انواع فلزات صنعتی و کاربردشان در صنعت

به طور کلی فلزات را در صنعت به دو دسته فلزات آهنی و فلزات رنگین یا غیرآهنی تقسیم میکنند.

فلزات آهنی

حدود ۹۰% از مصنوعات و قطعات ماشین آلات از فلزات آهنی است. از دلایل مصرف زیاد

این فلزات در صنعت میتوان استحکام زیاد و فراوانی سنگ آهن در طبیعت را برشمرد.

در صنعت از آهن خالص استفاده نمیکنند چون آهن خالص بسیار نرم است.

•  آهن تجارتی(FERRITE)

آهن تجاری از ترکیب آهن خالص و مقدار کمی کربن بدست می آید و بصورت ورق و تیر آهن و پروفیل و مانند آن بفروش می رسد.

رنگ آهن تجارتی به شرطی که زنگ روی آن پاک شود خاکستری است.

این آهن به راحتی سوهانکاری شده و در هوای مرطوب زنگ می زند.

فولاد ها (steel)

از ترکیبات فلزات مختلف با آهن انواع فولادها تهیه میشود. فلزات زیادی را میتوان با آهن ترکیب کرد ولی در ساختن فولادها بیشتر از کربن، کرم، نیکل، کبالت استفاده میشود
مقدار کربن در فولادها کمتر از %۲٫۰۶ است.

فولاد را می توان بر اساس ترکیبات شیمیایی به چهار دسته تقسیم کرد:

• فولاد کربن

• فولاد آلیاژی

• فولاد ضد زنگ

• فولاد ابزار

از فولادهای آلیاژ در صنایع مختلفی مانند صنایع خودرو، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، صنایع برق و الکترونیک و دیگر صنایع استفاده و کاربرد فراوان دارد.
کاربرد فولاد ابزار بیشتر در صنایعی مانند معدن جهت تجهیزات حفاری است

که این تجهیزات با توجه به اینکه با کارکردن زیاد دچار حرارت و گرما شده و همچنین فشار کاری بسیار بالای را باید تحمل کنند استفاده می شود.
محصولات فولادی می توانند دارای مقاطع و کاربردهای مختلفی مانند ورق، میلگرد، مفتول، رول، لوله و…

که این محصولات معمولاً در صنایع خودرو و ساختمان کاربرد فراوان دارند.

محصولات فولای مانند ورق ها، شیت ها و رول ها بیشتر در قطعات خودرو،

لوازم صنایع چاپ و بسته بندی، کشتی سازی و ساخت و سازهای گوناگون کاربرد دارند.

 چدن(CAST IRON)

 

از ترکیب آهن و کربن و سیلیسیم چدن حاصل میشود. مقدار کربن موجود در چدن از مقدار کربن موجود در فولاد خیلی بیشتر است.
چدن در صنعت ماشین سازی کاربرد زیادی دارد چون به سادگی و سهولت در قالب ریخته می شود.
چدن در انواع مختلف مثل چدن خاکستری و چدن سفید تهیه میشود.

چدن ها به طور کلی شکننده هستند و در اثر ضربه می شکنند اما با عملیات حرارتی چدن چکش خوار بدست می آید که تا حدی قابلیت تحمل ضربه را دارد و شکنندگی آن کم میباشد.

انواع چدن و کاربردشان

⦁ چدن خاکستری

ویژگی های این نوع چدن متاثر از ابعاد، مقدار، توزیع پولک های گرافیت و سختی نسبی فلز زمینه در پیرامون گرافیت می باشد، که برخی از آنها عبارتند از:

توانایی مقاومت در برابر بر همسایی، ماشین‏کاری پذیری عالی

⦁ چدن سفید

دلیل اصلی کاربرد آلیاژ چدن سفید در صنعت، مقاومت بالا در مقابل ساییدگی و سایش چدن های سفید می باشد. .

⦁ چدن خالدار

چدنی که در حالت جامد از ساختمان مخلوط چدن سفید و چدن خاکستری بر حسب سرعت سرد شدن تشکیل شده است.

⦁ چدن سرد شده

چدنی که در وضعیت معمولی انجماد به شکل خاکستری ظاهر شده اما با افزایش سرعت سرد کردن، بخشی از قطعه را چدن سفید تشکیل می دهد. این نوع چدن ها در برابر خستگی زیادی مقاومت بالایی دارند.

⦁ چدن چکش خوار یا مالیبل

چدن چکش خوار یا مالیبل دارای انعطاف پذیری زیاد بوده و توانایی چکش خواری مناسبی دارد که با عملیات حرارتی بسیار طولانی از چدن سفید تهیه می شود.
علت انتخاب چدن های چکش خوار، قیمت مناسب و ماشین کاری راحت و ساده آن ها می باشد و در اتصالات لوله ها،

قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی استفاده میشوند.

