فلزات آهنی و غیر آهنی
فهرست مطالب
انواع فلزات آهنی
ترکیبات فلزات آهنی چیست؟
انواع فلزات غیر آهنی
ترکیبات فلزات غیرآهنی
تفاوت فلزات آهنی و غیر آهنی
انواع فلزات آهنی
فلزات آهنی از چندین نوع مختلف تشکیل شده‌اند که هر یک از آنها خصوصیات و کاربردهای متفاوتی دارند. در زیر به برخی از انواع فلزات آهنی پرکاربرد اشاره می‌کنم:
- آهن خام (Cast Iron): آهن خام دارای مقدار زیادی کربن است که باعث سختی و شکنندگی زیاد آن می‌شود. این نوع آهن بیشتر در تولید تیغه‌های برش، قطعات سنگین ماشین‌آلات و بلوک‌های مهندسی استفاده می‌شود.
- فولاد (Steel): فولاد نوعی آهن مخلوط با کربن است که در آن مقادیر کربن کنترل شده‌ای وجود دارد. به دلیل تنوع ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی، فولاد به‌عنوان یکی از مهم‌ترین فلزات در صنعت به‌کار می‌رود. انواع مختلفی از فولاد وجود دارند مانند فولاد ضدزنگ، فولاد آلیاژی و...
- آهن زهکشی (Wrought Iron): آهن زهکشی حاوی کمی کربن و اکسیژن است. این نوع آهن به دلیل ظاهر زیبا و خواص ضدزنگ خود، معمولاً در تزئینات معماری و قطعات زیورآلات به‌کار می‌رود.
- آلیاژهای آهنی (Iron Alloys): این آلیاژها شامل ترکیب‌های آهن با عناصر دیگری مانند نیکل، کروم، مولیبدن و وانادیوم هستند. آلیاژهای آهنی خواص مکانیکی و شیمیایی خاصی دارند که بسته به میزان افزودن عناصر دیگر، می‌توانند مقاومت بالا یا خواص مغناطیسی خاصی داشته باشند.
- آهن فریتیک (Ferritic Iron): این نوع آهن دارای ساختار کریستالی فریتیک است که معمولاً در فولادهای ضدزنگ به‌کار می‌رود. آهن فریتیک دارای مقاومت به خوردگی بالا است.
- آهن مارتنزیتی (Martensitic Iron): این نوع آهن در اثر تمرکز کربن و سریع خنک‌شدن از حالت گرمی تشکیل می‌شود. این آهن دارای سختی و مقاومت بالا است و برای ساخت ابزارهای برش و قطعاتی که نیاز به سختی و مقاومت خاصی دارند، به‌کار می‌رود.
- آهن بایتیتیک (Bainitic Iron): این آهن دارای ساختار بینیتیک است که ترکیبی از سختی و مقاومت با تنش کمتر نسبت به آهن مارتنزیتی ارائه می‌دهد.
این تنوع انواع فلزات آهنی به وسیله تغییر در میزان کربن، افزودن عناصر آلیاژی و تیمارهای حرارتی مختلف به‌دست می‌آید و بسته به نیازهای مختلف صنایع، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ترکیبات فلزات آهنی چیست؟
فلزات آهنی از ترکیبات مختلفی تشکیل شده‌اند که شامل فلز آهن به همراه عناصر دیگر می‌شوند. این ترکیبات غالباً به عنوان آلیاژهای آهنی شناخته می‌شوند. در زیر تعدادی از ترکیبات فلزات آهنی و آلیاژهای معروف آهنی ذکر شده‌اند:
فولاد (Steel): فولاد یکی از رایج‌ترین ترکیبات فلزات آهنی است که معمولاً شامل آهن و کربن است. مقدار کربن معمولاً در محدوده ۰.۰۲ تا ۲.۱۰ درصد قرار دارد. اضافه کردن عناصر آلیاژی مانند نیکل، کروم، منگنز و مولیبدن به فولاد، خصوصیات مکانیکی و شیمیایی آن را تغییر می‌دهد. فولاد ضدزنگ (Stainless Steel):این آلیاژ آهنی شامل فلز آهن، کروم و نیکل است. افزودن کروم به فولاد باعث ایجاد لایه‌ی اکسیدی ضدزنگ می‌شود که از خوردگی جلوگیری می‌کند. ترکیبات مختلف کروم و نیکل باعث تولید انواع مختلف فولادهای ضدزنگ می‌شود. فولاد کم آلیاژ (Low Alloy Steel): این نوع فولادها حاوی کربن و عناصر آلیاژی کمتری از جمله منگنز، سیلیسیوم، مولیبدن و وانادیوم هستند. این آلیاژها به دلیل ویژگی‌های مکانیکی بالا و مقاومت به خوردگی، در صنایع مختلف از جمله ساخت و ساز و خودروسازی به‌کار می‌روند.
