معرفی فلز آهن و کاربردهایشان :مقاله هایی که تا به الان در وبلاگ آهن یک انتشار داده ایم ، در مورد محصولات آهنی و فولادی بوده است .
اما امروز می خواهیم در مورد فلزات و انواع آن ها صحبت کنیم و بگوییم چگونه و با چه روش هایی تولید می شوند.
فلزات یکی از عناصر مهمی هستند که در صنعت امروز برای موارد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
اگر بخواهیم اندازه و جرم آهن را در نظر بگیریم ، می توانیم بگوییم که این عنصر مهم که یک
فلز می باشد بزرگترین عنصر روی زمین می باشد. آهن حدود ۱۴۰۰ سال قبل از میلاد
در ارمنستان کنونی استفاده می شد.اگر آهن را در هوای آزاد قرار دهید به مرور زمان اکسیده می شود
که اصطلاح عامیانه آن زنگ زدگی می باشد. زیرا تر کیب آهن با اکسیژن باعث این واکنش می شود.
اما اگر در آهن مقداری کربن اضافه کنند باعث می شود این فلز در برابر اکسیده شدن ( زنگ زدگی )
سخت تر شوند یعنی مقاومتشان در برابر چنین واکنشی بالاتر می رود. به همین دلیل کسانی که
می خواهند از این فلز در مواردی که رطوبت بالا می باشد و امکان اکسیده شدن بالا می رود باید
از فلزاتی استفاده کنند که مقداری کربن در ساخت آن استفاده شده است . زیرا زنگ زدگی به
مرور زمان باعث می شود کیفیت پایین بیاید .اندازه گیری ها ، نشان می دهد که خواص مکانیکی
این فلز (آهن) بستگی به خلوص دارد.پیش از خرید هر گونه آهن توصیه می شود که حتما با مشاوران
فروش آهن در مراکز مختلف در تماس باشید و قیمت ها را جویا شوید زیرا به شما بسیار کمک می کند
که بتوانید فروشنده قابل اعتماد خود را بیابید . سپس توجه کنید محصولی را که دریافت میکنید کاملا
از لحاظ کیفیت و استاندارد در درجه خوبی قرار گرفته اند زیرا در یافت هر گونه محصول بی کیفیتی که
شما می خواهید آن ها را در ساخت و ساز استفاده کنید باعث ایجاد خسارات مالی ، زیست محیطی
و حتی جانی می شود.در این مقاله ابتدا انواع فلزات را به شما معرفی خواهیم کرد و توضیح می دهیم
که چگونه و با چه روش هایی تولید می شوند.سپس در مورد کاربرد آهن صحبت می کنیم .
حتی توضیح می دهیم که عمل زنگ زدن چیست و چگونه رخ می دهد.
حال شما را به مطالعه ادامه مطلب دعوت می نمائیم.
انواع فلزات
- فلز آهنی
- فلز غیرآهنی
فلزات آهنی
این فلزات شامل آهن، فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد ابزاری و فولاد ضد زنگ میشود.
فلزات غیرآهنی
این فلزات شامل آلومینیوم، مس، آلیاژهای بریلیم، ترکیبات آلیاژی منیزیم، قلع، سرب، تیتانیوم، زیرکونیم، اوارنیم و تعدادی دیگر میشود.
البته آهن عنصر اصلی خانواده فلزات آهنی می باشد.
نورد چیست ؟
نورد ( Rolling ) یکی از روش‌های شکل‌دهی مواد دارای قابلیت مومسانی است. فرآیند نورد شامل گذراندن تکه‌ای از ماده از بین دو غلطک است. در اثر تنش فشاری اعمال شده توسط غلطک‌ها ضخامت ماده کاهش می‌یابد. دستگاههای نورد در مدل های دو ،سه و چهار غلطکه موجود می باشد.
هدف مهندسی نورد فلزات
تغییر فرم شمش یا ورق به شکل مورد نظر. معمولا محصول نهایی نورد، تولید ورق یا میلگرد است. پس از اتمام تغییر فرم، محصول نهایی توسط دستگاههای برشی خط مانند قیچی واره به طول مورد نظر برش داده شده و پس ازعملیات تکمیلی و کنترل، بسته بندی گردیده و به انبار محصول حمل میشود.
نورد به دو صورت انجام می شود
- نورد گرم
- نورد سرد
نورد گرم چیست
در دماهای پایین و نزدیک دمای اتاق تنها فلزات و برخی از پلیمرها قابلیت مومسانی مناسب از خود نشان می‌دهند. برای افزایش این قابلیت و همچنین شکل‌دهی موادی که در دماهای پایین نورد آنها امکان پذیر نیست، از نورد گرم استفاده میشود.