⦁ چدن نشکن یا چدن داکتایل

چدنی که در هنگام ذوب ریزی با انجام یک سری عملیات، گرافیت موجود در آن به گرافیت کروی تبدیل می شود.

⦁ چدن با گرافیت فشرده

چدن با گرافیت فشرده مشابه با گرافیت در چدن های خاکستری است اما درشت‏تر و با ابتدا و انتهای گرد شده است.

در صورتی که سدیم یا منیزیم به چدن کمتر اضافه شود، به جای بدست آمدن چدن داکتایل، چدن فشرده تولید می گردد.
چدن با گرافیت فشرده که قابلیت ریخته گری چدن خاکستری را حفظ می‎نماید،

استحکام کششی بالایی داشته و تا حدودی نیز داکتیل است.

با افزودن عنصرهای آلیاژی، یا انجام عملیات گرمایی می توان ساختار زمینه این چدن را تنظیم کرد.

فلزات رنگین(غیر اهنی)

تمامی فلزات بجز آهن و ترکیبات آن در گروه فلزات رنگین قرار دارند مانند مس، روی، برنز، برنج، آلومینیوم، سرب، نیکل و قلع که از جمله فلزات رنگین هستند و در صنایع استفاده میشوند.

 مس(COPPER)

رنگ مس قرمز با جلای ویژه ای می باشد ، وزن مخصوص آن ۸٫۹ است و در حرارت ۱۰۸۴ درجه سانتیگراد ذوب می شود.

مقاومت مس در مقابل پوسیدگی زیاد میباشد چرا که سطح خارجیش در مجاورت هوا اکسیده شده و این قشر بسیار نازک اکسید مس بقیه فلز را در برابر پوسیدگی محافظت میکند.
مس به صورت ناخالص یا سنگ معدن در طبیعت یافت می شود. سنگ معدن را در کوره های مخصوص حرارت داده مس آن را ذوب و از مواد اضافی جدا میکند.

برخی از ویژگی های مس:

قابلیت هدایت جریان برق و گرما، قابلیت چکش کاری، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت ماشین کاری، استحکام کششی، خاصیت آلیاژی و قابلیت شکل پذیری.

مهم ترین موارد مصرف مس:

مهم ترین موارد مصرف فلز مس در صنایع برق و الکترونیک میباشد. از مس و آلیاژ های آن در صنایع گوناگون همچون صنایع مکانیکی، متالورژی، فلز کاری، شیمیایی و … استفاده میشود.

فلز مس در صنایع دارویی، کانه آرایی، رنگ سازی، و صنعت پوست و چرم نیز کاربرد دارد.

همچنین از فلز مس در کشاورزی، حمل و نقل، صنایع نظامی، صنایع کشتی سازی، مصارف ساختمانی مانند

انواع لوله های مسی، انواع دستگیره های درب  ، انواع مجسمه ها، مصارف الکتریکی ،

الکترومغناطیس، ژنراتورها، ترانسفورمرها ، موتورهای الکترومغناطیس ، لوله های خلاء، لوله های اشعه کاتدی، هدایت موج برای اشعه میکروویو،

به عنوان ماده مرکب به صورت محلول در شیمی، سولفات مس و … نیز استفاده میشود.

آلومینیوم

وزن مخصوص آن ۲٫۷ است که در گرمای ۶۵۸ درجه سانتیگراد ذوب میشود.
آلومینیوم خواص هدایت الکتریسیته و گرما و مقاومت در برابر پوسیدگی را مانند مس دارد و به دلیل وزن نسبتا سبک در صنعت زیاد استفاده میشود.

آلومینیوم در بسته بندی، ظروف، کالاهای الکتریکی، مصالح ساختمانی، هوا فضا و اتومبیل سازی به کار می رود.

آلومینیوم برای تهیه انواع عایق و به عنوان یک رسانای خوب گرمایی، در تهیه وسایل آشپزخانه به کار می رود.

از آلومینیوم به علت ایجاد خطوط بسیار قوی الکتریکی برای تهیه سیم های انتقال ولتاژ بالای جریان استفاده می شود.

از سولفات آلومین نیز در صنایع کاغذسازی و پارچه بافی استفاده می شود. آلومینیم یک عامل اساسی برای کاهش وزن ماشین ها و سازه ها میباشد.

آلیاژهای آلومینیوم به سبب مقاومت بالا در برابر کشش به نسبت وزن کم آن، استفاده زیادی در ساخت هواپیماهای تجاری و نظامی دارند.

