انواع آلیاژ‌های آهن را بشناسیم

انواع آلیاژ‌های آهن را بشناسیمReviewed by google on Mar 10Rating: ۴.۵ آلیاژ‌های آهنی

انواع  آلیاژ‌های آهن را بشناسیم برای خرید مقاله کلیک کنید

برای مثال، برنج، آلیاژ و فلزی است که از ترکیب « مس » و«روی» به دست آمده است. این دو فلز را گداختـه و چنان به هم آمیخته اند که فلز دیگری به نام برنج به دست آمده است.

 

خرید فایل + جزییات کامل تر شامل یک عدد فایل متنی ویرایش شده 

 

 

 

آلیاژ چیست ؟

آلیاژ یعنی فلزی که از ترکیب دو یا چند فلز پدید آمده است.

برای مثال، برنج، آلیاژ و فلزی است که از ترکیب « مس » و«روی» به دست آمده است. این دو فلز را گداختـه و چنان به هم آمیخته اند که فلز دیگری به نام برنج به دست آمده است.

گاهی آلیاژ از ترکیب فلزی با یک غیر فلز به دست می آید. مانند فولاد که ترکیبی از « آهن » و « کربن » است. اگر معنای لغوی واژه ی « آلیاژ » را بخواهید، باید برایتان بگویم که این لغت از یک واژه ی فرانسوی گرفته شده و معنایش ترکیب کردن است. همیشه به هنگام تهیه ی یک آلیاژ، اتم های مختلفی به هم می پیوندند. گاهی این پیوند و ترکیب به طور کامل صورت می گیرد، مانند آلیاژ برنج؛ و گاهی به طور قسمتی مانند آلیاژ فولاد.

امروزه فولاد..

امروزه فولاد یکی از مهم ترین آلیاژها بشمار می آید. فولاد یکی از ترکیب آهن و کربن بدست می آید. سالانه میلیون ها تن فولاد در سراسر جهان تولید می شود. فولاد در ساختمان سازی، پل سازی و ساخت وسایل مختلف به کار می رود.آلیاژ های آلومینیم بسیار سبک اند؛ به همین دلیل از آن ها برای ساختن هواپیما، فضاپیما و موشک، وسایل نقلیه موتوری و بسیاری وسایل دیگر استفاده می شود. آلیاژ های سرب در ساخت الکترودهای باتری های قوی به کار می روند. آلیاژ های روی در ساخت اتومبیل کاربرد دارند. آلیاژ های گران قیمت طلا، نقره و پلاتین در جواهر سازی مورد استفاده قرار می گیرند. این فلزات، نرم اند و باید با سایر فلزات ترکیب شوند. طلا و نقره را معمولا با مس و پلاتین را با فلز ایریدیم ترکیب می کنند. فولاد ضد زنگ و آلیاژ های آلومینیم را آلیاژ های قرن بیستم می نامند. آلیاژهای تنگستن و مولیبدن در سال های اخیر ساخته شده اند و در ساخت موشک بکار می روند

گاهی برای ترکیب دو فلز، نیازی به گداختن آن ها نیست و فقط حرارت کافی است تا عناصرشان به هم بپیـوندند. تهیه‌ ی آلیاژ را بدین شیوه، فلز گریِ گَردی می نامند. زیرا فلزها به صورت گرد در هم آمیخته شده، پیش از حرارت دادن خوب آن ها را در هم می فشرند. غالباً به جای استفاده از فلزهای خالص، آلیاژها را برای مصرف های ویژه بر می گزینند. معمولاً برای گداختن آلیاژها به حرارت کمتری نیاز داریم تا گداختن فلزهای خالص. لحیم، آلیاژی است که از ترکیب « قلع » و « سرب » و یا از ترکیب «قلع»، «مس» و « روی » به دست آمده است و خیلی سریع و آسان ذوب می شود.

آلیاژها معمولاً سختی و استقامت بیشتری دارند تا فلزهایی که آن ها را پدید آورده اند. مثلاً وقتی که « آهن » را با « کربن » ترکیب کنیم، فولاد به دست می آید و این فولاد به مراتب سخت تر و محکم تر از آهن می باشد. سپس با افزودن فلز دیگری به نام « کُرُم »، فولادمان یک فلز زنگ نزن می گردد. اکنون برخی از آلیاژهای معروف را برایتان بر می شمریم: سکه های طلا و سکه های زینتی، آلیاژ طلا و مس هستند. زیرا طلای خالص به حدی نرم است که خیلی قابل استفاده نمی تواند باشد. سکه نقره ای انگلیسی از ۵/۹۲ درصد نقره و ۵/۷ درصد مس درست شده است.

آلیاژ (Alloy) مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن‌را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی و یا غیرفلزی است. آلیاژ معمولا خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان همگنی در اختلاط عناصر، آلیاژ می‌تواند تک‌فاز یا چند فازی باشد. هدف از آلیاژسازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و غیره‌ست. خواص فیزیکی آلیاژ با نمودار فازی توصیف می‌شود.