در نورد گرم شمش پس از رسیدن به درجه حرارت مورد نظر (معمولا بالاتر از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد) در کوره‌های نورد از بین چند مجموعه غلتک در حال چرخش عبور نموده و با کاهش متوالی مقطع نهایتا به فرم مورد نظر تبدیل میشود
نورد سرد
در نورد سرد هدف کاهش ضخامت ورق تحت فشار بسیار زیاد است. از ویژگی های این نوع نورد که معمولاً در دمای اتاق و حداکثر تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام می شود می توان به افزایش سختی ماده موردنظر، افزایش نابجایی در ساختار کریستالی و افزایش تنش تسلیم (تسلیم (مهندسی)) اشاره نمود.
مزایای نورد سرد
- در غیاب سرما و اکسیداسیون، تلورانس کمتر و پرداخت سطح بهتری حاصل می شود. (برخلاف نورد گرم که دارای پوشش اکسیدی است.)
- روغن کاری راحت تر انجام می گیرد.
- قابلیت تولید ورقهای نازک
اکسیده شدن یا همان زنگ زدگی چیست
زنگ زدن عبارتی است که به اکسیداسیون آهن اطلاق میشود. اکسیداسیون آهن معمولا از طریق واکنش
با اکسیژن صورت می‌گیرد اما نوع‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که حاصل واکنش آهن و کلر است که به آن زنگ سبز می‌گویند. “زنگ” نام متداول یکی از ترکیبات بسیار رایج یعنی اکسید آهن با فرمول Fe2O3 است. این نام رایج است زیرا آهن به سرعت با اکسیژن ترکیب شده و تشکیل زنگ آهن را می دهد. در حقیقت آهن را به ندرت می توان به صورت خالص در طبیعت پیدا کرد. زنگ آهن (یا فولاد) نمونه ای از فرایند خوردگی است: فرایند الکتروشیمیایی شامل آند (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون از دست می دهد)، الکترولیت (مایعی که به حرکت الکترون ها کمک می کند) و یک کاتد (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون می پذیرد) است. وقتی فلزی خورده می شود، الکترولیت به تولید اکسیژن در آند کمک می کند. سپس اکسیژن با فلز ترکیب شده و الکترون آزاد می شود. وقتی الکترون ها از طریق الکترولیت به سمت کاتد جریان می یابند، آند با جریان الکتریکی حذف می شود یا به کاتیون های فلزی تبدیل شده و زنگ تشکیل می شود. اکسیده شدن آهن برای این که آهن اکسید شود به سه ماده نیاز است: آهن، آب و اکسیژن.
کاربرد آهن
کاربرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و ۹۵ درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آنرا بخصوص در اتومبیلها ، بدنه کشتی‌های بزرگ و ساختمانها اجتناب ناپذیر می‌کند
معروفترین آلیاژ آهن چیست
فولاد معروفترین آلیاز آهن است و تعدادی از گونه های آهن به شرح زیر می باشد:
آهن خام که دارای ۵%-۴% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل گوگرد ، سیلیکون و فسفر است و اهمیت آن فقط به این علت است که در مرحله میانی مسیر سنگ آهن تا چدن و فولاد قرار دارد.
چدن ، شامل ۵/۳%-۲% کربن و مقدار کمی منگنز می‌باشد. ناخالصی‌های موجود
در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تاثیر منفی قرار می‌دهد، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می‌یابند. نقطه ذوب چدن بین k ۱۴۷۰-۱۴۲۰ می‌باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می‌کند. چدن بسیار محکم ، سخت و شکننده می‌باشد. چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام میشود.
فولاد کربن شامل ۵/۱% – ۵/۰% کربن و مقادیر کم منگنز ، گوگرد ، فسفر و سیلیکون است.
آهن ورزیده ( آهن نرم) دارای کمتر از ۵/۰% کربن می‌باشد و محصولی محکم و چکش‌خوار است،
اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست. حاوی مقادیر بسیار کمی کربن است
( چند دهم درصد). اگر یک لبه آن تیز شود، به‌سرعت تیزی خود را از دست می‌دهد.
فولاد آلیاژی حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانند کروم،وانادیوم،نیکل،تنگستن و … می باشد.
اکسیدهای آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود را بصورت محلول هم حفظ می‌کنند.