روی(SPELTER)

 

رنگ روی مایل به آبی است، اما محل شکستگی آن براق می باشد.
روی با وزن مخصوص ۷٫۳ در حرارت ۴۱۹ درجه سانتیگراد ذوب میشود. این فلز بسیار ترد بوده و به سختی زنگ می زند.
روی از ذوب سنگ معدن به دست می آید و در ساخت سیمان، دندانسازی، ساخت کبریت، کف‌سازی،

ظروف سفالین، لوازم لاستیکی، اتومبیل سازی، لوازم آشپزخانه، روکش فولاد (گالوانیزه کردن)،

تهیه آلیاژهای برنز و برنج، لحیم کاری، قوطی های خمیر دندان، چسب فلز ماشین‌تحریر، نقره آلمانی و… است.

از اکسید و سولفور روی به عنوان ماده رنگی سفید در رنگ سازی و تهیه پلاستیک،

از سولفات روی در رنگرزی و ساخت چسب و از کلرور روی در لحیم کاری و جلوگیری از فساد چوب استفاده می شود.

قلع(Tin)

رنگ قلع سفید نقره ای و کمی مایل به آبی و وزن مخصوص آن ۷٫۳ است و در گرمای ۲۳۲ درجه سانتیگراد ذوب می شود.

خواص این فلز درجه انبساط بسیار زیاد، سهولت در خم کاری، مقاومت در مقابل پوسیدگی و اسیدها و نرم بودن آن میباشد.
قلع را از سنگ معدن قلع تهیه می کنند. از قلع برای تهیه برنز و لحیم های نرم و اندود کردن ظروف مسی در سفیدگری استفاده می شود.
برای ساخت ظروف فلزی از فلز قلع جهت روکش کردن فلز اصلی استفاده می‌شود.
از فلز قلع و البته اکسید آن در ساخت شیشه های عایق دربرابر یخ زدگی و مه،

تابلو های شب نما، پلاستیک، تولید رنگ های چاپ، قوطی کنسرو و … نیز استفاده میشود.

 سرب(Lead)

رنگ این فلز خاکستری و وزن مخصوص ۱۱٫۳۴ در گرمای ۳۳۷ درجه سانتیگراد ذوب می شود.
سرب فلزی است بسیار نرم با درجه انبساط طولی زیاد که در هوا اکسیده شده و پوسته نازک خاکستری رنگ سطح آن را میپوشاند.
ازین ماده به صورت ترکیب تترااتیل سرب جهت به سوزی، به بنزین اضافه می شود.
در مهمات سازی و صنایع نظامی استفاده می شود و به دلیل چگالی بالا در دیواره راکتورهای اتمی

و اتاق اشعه ایکس و رادیوگرافی به عنوان جذب کننده اشعه های مضر کاربرد دارد.

اکسید های آن در صنایع رنگ و کبریت سازی کاربرد دارند. سرب در فولادهای خوش تراش به عنوان مواد روانکار عمل می کند.

سرب دارای قابلیت زیاد جذب نوترون ها و اشعه ی گاما است به همین دلیل به شکل ورقه های سربی به عنوان سپر تشعشعی به کار برده می شود.

ورق سرب با روش نوردکاری سرد تهیه می شود .استفاده از سرب در صنایع شیمیایی و برای محافظت و باطری سازی و ساخت گلوله است .

 برنز(Bronze)

برنز آلیاژی از ۹۰% مس و ۱۰% قلع است و رنگ آن از رنگ برنج تیره تر و متمایل به رنگ مس است.
وزن مخصوص آن ۸/۵ است و ۹۳۰ درجه سانتیگراد ذوب می شود و سایر خواص آن مانند خواص برنج می باشد.
برنز معمولا در مجسمه سازی و برای نصب در فضای باز استفاده می شود.

اشکال آن تقریبا بدون محدودیت هستند، زیرا ممکن است در هر شکلی که بتوان قالب طراحی کرد ریخته گری شود.

برنز معماری به طور معمول برای قاب درب و پنجره، قسمت های سخت درب و پنجره،

صندوق های پستی و ناودان ها، ریلها و قسمت های سخت مبلمان کاربرد دارد.

نیکل(NICKL)

نیکل فلزی به رنگ سفید نقره ای که جلال مخصوص دارد و نسبتا سخت است.
وزن مخصوص آن ۸/۹ است. در گرمای ۱۴۵۳ درجه سانتیگراد ذوب میشود.
نیکل خالص کمیاب است. معمولا نیکل را از سیلیکات نیکل آهن و منیزیم بدست می آورند.