فولاد آلیاژی (Alloy Steel): این نوع فولادها حاوی مقادیر بیشتری از عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، منگنز و مولیبدن هستند. افزودن این عناصر باعث ایجاد خصوصیات خاصی در فولاد می‌شود، مانند مقاومت بالا در دماهای بالا یا ویژگی‌های خاص مغناطیسی. فولاد آلومینیومی (Aluminized Steel) این فولادها دارای لایه‌ی آلومینیوم بر روی سطح خود هستند که از خوردگی و اکسیداسیون جلوگیری می‌کند. این فولادها معمولاً در شرایط با دمای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. آهن داکتیل (Ductile Iron): این آهن دارای مقدار کمی منگنز، سیلیسیوم و مولیبدن است که باعث مقاومت به شکست در آن می‌شود. به دلیل ویژگی‌های مکانیکی خوب، در ساخت قطعاتی که به انعطاف و پاشش تحمل می‌کنند، به‌کار می‌رود. این تنوع در ترکیبات فلزات آهنی امکان تولید محصولات با خصوصیات و کاربردهای متنوع را فراهم می‌کند.
انواع فلزات غیر آهنی
فلزات غیر آهنی نیز از تنوع بسیاری از عناصر فلزی تشکیل شده‌اند که هر کدام دارای خصوصیات و کاربردهای مختلفی هستند. در زیر به برخی از انواع فلزات غیر آهنی معروف اشاره می‌کنم: مس (Copper): مس یکی از مهم‌ترین فلزات غیر آهنی است. به دلیل خواص رسانایی الکتریسیته و گرما، مس در صنایع الکترونیک، برق، خودروسازی، ساختمان‌سازی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. آلومینیوم (Aluminum): آلومینیوم به دلیل وزن سبک و مقاومت به خوردگی، در ساختارهای سبک مانند هواپیماها، وسایل خانگی، انواع بسته‌بندی، وسایل ورزشی و غیره استفاده می‌شود. سرب (Lead): سرب به دلیل خواص جذب اشعه و ضداشعه، در صنایع نظامی، تولید باتری، لوله‌کشی، و تولید آلیاژهای مختلف به‌کار می‌رود. روی (Zinc): روی به عنوان یک فلز ضدزنگ و ضدخوردگی، در تولید آلیاژهای فلزی، پوشش‌دهی روی و ساخت قطعات فلزی استفاده می‌شود. قلع (Tin): قلع از جمله فلزات غیر آهنی است که در تولید قلاویز، ظروف غذایی (کهنه‌ترین فلزی که برای ظروف استفاده می‌شد)، آلیاژها و لحیم‌کاری به‌کار می‌رود.
طلا (Gold): طلا به دلیل براقیت، مقاومت به خوردگی و اهمیت در صنعت جواهرسازی، الکترونیک و آلیاژسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقره (Silver): نقره به دلیل هدایت خوب الکتریسیته و خواص ضدمیکروبی، در صنایع مختلف از جمله جواهرسازی، داروسازی و الکترونیک به کار می‌رود. نیکل (Nickel): نیکل به دلیل مقاومت به خوردگی و مقاومت مکانیکی بالا، در تولید آلیاژهای فولاد ضدزنگ، باتری‌ها، انواع محصولات الکترونیکی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. منگنز (Manganese): منگنز در تولید فولاد ضدزنگ و آلیاژهای فولادی به‌کار می‌رود و نقش مهمی در بهبود ویژگی‌های مکانیکی فولاد دارد. کروم (Chromium): کروم به دلیل ویژگی ضدزنگ خود، در تولید فولادهای ضدزنگ، آلیاژهای فولادی و پوشش‌دهی روی به‌کار می‌رود. این ترکیبات فلزات غیر آهنی از تنوع عظیمی برخوردارند و در صنایع مختلف به‌کار می‌روند.
