انواع فلزات از قرن‌های گذشته تا به الان نقش حیاتی در زندگی روزمره ما داشته‌اند. به طوریکه از انواع فلزات و غیرفلزات مانند: چدن، فولاد، آلومینیوم، مس، روی، سرب، قلع، شیشه، لاستیک، چوب، پلاستیک و غیره در صنایع محتلف استفاده می‌شود. فلزات (آهنی و غیرآهنی) به دلیل خواص مکانیکی عالی که دارند، به طور گسترده در صنایع تولیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پرکاربردترین فلزات در صنایع مختلف را بشناسید
همیشه مردم و کاربران صنایع مختلف به دنبال روش‌های جدیدی برای توسعه، پالایش و استفاده از انواع فلزات بوده‌اند. هزاران نوع فلز و به همان اندازه امکان کاربرد از آن‌ها وجود دارد. فلزات به عنوان پایه بسیاری از صنایع، در ریشه خود انقلاب صنعتی از توسعه و رشد و حمایت از جامعه را ایجاد کرده‌اند.
از ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها گرفته تا لوازم خانگی، هر روز با حداقل هشتاد نوع فلز مختلف احاطه می‌شویم. به همین منظور در ادامه می‌خواهیم شما را با پنج نوع فلز مهم و محبوب که در سراسر جهان پرکاربرد هستند، آشنا کنیم.
۱- فولاد
لوله‌های فولادی متشکل از آلیاژ آهن غنی شده با حدود ۱٪ کربن و به طور کلی عاری از ناخالصی هستند. در حالی که آهن به خودی خود از سایر فلزات قویتر است. به طور قابل توجهی سنگین، متراکم و مستعد خوردگی است. بنا به این دلایل، ساخت و نگهداری سازه‌های آهنی می‌تواند دشوار باشد.
نه تنها افزودن کربن به آهن این آسیب‌پذیری‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه مواد را قویتر می‌کند. علاوه بر این، فولاد نسبتِ استحکام به وزن بالایی در مقایسه با سایر انواع فلزات دارد، که امکان ساخت قطعات فولادی کوچک و در عین حال قوی را نیز فراهم می‌کند.
فولاد با بیش از ۳۵۰۰ گرید مختلف و تقریباً ۲ میلیارد تن فولاد که هر ساله در سطح جهان تولید می‌شود، متداول‌ترین فلز مورد استفاده در جهان است. با تعداد عناصر مختلف و کیفیت‌های متفاوت آن عناصر که برای ایجاد آلیاژهای فولادی اضافه می‌شوند، انواع مختلفی از فولاد وجود دارد که به شرح زیر است:
-
فولاد
فولاد، آلیاژی از ترکیب عناصری مانند: کروم، منگنز، نیکل، تنگستن یا وانادیم با آهن است. هر یک از این عناصر آلیاژی خواص متفاوتی را برای مخلوط کردن به ارمغان می‌آورد. بنابراین فولاد آلیاژی را بسیار قابل تنظیم می‌کند.
بسته به نیاز پروژه، آلیاژ خاص را می‌توان برای تولید بسیاری از کیفیت‌های دلخواه تغییر داد؛ که یکی از آن‌ها ممکن است مقاومت مواد بالاتر یا محصولی باشد که در برابر سایش و خوردگی مقاوم‌تر است. تولید فولاد آلیاژی می‌تواند نسبتاً ارزان باشد و به همین دلیل بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای کسب اطلاعات درباره رایج‌ترین طبقه‌بندی فنرها کلیک کنید.
-
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ، یک فولاد آلیاژی بسیار مقاوم در برابرخوردگی که متشکل از آهن، کربن، مقادیر قابل توجهی کروم و بقایای فلزات دیگر است. ماده‌ای همه کاره که به طور گسترده در خانواده‌ی بزرگ انواع صنایع استفاده می‌شود. از ظروف آشپزخانه گرفته تا میز، سینک و سایر مبلمان و برای ساخت هر چیزی که با مواد غذایی در تماس است، عالی هستند، زیرا به راحتی زنگ نمی‌زنند.
-
فولاد کربن
فولاد کربن آلیاژی متشکل از آهن و کربن که گاهاً با باقیمانده عناصر دیگر نیز همراه است. معمولاً بر اساس میزان کربن موجود در آلیاژ به سه گروه (فولاد کم، متوسط و پرکربن) تقسیم می‌شود.