از این فلز برای تهیه آلیاژهای مختلف فولاد و سیم های کرُم – نیکل (برای مصارف در صنعت برق) استفاده می گردد.
از کاربرد های نیکل ورق های زرهی و درب ضد سرقت، در بوته های مورد استفاده در آزمایشگاه های شیمیایی،

سیم های هوشمند یا آلیاژهای حافظه دار مورد استفاده در ربات ها میباشد.

از دیگر فلزات پرکاربرد در صنعت های گوناگون

رودیم

رودیم خاصیت بازدارندگی نور را دارد. رودیم از گرانترین فلزات دنیا می باشد.

از رودیم در صنعت چراغ سازی و ساخت آینه و جواهرسازی و خودروسازی استفاده می شود.

پلاتین

پلاتین خاصیت ضد خوردنگی دارد. این فلز گران بها چگالی بالا و انعطاف پذیری زیادی دارد.

پلاتین فلزی تزئینی است که حتی از فلز طلا نیز ارزشمندتر است. پلاتین علاوه بر اینکه

در صنعت جواهرسازی استفاده می شود در صنایع دندان پزشکی و ساخت تسلیحات نیز کاربرد دارد.

طلا

طلا رسانای بسیار خوبی دارد به همین علت در صنایع الکتریکی کاربرد دارد. طلا خاصیت بازتابندگی دارد که باعث شده در

ساخت سپر بازتابنده استفاده شود. طلا مصارف زیادی دارد از طلا در مصارف زینتی و مصارف صنعتی نیز استفاده می شود.

روتنیم

روتنیم فلزی است که استحکام جواهرات و مقاومت آن را بیشتر می کند. روتنیم در ساخت لوازم الکتریکی کاربرد فراوان دارد.

اسمیم

یکی از چگالی ترین عناصر اسمیم است. اسمیم به رنگ آبی و نقره ای دیده می شود.

اسمیم فلزی است بسیار خطرناک زیرا این فلز اکسیدهای سمی از خود ساطع می کن

د که به چشم و پوست آسیب می رساند. اسمیم در سخت کردن آلیاژهای پلاتین قابل استفاده است.

ایریدیم

ایریدیم همانند اسمیم است. ایریدیم فلزی است که بیشترین مقاومت را در برابر خورندگی دارد.

ایریدیم در برابر اسید و آب و هوا بسیار مقاوم بوده و هیچ تاثیرپذیری ندارد. در صنایع بسیاری نظیر صنایع ساعت سازی،

الکترونیک و خودروسازی و ساخت قطب نما از فلز ایریدیم استفاده می کنند.

پالادیم

پالادیم از سنگ معدن جدا شده است. پالادیم به رنگ خاکستری و فلزی کمیاب است.

پالادیم در دمای بالا ثبات دارد و توان جذب بالای هیدروژن در دمای اتاق را دارد. پالادیم فلزی انعطاف پذیر و است.

پالادیم به خاطر ویژگی های با ارزشی که دارد در صنعت خودروسازی، جواهرسازی و تولیدات الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرد.

رنیوم

رنیوم سومین فلزی است که نقطه جوش بالایی در بین فلزات دارد. رنیوم به رنگ نقره است.

رنیوم از چگالی ترین فلزات دنیاست. به خاطر نقطه جوش بالا از رنیوم در موتورهای توربینی با دمای بالا استفاده می کنند.

در ساخت ترموکوپل و موادی که در تماس با الکترونیک است از رنیوم استفاده  میشود.

نقره

نقره به رنگ سفید یافت می شود و یکی از با ارزش ترین فلزات دنیا می باشد و دارای بالاترین حد رسانای گرمایی و الکتریکی است.

در جواهرسازی و ضرب مسکوکات و ساخت مدارهای الکتریکی از نقره استفاده می کنند.

از کاربرد های نقره میتوان به جلوگیری رشد باکتری ها در تلفن همراه و برای کنترل بوی ناخوشایند

کفش و لباس ها نام برد و همچنین از نقره در جلوگیری از خورده شدن چوب ها استفاده می کنند.

ایندیوم

ایندیوم فلزی سفید رنگ است که در فرآیند سنگ معدن آهن، مس و سرب با روی به دست می آید.

ایندیوم فلزی کمیاب و انعطاف پذیر است و ظاهری براق دارد.

در جنگ جهانی دوم برای پوشش بلبرینگ های موتورهای هواپیما برای اولین بار از فلز ایندیوم استفاده شد.

از ایندیوم در ساخت آینه های ضدخوردگی، نیمه رساناها و آلیاژها و دستگاه هایی با پنل مسطح و هدایت الکتریکی استفاده می کنند.