انواع آهن آلیاژی

آلیاژ فلزی است که از دو یا چند فلز به دست می آید . به طور مثال : برنج ، آلیاژیست که از ترکیب ( مس) و ( روی) به دست آمده است . از پختن دو فلز مس و روی فلز برنج به دست می آید .

 

تعریف آلیاژ

 

آلیاژ فلزی است که از دو یا چند فلز به دست می آید . به طور مثال : برنج ، آلیاژی است که از ترکیب ( مس ) و ( روی ) به دست آمده است . از پختن دو فلز مس و روی فلز برنج نیز به دست می آید . بعضی اوقات از مخلوط شدن فلز با یک غیر فلز آلیاژ به دست می آید . آلیاژ ها مقاومت و سختی زیاد تری تا فلز ها دارند مثلا وقتی آهن و کربن مخلوط می شود و فولاد به دست می آید ، فولاد سخت تر و محکم تر از آهن می باشد و وقتی به فولاد ( کرم ) اضافه می کنند به فلز زنگ نزن تبدیل می شود .

 

 

تاریخچه آلیاژ ها

 

تولید آلیاژها ، سابقه طولانی دارد و شاید به زمانی مربوط است که انسان فلز را شناخت.

اولین آلیاژ ها از فلزاتی ساخته شده که در دسترس انسان ها بسیار فراوان بود .

مس ، سرب ، روی ، قلع از اولین فلزاتی بودند که انسان از آن ها آلیاژ ساخت .

 

 

ویژگی آلیاژ ها

 

بعد از مخلوط شدن عناصرتشکیل دهنده آلیاژ ، خواص همه ی عناصر تشکیل دهنده در آلیاژ ترکیب می شوند . مثل حل شدن شکر در آب ، یک عنصر در دیگری حل می شود . آلیاژ ها از ذرات بسیار کوچکی تشکیل شده اند . به این ذرات یا دانه ها حرارت لازم داده می شود و بعد از سرد شدن مواد به دانه های ریزتری تقسیم بندی می شوند . بیشتر آلیاژها از فلزات تشکیل دهنده شان سخت تر هستند .

 

 

آلیاژ ها به دو دسته آهنی و غیر آهنی تقسیم می شوند.

 

 

آلیاژ های آهنی

 

فلز پایه در آن ها آهن است . اگر در آن ها فلزی غیر از آهن باشد به آن آلیاژ غیر آهنی می گویند . آنها به دودسته تقسیم می شوند :

 

1-فولاد

 

2-چدن
 

 

فولاد

 

مهم ترین آلیاژ های آهنی فولاد است که مواد تشکیل دهنده ی آن ترکیبی از آهن و کربن می باشد . معنای آلیاژ از یک واژه فرانسوی گرفته شده و معنای آن ترکیب دادن است.

 فولاد در ساختمان سازی ، پل سازی ، ساخت وسایل مختلف کاربرد دارد.

 

 

انواع آلیاژهای آهن

 

- فولاد های ساختمانی : 

 

تیرآهن ، نبشی ، پروفیل ، قوطی ، ناودانی ، میلگرد های آجدار ورق ساختمانی و ...

 

- فولاد های عملیات حرارتی شونده :

 

این فولاد ها به صورت خام و در مرحله قبل حرارت دادن هستند و ترکیب اصلی آن ها نیکل و کروم است .

 

- فولاد های سخت شونده سطحی :

 

این نوع فولاد ها تا مغز آبکاری و سخت شده نمی شوند، مقدار کربن آن ها خیلی کم و کربن دهی به صورت سطحی است.

 

- فولاد های فنر :

 

روی مقطع میلگرد وجود دارد،دارای ویژگی ارتجاعی است و در برابر سایش و حرارت مقاوم است .

 

- فولاد های یاتاقان :

 

معروف ترین آن ها ( cr6100 ) فولاد ابزار سرد کار - فولاد ابزار گرم کار هر دو نوع ویژگی هایی مشابهی دارند .

 

- فولاد های مقاوم به حرارت :
 

به فولاد های آتش خوار معروفند و به صورت ورق لوله ساخته می شوند ، بیشترین استفاده این فولاد در صنعت نفت و پتروشیمی است .

 

- فولاد ها ی زنگ نزن :

 

این نوع فولاد به دو دسته فولاد بگیر و نگیر تقسیم می شود. فولاد بگیر دارای نیکل کم و افزودنی کربن زیاد و فولاد نگیر دارای نیکل و کروم زیاد ولی کربن کم است.