معمولا آلیاژها بر اساس درصد وزنی عناصر موجودشان گزارش می‌شوند. بر اساس تعداد عناصر، آلیاژ را دوتایی، سه‌تایی و غیره می‌نامند. برای بیان یک آلیاژ مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر، اصطلاح سیستم بکار می‌رود. مثلا، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن است که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین ۰.۰۲ تا ۲.۱۴ درصد قابل‌تغییر است.

 

انواع آلیاژ‌ها

آلیاژ‌ها را با توجه به فلز پایه‌شان به دو دسته‌ی آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌کنند.

آلیاژ‌های آهنی

آلیاژ‌های آهنی آلیاژ‌هایی هستند که فلز پایه در آن‌ها آهن است. از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به فولاد اشاره کرد. در مقابل، تمام آلیاژ‌هایی که فلز پایه در آن‌ها، فلزی غیر از آهن است، آلیاژ‌های غیرآهنی خوانده می‌شود.

آلیاژ‌های غیرآهنی

فلز پایه در این آلیاژها، فلزی غیر از آهن است. مفرغ، برنج و بسیاری آلیاژهایی که می‌شناسیم، آلیاژهای غیرآهنی هستند. امروزه بیشتر چیزهای فلزی که استفاده می‌کنیم از آلیاژها ساخته شده‌اند. کمتر اتفاق می‌افتد که از فلزات به شکل خالص استفاده شوند. حتی طلا و نقره هم به صورت آلیاژ استفاده می‌شوند. افزودن فلزات ارزان قیمت به طلا و نقره، نه تنها از جلوه‌شان نمی‌کاهد، بلکه باعث می‌شود در برابر سایش نیز مقاوم‌تر شوند. طلا و نقره معمولا با مس ترکیب شده و تشکیل آلیاژ می‌دهند. عیار طلا، نشان‌دهنده مقدار فلز اضافه شده در آن است. عیار طلای خالص را ۲۴ فرض می‌کنند. بنابراین طلای ۱۸ عیار، طلایی است که از ۲۴ قسمت، ۱۸ قسمت‌اش طلا و باقی مس است. یکی از آلیاژهای مشهور غیرآهنی ورشو است. این آلیاژ ترکیبی است از مس به عنوان فلز پایه و روی و نیکل به عنوان عناصر حل شونده. ورشو به علت شباهت‌اش به نقره، نقره آلمانی و نقره انگلیسی نیز گفته می‌شود.

ملغمه نقره : آلیاژی از نقره و جیوه است که از آن برای تهیه مواد پرکننده دندان هم استفاده می‌شود. در این آلیاژها فلز پایه، جیوه است.

یکی از ویژگی های فلزات، قابلیت مخلوط شدن آنها با فلزات و یا غیر فلزات دیگر است. این عمل معمولا در حالت مذاب صورت می گیرد و به این ترتیب محلول یک یا چند جامد در جامد دیگر بدست می آید که به آن ها محلول جامد یا آلیاژ گفته می شود. آلیاژ معمولا بسیار مفیدتر از مواد اولیه تشکیل دهنده اش است. انسان از زمان های گذشته با چندین آلیاژ از جمله برنج و برنز آشنا بوده است. برنج از مخلوط مس روی مذاب و برنز از مخلوط مس و قلع مذاب بدست می آید.

 

آلیاژهای آهن

فلز پایه در این آلیاژها آهن است. بسته به میزان کربن ترکیب شده در آن، به دو دسته فولادها و چدنها تقسیم می‌شوند.

فولاد : وجود کمتر از ۲ درصد تا ۰.۰۲ کربن در آهن، فولاد را به وجود می‌آورد. اضافه کردن عناصر دیگر غیر از کربن، هرکدام خواص متفاوتی به فولاد می‌دهد. منگنز سبب سختی فولاد، نیکل باعث جلوگیری از خوردگی فولاد، تنگستن باعث محکمی و وجود کروم و نیکل سبب ضدزنگ شدن فولاد می‌شود. آهن ورزیده نیز آلیاژی است با کربن کم که در ساختن میخ پرچ، لوله آب، زنجیر و غیره به کار می‌رود.

انواع آلیاژهای آهن

فریت α(آلفا)

آستنیت γ(گاما)

سمانتیت (سمنتیت) Fe3C

فریت δ(دلتا)

لدبوریت(آستنیت+سمنتیت)

پرلیت(فریت+سمنتیت)

آلیاژ‌های آهن

۱- فریت α

محلول جامد کربن در آهن α، فریت α یا فریت نامیده شده و ساختار بلوری آن BCC می باشد. نمودار فازی نشان می دهد که، کربن فقط اندکی در فریت حل شده و حداکثر حلالیت آن در ۷۲۳ درجه سانتی گراد، ۰٫۰۲% است. با کاهش دما، حلالیت کربن در فریت α کاهش یافته و در صفر درجه سانتی گراد به ۰٫۰۰۸ % می رسد. در فریت α، اتم های کربن به علت کوچک بودن در فضاهای بین نشین شبکه بلوری آهن قرار می گیرند.