هرچه کربن بیشتری برای تولید فولاد استفاده شود، آلیاژ سخت‌تر خواهد بود. از سوی دیگر، مقادیر کم کربن، آلیاژی را می‌سازد که ساخت آن آسانتر و ارزانتر است. فولاد کربن اغلب برای تولید ابزار و عناصر مکانیکی استفاده و به عنوان یک مصالح ساختمانی سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
فولاد ابزار
فولاد ابزار به دلیل سختی‌هایی که دارد، برای ساخت ابزارهای برش، حفاری و سایر ابزارهای مقاوم در برابر ضربه کاربرد دارند. سختی از آلیاژ آهن با عناصری مانند: کبالت، مولیبدن، تنگستن یا وانادیم حاصل می‌شود.
فولاد ابزار، کاربردهای بسیار متنوعی از جمله: صنایع ساخت و ساز، کشتی سازی و خودروسازی دارد. همچنین برای ماشین‌کاری و ایجاد تغییرات در انواع مختلف فولاد استفاده می‌شود. برای کسب اطلاعات درباره نحوه ساخت قطعات صنعتی فلزی کلیک کنید.
۲- آهن
این عنصر ارزشمند با داشتن حدود ۵ درصد از پوسته زمین و به عنوان ششمین عنصر رایج در جهان، شناخته شده است. آهن آلیاژی یک عنصر ناپایدار که به راحتی با اکسیژن هوا واکنش داده و اکسید آهن را تشکیل می‌دهد.
آهن در ظروف پخت و پز کاربرد دارد، زیرا سطح متخلخل آن همراه با روغن داغ از چسبیدن آن جلوگیری می‌کند. چدن به دلیل نقطه ذوب بسیار بالا برای تولید اجاق‌های چوبی استفاده می‌شود.
آهن به عنوان یک فلز سنگین، استحکام را فراهم کرده و ارتعاشات را کاهش می‌دهد، به همین دلیل است که اغلب برای ساخت قاب‌ها و پایه‌های ماشین آلات سنگین از آن استفاده می‌کنند.
۳- آلومینیوم
آلومینیوم فلزی بسیار بادوام، سبک وزن و مقاوم در برابر خوردگی، که از سنگ معدن بوکسیت به دست می‌آید. برای اولین بار در قرن نوزدهم ساخته شد و به دلیل قابلیت ماشین‌کاری، رسانایی الکتریکی و ناتوانی در مغناطیسی شدن، کاربرد وسیعی دارد.
این فلز رایج‌ترین فلز غیرآهنی روی زمین است؛ که به دلیل چکش خواری و توانایی تشکیل آلیاژ با تقریباً تمام فلزات دیگر شناخته شده است. آلومینیوم نسبتِ استحکام به وزن قابل توجهی دارد و با وجود اینکه زنگ نمی‌زند، زمانی که در معرض نمک قرار گیرد، اکسید شده و خورده می‌شود. کاربردهای گسترده آن در قوطی، لوازم خانگی و حتی هواپیما خلاصه می‌شود.
برای آشنایی با فرآیند تولید و ساخت فنر فشاری کلیک کنید.
۴- روی
روی یک فلز معمولی با نقطه ذوب پایین است. از آنجایی که در شکل ذوب شده خود به حالت روان جریان دارد، ریخته گری و بازیافت آن آسان است. محصول نهایی کاملاً قوی بوده و پتانسیل الکتروشیمیایی پایینی دارد.
روی، برای پوشش و محافظت از فلزات دیگر و همچنین برای جلوگیری از زنگ زدگی در فولاد گالوانیزه استفاده می‌شود. کاربردهای آن شامل: بخش‌های صنعتی، دریایی و پزشکی و همچنین صنایع سخت‌افزار، برق و خودرو است.
۵- برنز
برنز از آلیاژ مس و قلع و اغلب مقادیر کمی از عناصری مانند: آلومینیوم، منگنز، سیلیکون یا فسفر ساخته می‌شود. به عنوان اولین آلیاژ ساخته شده توسط انسان، از نظر تاریخی بسیار مهم است.
بنابراین “عصر برنز” با وجود اینکه شکننده است، عنصر سختی بوده که در برابر خستگی خم نمی‌شود یا ترک نمی‌خورد، بلکه مقاومت بالایی نیز از خود نشان می‌ذهد. به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و هدایت حرارتی و الکتریکی جامد، از برنز برای ساخت اتصالات الکتریکی، ناقوس‌های کلیسا، قطعات کشتی و بازتابنده‌ها بهره می‌برند.