 

- فولاد زنگ نزن نسوز :

 

دارای تحمل حرارت تا 1400 درجه سانتی گراد است .

 

- فولاد های تند بر :

 

دارای ترکیبات تنگستن و کبالت که موجب سرعت انتقال حرارت می شود.

 

 

چدن

خانواده ای از آلیاژ های آهنی هستند که از آهن ، کربن به دست آمده اند.

 

 

انواع چدن ها

 

1- چدن خاکستری

2- چدن دایتل

3- چدن سفید

4- چدن مایبل

5- چدن گرافیت فشرده ( نشکن )

 

 

چدن خاکستری :

چدن خاکستری ریز ، ساختار گرافیتی خاصی دارد که باعث می شود مقطع شکست آن ها به رنگ خاکستری باشد . پر کاربرد ترین ماده ریخته گری محسوب می شود .

 

 

چدن سفید :

از آنجایی که در این چدن ها ، شکست در امتداد صفحات کاربید آهن رخ می دهد مقطع شکست کریستالی آنها سفید است .

 

 

چدن مایبل:

چدن مایبل یا چکش خوار معمولا از نوع چدن های کم آلیاژ یا بی آلیاژ هستند . آنها خواص مکانیکی ، چکش خواری و عملیات آنیل کاری دارند .

 

 

چدن گرافیت فشرده ( نشکن ):

وقتی به ذوب کردن چدن خاکستری قبل از ریخته گری مقداری منیزیم یا سدیم اضافه می کنند باعث تغییر شکل ذرات گرافیت می شود . انعطاف پذیری چدن نشکن نسبت به چدن خاکستری بیشتر است .

 

 

موارد استفاده از چدن :

از چدن برای ساخت پل ، ماشین آلات ، لوله ها ، در پوش چاه های خیابان استفاده می شود .

 

 

آلیاژ های غیر آهنی:

فلز پایه در آن ها ، غیر آهن است . انواع فلزهای غیر آهنی عبارت اند از :

 

آلومینیوم:

آلومینیوم ها بسیار سبک هستند و در ساختن هواپیما ، وسایل نقلیه موتوری ، فضا و موشک و ... کاربرد دارد .

 

سرب:

در ساختن الکترود های باتری های قوی به کار می رود .

 

روی:

در ساخت اتومبیل کاربرد دارد .

 

طلا – نقره:

در جواهر سازی مورد استقاده قرار می گیرد ، این فلزات نرم هستند و با بقیه فلزات ترکیب می شوند .

 

 

 

عناصر آلیاژ ساز:

1- کربن

2- سیلیسیم

3- منگنز

4- فسفر

5- گوگرد

6- کروم

7- مولیبدن

8- وانادیم

 

کربن:

استحکام کششی را افزایش می دهد . کربن ، فولاد را سخت  کرده و عملیات را حرارت پذیر می کند . قابلیت سخت کاری سطحی فولاد با کربن  را افزایش می دهد.

 

سیلیسیم:

در تولید فولاد به دلیل زیاد بودن اکسیژن ، به عنوان یک عنصر اکسیژن زا به کارمی رود . این عنصر استحکام کششی فولادرا افزایش می دهد .

 

 

منگنز :

1 درصد منگنز به فولاد ، در حالت بدون عملیات حرارتی ، کشش و تنش تسلیم فولاد را افزایش می دهد . فولاد های منگنز دار باید در  دمای بالا قرار بگیرند .

 

فسفر:

قابلیت چقرمگی فولاد را کاهش می دهد و  باعث افزایش قابلیت ماشین کاری می شود.

 

گوگرد:

گوگرد نیز مانند فسفر عمل می کند .

 

کروم:

کروم معمولا برای فولاد هایی که تحت عملیات حرارتی بالا قرار گرفته اند ، یک عنصر آلیاژی مهم است .

 

مولیبدن:

به دلیل خواص مختلف فولاد به وسیله مولیبدن ، کاربرد این عنصر اجتناب ناپذیر شده است . این عنصرشکنندگی در فولاد را کاهش می دهد . همچنین باعث مقاومت گرمایی فولاد می شود .

 

نیکل:

خاصیت چقرمگی فولاد را حتی در دمای پایین بهبود می دهد و قابلیت سخت پذیری فولاد را افزایش می دهد .

 

وانادیم:

استحکام کششی فولاد را بالا می برد و حساسیت به دمای بالا را کاهش می دهد .