۲- آستنیت γ

محلول جامد کربن در آهن γ را آستنیت نامند. این فاز دارای ساختار بلوری FCC بوده و حلالیت کربن در آن خیلی بیشتر از فریت α است. حلالیت کربن در آستنیت در ۱۱۴۸ درجه سانتیگراد به حداکثر مقدار خود یعنی ۲٫۰۸% رسیده و سپس در ۷۲۳ درجه سانتیگراد به ۰٫۸% کاهش می یابد. مشابه فریت، اتمهای کربن به صورت بین نشینی اما به میزان بیشتری درشبکه FCC حل می شوند.

۳- سمانتیت Fe3C

ترکیب بین فلزی آهن و کربن، سمانتیت نامیده می شود. حلالیت کاربید آهن ناچیز بوده و ۶٫۶۷% کربن و ۹۳٫۳% آهن دارد. سمانتیت یا سمنتیت، ترکیبی سخت و شکننده است که دارای ساختار بلوری مکعب مستطیلی بوده و هر سلول آن ۱۲ اتم آهن و چهار اتم کربن دارد.

سمنتیت اولیه که از فاز مذاب جدا می شود.

سمنتیت یوتکتیکی که از استحاله یوتکتیک به وجود می آید.

سمنتیت ثانویه که از آستنیت به وجود می آید.

سمنتیت یوتکتوئیدی که از استحاله یوتکتوئیدی به وجود می آید.

سمنتیت ثالثیه که از فریت و فریت پرویوتکتوئید به دست می آید.

تمام این ۵ نوع سمنتیت از لحاظ ساختر کریستالی ، فرمول شیمیای ، درصد کربن ، نقطه ذوب ، خواص فیزیکی ، خواص مکانیکی و غیره … مشابه ویکسان می باشند و هیچ گونه تفاوتی با یکدیگر ندارند و تنها تفاوت آن ها در مرجع بوجود آورندشان می باشد به عنوان مثال مرجع به وجود آورنده سمنتیت اولیه فاز مذاب می باشد ولی مرجع به وجود آورنده سمنتیت ثانویه فاز آستنیت می باشد.

۴- فریت δ

محلول جامد کربن در آهن دلتا را فریت δ می نامند. فریت دلتا دارای ساختار بلوری BCC بوده اما ثابت شبکه آن با ثابت شبکه فریت آلفا متفاوت است. حداکثر حلالیت کربن در فریت آلفا، در دمای ۱۴۹۵ درجه سانتی گراد و برابر با ۰٫۰۹% است.

۵- لدبوریت

مخلوط یوتکتیکی از آستنیت و سمانتیت را، لدبوریت می نامند. این ترکیب در اثر واکنش یوتکتیکی که روی مذاب حاوی ۴٫۳% کربن در دمای ۱۱۴۷ درجه سانتی گراد رخ می دهد، حاصل می شود. نکته قابل ذکر این است که آستنیت در دمای محیط پایدار نمی باشد و در اثر واکنش یوتکتوئیدی که در دمای ۷۲۳ درجه سانتیگراد رخ می دهد، تبدیل به پرلیت شده و در نتیجه ساختمان لدبوریت در دمای محیط به شکل پرلیت و سمانتیت می باشد.

۶- پرلیت

در اثر واکنش یوتکتوئیدی در دمای ۷۲۳ درجه سانتی گراد مخلوطی از فریت و سمانتیت به دست می آید که به آن پرلیت گفته شده و ساختاری لایه لایه دارد.

آلیاژهای آهن
مقصود از این آلیاژها، آلیاژهایی است که اجزای اصلی آن ها را آهن و کربن تشکیل می دهند. در حدود ۰.۰۱ درصد از کربن حل شده در آهن، تشکیل محلول جامدی را می دهد که “فریت” نام دارد. اگر مقدار کربن موجود در آهن به ۶.۶۷ درصد برسد، ماده ی شیمیایی حاصله را “سمنتیت” می گویند. فریت و سمانتیت، آلیاژهای اصلی آهن و کربن هستند.

آلیاژهایی از آهن و کربن که دارای کربن کمی هستند، به آسانی برای عملیات مکانیکی (آهنگری و پرس کاری) مناسبند. از این آلیاژها فولادهای گوناگون ساخته می شود.

هر قدر مقدار کربن در آلیاژها بیش تر باشد، سمنتیت بیش تری تشکیل می شود و آلیاژ، سخت تر و شکننده تر خواهد بود. آلیاژهای آهن و کربن که درصد کربن آن ها زیاد است، در ریخته گری مصرف دارند و جزء دسته ی چدن هستند. چدن آلیاژی از آهن و کربن است که مقدار کربن آن از ۲ درصد بیش تر است. چدن های تجارتی تا ۵ درصد کربن دارند.

 

خرید فایل + شامل  فایل متنی ۱۲ صفحه ای ویرایش شده آماده برای پرینت

[download id=”115″ format=”6″]

 

آلیاژ‌های آهن

۱۶ نظر

  1. سلام لطفا آلیاژ های به کار رفته که در منزل هستن یعنی ما اونا را تو خونه داریم و ازش اطلاع نداریم را میشه بهمون معرفی کنید

پاسخ دهید

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.