فلزات غیر آهنی و آهنی
فلزات غیر آهنی از آغاز تمدن مورد استفاده قرار میگرفتهاند. کشف مس ۵۰۰۰ سال قبل از میلاد بهعنوان پایان عصر سنگی و آغاز عصر مس در نظر گرفته شده است. بعدها اختراع برنز که آلیاژی از مس و قلع است، عصر برنز را آغاز کرد. استفاده از فلزات آهنی حدود ۱۲۰۰ سال قبل از میلاد در زمانی که تولید آهن رایج شده بود شروع شد. اما تفاوت فلزات آهنی و غیر آهنی چیست؟ پاسخ ساده این است که فلزات آهنی حاوی آهن هستند و فلزات غیر آهنی در خود آهن ندارند. اگر بخواهیم عمیقتر به این مسئله نگاه کنیم،این فلزات هر کدام خواص متمایز خود را دارند که کاربردهای مناسب هر کدام را تعیین میکنند. در این مطلب تلاش میکنیم تا شما را با انواع فلزات آهنی و فلزات غیر آهنی مورد استفاده در صنعت کشور آشنا کنیم و به معرفی کاربرد آن ها بپردازیم.
جالب است بدانید که:
پایان عصر آهن زمانش بسته به هر منطقه جغرافیایی متفاوت است، اما نخستین بار در غرب آسیا و با ظهور شاهنشاهی هخامنشی به پایان رسید است و پایان عصر آهن را آغاز تاریخ بشر میپندارند.
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 دوامشان ارزشمند هستند. فولاد کربنی (که بهعنوان فولاد ساختمانی نیز شناخته میشود) یکی از اجزای اصلی در صنعت ساختمان سازی است و برای ساخت بلندترین آسمان خراشها و طولانیترین پلها استفاده میشود. فلزات آهنی همچنین در کانتینرها، کشتیها، صنعت لوله کشی، اتومبیلها، ریلهای راه آهن و بسیاری از ابزارهای خانگی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرند.
همه فلزات آهنی حاوی کربن هستند که این باعث میشود آنها نسبت به محیطهای مرطوب آسیب پذیر باشند و دچار زنگ زدگی شوند. البته دو استثنا از این قاعده وجود دارد:
اول اینکه آهن چکش کاری شده است و به دلیل خلوص بالای آهن زنگ نمیزند
دومی فولاد ضدزنگ که به دلیل حضور کروم در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند.
اکثر فلزات آهنی خاصیت مغناطیسی دارند و این باعث میشود که آنها برای کاربردهای الکتریکی بسیار مفید باشند. استفاده از فلزات آهنی روی در یخچال این امکان را به شما میدهد که لیست خریدتان را به کمک یک آهنربا به آن بچسبانید.
فولاد:
فولاد با اضافه کردن کربن به آهن که باعث سخت شدن آهن میشود ساخته میشود. فولاد آلیاژی حتی از دیگر عناصر نظیر کروم و نیکل که قبلاً معرفی شد، نیز سختتر است و بهوسیله گرم کردن و ذوب کردن سنگ آهن در کورهها تولید میشود. فولاد از کورهها بیرون آورده میشود و سپس داخل قالبها ریخته میشود تا میلگرد ها شکل بگیرند. در صنایع تولیدی و ساختمان سازی بهطور وسیعی از فولاد استفاده میشود.
فولاد کربنی:
فولاد کربنی نسبت به دیگر انواع فولاد، کربن بیشتری دارد که آن را بهطور فوقالعادهای سخت میکند. معمولاً در تولید ابزارهای ماشین، متهها، تیغهها (پرهها)، شیرها و فنرها مورد استفاده قرار میگیرد و میتواند لبه برشی تیز را حفظ کند.
فولاد آلیاژی:
فولادهای آلیاژی عناصری مانند کروم، نیکل و تیتانیوم نیز در خود دارند که باعث میشود استحکام و دوام بالاتری را بدون افزایش وزن داشته باشند. فولاد ضدزنگ یک فولاد آلیاژی مهم است که با استفاده از کروم ساخته شده است. صنعت ساختمان سازی، ابزار ماشین کاری و مؤلفههای الکتریکی از جمله کاربردهای فولادهای آلیاژی میباشند.