پرکاربردترین فلزات در صنایع مختلف
فلزات به دلیل خواص منحصر به فردی مانند استحکام، شکل‌پذیری و دوام، در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارند. انتخاب نوع فلز مناسب برای هر کاربرد، به عواملی مانند خواص مورد نیاز، شرایط محیطی و هزینه بستگی دارد. در ادامه، به بررسی برخی از پرکاربردترین فلزات در صنایع مختلف می‌پردازیم:
فولاد و آلیاژهای آن
فولاد به عنوان پرکاربردترین فلز در صنایع مختلف، به دلیل استحکام بالا، شکل‌پذیری و مقاومت در برابر سایش، در ساخت طیف وسیعی از قطعات استفاده می‌شود. برخی از مهم‌ترین آلیاژهای فولاد عبارتند از:
- فولاد کربنی: این نوع فولاد به دلیل محتوای کربن بالا، استحکام و سختی بالایی دارد و در ساخت سازه‌های فلزی، ماشین‌آلات و ابزارآلات استفاده می‌شود.
- فولاد ضد زنگ (استنلس استیل): این آلیاژ به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی، در صنایع غذایی، پزشکی و شیمیایی کاربرد گسترده‌ای دارد.
- فولاد آلیاژی: این نوع فولاد با افزودن عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل و مولیبدن، خواص مکانیکی و شیمیایی خاصی پیدا می‌کند و در ساخت قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت بالا، سایش و خوردگی دارند، استفاده می‌شود.
آلومینیوم و آلیاژهای آن
آلومینیوم به دلیل وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت شکل‌پذیری بالا، در صنایع هوافضا، خودرو، ساختمان و بسته‌بندی کاربرد گسترده‌ای دارد. آلیاژهای آلومینیوم با افزودن عناصری مانند مس، منیزیم و سیلیکون، خواص مکانیکی و شیمیایی خاصی پیدا می‌کنند.
مس و آلیاژهای آن
مس به دلیل رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت شکل‌پذیری، در صنایع برق، الکترونیک، ساختمان و لوله کشی استفاده می‌شود. برنج و برنز دو آلیاژ مهم مس هستند که به ترتیب با افزودن روی و قلع به مس تولید می‌شوند.
سایر فلزات پرکاربرد صنعتی
- تیتانیوم: به دلیل استحکام بالا، وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع هوافضا، پزشکی و شیمیایی استفاده می‌شود.
- نیکل: به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در محیط‌های اسیدی و قلیایی، در ساخت آلیاژهای ضد زنگ و پوشش‌های محافظ استفاده می‌شود.
- روی: به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع پوشش‌دهی و ساخت باتری استفاده می‌شود.
کاربردهای قطعات فلزی در صنایع
قطعات فلزی در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارند، از جمله:
- صنعت خودرو: ساخت بدنه، موتور، شاسی و قطعات مختلف خودرو
- صنعت ساختمان: ساخت سازه‌های فلزی، پنجره‌ها، درها و پوشش‌های سقف
- صنعت نفت و گاز: ساخت لوله‌ها، مخازن و تجهیزات فرآیندی
- صنعت الکترونیک: ساخت بردهای مدار چاپی، محفظه‌های الکترونیکی و قطعات ریز
- صنعت هوافضا: ساخت بدنه هواپیما، موتورهای جت و ماهواره‌ها
نهایتا
می‌توان گفت که تمام فلزات شناخته شده برای بشر از سنگ معدن و مواد معدنی موجود در زیر زمین به دست می‌آیند. برای کاربران، همه چیزهای تولیدی از این عناصر مهم و منحصر به‌فرد می‌تواند، چیزی باشد که دنیای ما را تکان می‌دهد.
چرا که علم پشت فلزات صنعتی بسیار جالب است. از تولید میخ‌های کوچک گرفته تا حتی لوازم خانگی بزرگ مانند یخچال برای ما شگفت انگیز خواهند بود، که بدانیم پشت آن‌ها چه علمی در رابطه با فلزات خوابیده است. امیدواریم با مطالعه این مطلب به هر آنچه که در رابطه با علم فلزات لازم است، رسیده باشید.
