با استفاده از کروم ساخته می شود. صنعت ساختمان سازی، ابزار ماشین کاری و مؤلفه های الکتریکی از جمله کاربردهای فولادهای آلیاژی هستند.
چدن
چدن از آلیاژ آهن، کربن و سیلیسیم ساخته شده است. چدن معمولی یا همان چدن خاکستری سخت، شکننده و مقاوم به سایش است. اما سایر آلیاژهای چدن خواص مکانیکی متفاوتی را می توانند در خود داشته باشند. چدن به دلیل نقطه ذوب پایین، سیالیت خوب، قابلیت ریخته گری آسان و مقاومت در برابر سایش به یک ماده مهندسی با طیف وسیعی از کاربردها تبدیل شده است.
چدن به طور معمول به سه دسته اصلی تقسیم می شود:
- چدن خاکستری حاوی حدود 2.5 تا 3.5 درصد کربن و 1.5 تا 2.5 درصد سیلیسیم است. این نوع چدن مقاومت در برابر سایش خوبی دارد و اغلب در قطعات ماشین آلات، قطعات خودرو، و ظروف آشپزی استفاده می شود.
- چدن سفید حاوی حدود 3.5 تا 4.5 درصد کربن و کمتر از 1.5 درصد سیلیسیم است. این نوع چدن سختی و استحکام بالایی دارد و اغلب در قطعات صنعتی مانند چرخ دنده ها و میل لنگ ها استفاده می شود.
- چدن داکتیل حاوی حدود 2.5 تا 3.5 درصد کربن و 2.5 تا 3.5 درصد سیلیسیم است. این نوع چدن مقاومت در برابر سایش و ضربه خوبی دارد و اغلب در قطعات ماشین آلات، قطعات خودرو، و لوله ها استفاده می شود.
آهن فرفورژه یا گل آهن
در ساختار آهن فرفورژه، کربن به مقدار بسیار کمی به کار رفته؛ به طوری که می توان گفت تقریبا آهن خالص است. در طول فرآیند تولید، مقداری خاکستر به آهن اضافه می شود و مقاومت به خوردگی و اکسایش بسیار عالی به آن می دهد، با این وجود سختی و استحکام خستگی کمی دارد. ساختن نرده ها، ابزار کشاورزی، میخ، سیم خاردار، زنجیر و زیور آلات مختلف از جمله کاربردهای آهن فرفورژه است.
این آلیاژ یک توده شبهه ذوب شده از آهن با ناخالصی های سرباره الیافی (تا 2% وزنی) است، که باعث می شود این آلیاژ «دانه هایی» شبیه به الیاف چوب داشته باشد، که پس از اچینگ یا خم کردن تا نقطه شکست قابل مشاهده است.
آشنایی با فلزات غیر آهنی
آلومینیوم، مس، سرب، روی، قلع و هم چنین فلزات گران بهایی مانند طلا و نقره در دسته فلزات غیر آهنی قرار می گیرند. قابلیت انعطاف پذیری مزیت اصلی این فلزات نسبت به فلزات آهنی است. این فلزات به دلیل اینکه هیچ محتوای آهنی در خود ندارند مقاومت بسیار بالایی در برابر زنگ زدگی و خوردگی دارند در نتیجه برای ساخت سیم ها، لوله های سیال و سقف های شیروانی بسیار مناسب هستند. فلزات غیر آهنی هم چنین خاصیت مغناطیسی ندارند که برای بسیاری از کاربردهای سیم کشی و الکترونیکی مهم است.
آلومینیوم
این فلز سبک، نرم و دارای استحکام پایینی است. به راحتی ریخته گری، آهنگری، ماشین کاری و جوشکاری می شود اما برای استفاده در محیط هایی با دمای بالا مناسب نیست. آلومینیوم به این دلیل که سبک است انتخاب مناسبی برای ساخت هواپیما و قوطی کنسروهای غذا یا نوشیدنی هاست. همچنین در صنایع ریخته گری، تولید پیستون ها، ماشین ها و وسایل آشپزخانه نیز به کار می رود.
مس
رنگ قرمز، شدت داکتایل بالا (قابلیت شکل پذیری بدون از دست دادن تافنس)، انعطاف پذیری و رسانایی حرارت و الکتریسیته بسیار بالا، از مشخصات اصلی فلز مس است. از مس معمولا در صنعت الکترونیک، برای ساخت سیم ها و دیگر رساناها استفاده می شود. ساخت ورقه های سقف های شیروانی، کارتریج و فشنگ، مجسمه سازی، یاتاقان ها و تولید برنج (آلیاژی از مس و روی) از دیگر کاربردهای مس است.
سرب
سرب نوعی فلز نرم، سنگین و انعطاف پذیر با نقطه ذوب و استحکام کششی پایین است که می تواند در برابر خوردگی ناشی از رطوبت و بسیاری از اسیدها مقاومت کند. از سرب به طور وسیعی در کابل های برق فشار قوی، باتری ها، ساختمان سازی و لحیم کاری استفاده می شود.
روی
روی یک فلز با استحکام متوسط و رو به پایین با نقطه ذوب بسیار پایین است. این فلز به راحتی ماشین کاری می شود، اما برای جلوگیری از جدا شدن کریستال ها، ممکن است مقداری گرما نیاز داشته باشد. گالوانیزه کردن، اعمال یک پوشش از فلز روی بر سطح فولاد یا آهن، به منظور جلوگیری از زنگ زدن از جمله کاربردهای روی است.
قلع
قلع بسیار نرم و انعطاف پذیر، داکتایل و دارای استحکام کششی پایین است. اغلب اوقات به عنوان یک پوششی برای آهن، به منظور جلوگیری از خوردگی به کار می رود. فولاد پوشیده شده از قلع برای تولید قوطی های کنسرو با هدف نگهداری غذا مورد استفاده قرار می گیرد. در اواخر قرن 19، استفاده از ورق قلع برای بسته بندی مواد غذایی بسیار رایج بود، اما اکنون ورق آلومینیومی به طور گسترده ای جای آن را گرفته است. با آلیاژ کردن قلع و مس می توان برنز و برنج قلع تولید کرد.
تفاوت های قلع و سرب (دو فلز مشابه، با کارایی متفاوت)
قلع و سرب هر دو فلزات نرم و چکش خوار هستند که در گروه 14 جدول تناوبی قرار دارند. با این حال، تفاوت های اساسی بین این دو فلز وجود دارد. فرق قلع و سرب، بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی مشخص می شود. از لحاظ فیزیکی، قلع نقطه ذوب پایین تری نسبت به سرب دارد، به این معنی که در دمای پایین تری ذوب می شود. همچنین قلع چگالی کمتری نسبت به سرب دارد، به این معنی که سبک تر است.
از لحاظ خواص شیمیایی، واکنش پذیری قلع از سرب کمتر است. این بدان معناست که قلع در برابر خوردگی مقاوم تر است و در واکنش های شیمیایی کمتری شرکت می کند. مهم ترین کاربردهای فلز قلع مربوط به لحیم کاری، آبکاری، ظروف آشپزی و آلیاژسازی است. سرب نیز اکثرا در لوله کشی، باتری های اسیدی، پوشش های ضد خوردگی و سرباره استفاده می شود.
نظری یافت نشد.