چدن:
چدن آلیاژی ساخته شده از آهن، کربن و سیلیسیم است. چدن معمولی یا همان چدن خاکستری سخت، شکننده و مقاوم به سایش است. اما سایر آلیاژهای چدن خواص مکانیکی متفاوتی را میتوانند در خود داشته باشند.
آهن فرفورژه:
در ساختار آهن فرفورژه، کربن به مقدار بسیار کمی به کار رفته است به صورتی که میتوان گفت تقریباً آهن خالص است. در طول فرآیند تولید، مقداری خاکستر به آهن اضافه میشود و مقاومت به خوردگی و اکسایش بسیار عالی به آن میدهد، با این وجود سختی و استحکام خستگی کمی دارد. ساختن نردهها، ابزار کشاورزی، میخ، سیم خاردار، زنجیر و زینت آلات مختلف از جمله کاربردهای آهن فرفورژه است.
آشنایی با فلزات غیر آهنی:
آلومینیوم، مس، سرب، روی، قلع و هم چنین فلزات گرانبهایی مانند طلا و نقره در دسته فلزات غیر آهنی قرار میگیرند. قابلیت انعطاف پذیری مزیت اصلی این فلزات نسبت به فلزات آهنی است. آنها به دلیل اینکه هیچ محتوای آهنی در خود ندارند مقاومت بسیار بالایی در برابر زنگ زدگی و خوردگی دارند در نتیجه برای ساخت سیمها، لولههای سیال و سقفهای 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. بهراحتی ریخته گری، آهنگری، ماشین کاری و جوشکاری میشود اما برای استفاده در محیطهایی با دمای بالا مناسب نیست. آلومینیوم به این دلیل که سبک است انتخاب مناسبی برای ساخت هواپیما و قوطی کنسروهای غذا یا نوشیدنیها است. همچنین در صنایع ریخته گری، تولید پیستونها، ماشینها و وسایل آشپزخانه نیز به کار میرود.
مس:
رنگ قرمز، بهشدت داکتایل (قابلیت شکل پذیری بدون از دست دادن تافنس) بودن، انعطاف پذیری و رسانایی حرارت و الکتریسیته بسیار بالا، از مشخصات اصلی فلز مس است. از مس اصولاً در صنعت الکترونیک برای ساخت سیمها و دیگر رساناها از آن استفاده میشود. ساخت ورقههای سقفهای شیروانی، موارد کارتریج و فشنگ، مجسمه سازی، یاتاقانها و تولید برنج که آلیاژی از مس و روی است از دیگر کاربردهای مس است.
سرب:
سرب یک فلز نرم، سنگین و انعطاف پذیر با نقطه ذوب و استحکام کششی پایین است که میتواند در برابر خوردگی ناشی از رطوبت و بسیاری از اسیدها مقاومت کند. از سرب بهطور وسیعی در کابلهای برق فشار قوی، باتریها، ساختمان سازی و لحیم کاری استفاده میشود.
روی:
روی یک فلز با استحکام متوسط و رو به پایین با نقطه ذوب بسیار پایین است. این فلز بهراحتی ماشین کاری میشود اما برای جلوگیری از جدا شدن کریستالها ممکن است مقداری گرما نیاز داشته باشد. گالوانیزه کردن، فرایند اعمال یک پوشش از فلز روی بر سطح فولاد یا آهن بهمنظور 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 بهعنوان یک پوشش برای آهن بهمنظور جلوگیری از خوردگی به کار میرود. فولاد پوشیده شده از قلع برای تولید قوطیهای کنسرو باهدف نگهداری غذا مورد استفاده قرار میگیرد. در اواخر قرن ۱۹، استفاده از ورق قلع برای بسته بندی مواد غذایی بسیار رایج بود، اما اکنون ورق آلومینیومی بهطور گستردهای جای آن را گرفته است. با آلیاژ کردن قلع و مس میتوان برنز و برنج قلع تولید کرد.