ترکیبات فلزات غیرآهنی
ترکیبات فلزات غیرآهنی شامل عناصر فلزی غیر از آهن هستند که به صورت مختلف در طبیعت و صنایع یافت می‌شوند. در زیر به برخی از ترکیبات فلزات غیرآهنی پرکاربرد اشاره می‌کنم:
کوارتز (Quartz): کوارتز یک ماده معدنی متشکل از اکسیژن و سیلیسیم است و یکی از شکل‌هایی که در آن مشاهده می‌شود، شیشه‌وار و بی‌رنگ است. کوارتز به عنوان یک کانی پرکاربرد در تولید شیشه، ساعت‌ها، الکترونیک و بسیاری از محصولات دیگر به کار می‌رود.
آلومینا (Alumina): آلومینا یک ترکیب اکسید آلومینیوم است که به‌عنوان ماده پایه در تولید سرامیک‌ها، لعاب‌ها، پوشش‌های خوردگی، تراشکاری سرامیکی و غیره به‌کار می‌رود.
نیکل (Nickel): نیکل به‌عنوان فلزی پرکاربرد، به‌ویژه در تولید آلیاژهای فولاد ضدزنگ، باتری‌ها، سکه‌ها، محصولات الکترونیکی و پوشش‌های سطحی استفاده می‌شود.
مس (Copper): مس به عنوان یک مواد رسانای الکتریکی، در تولید سیم‌ها و کابل‌ها، صنعت الکترونیک، محصولات لوله‌کشی و تزئینات معماری به کار می‌رود.
سرب (Lead): سرب به‌عنوان یک فلز نسبتاً سنگین، در تولید باتری‌ها، آلیاژها، پوشش‌های خوردگی، مواد ضداشعه و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کروم (Chromium): کروم به دلیل خواص ضدزنگی، در تولید آلیاژهای فولاد ضدزنگ، پوشش‌های سطحی، محصولات لوله‌کشی و دیگر صنایع به کار می‌رود.
منگنز (Manganese): منگنز در تولید فولاد و آلیاژهای فولادی به کار می‌رود و نقش مهمی در بهبود ویژگی‌های مکانیکی و سختی فولاد دارد.
نقره (Silver): نقره به دلیل براقیت، هدایت خوب الکتریسیته و خواص ضدمیکروبی، در صنایع جواهرسازی، الکترونیک، داروسازی و غیره به کار می‌رود.
طلا (Gold): طلا به دلیل براقیت، مقاومت به خوردگی و اهمیت در صنعت جواهرسازی، الکترونیک و آلیاژسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روی (Zinc): روی به عنوان یک فلز ضدزنگ و ضدخوردگی، در تولید آلیاژهای فلزی، پوشش‌دهی روی و ساخت قطعات فلزی استفاده می‌شود.
این ترکیبات فلزات غیرآهنی معمولاً به عنوان عناصر خام یا به‌صورت ترکیب‌های مختلف در مواد خام و محصولات نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تفاوت فلزات آهنی و غیر آهنی
فلزات آهنی و غیر آهنی در واقع از دو دسته اصلی فلزات در سیستم تقسیم‌بندی شیمیایی تشکیل شده‌اند. تفاوت‌های اساسی بین این دو دسته به شرح زیر است:
ترکیب شیمیایی: فلزات آهنی. این گروه شامل فلزاتی مانند آهن (Fe)، نیکل (Ni)، کروم (Cr) و منگنز (Mn) می‌شود که دارای محدوده وسیعی از خواص فیزیکی و شیمیایی هستند. آهن به‌طور خاص در این دسته به دلیل اهمیت وسیع آن در صنایع مختلف، از جمله ساخت سازه‌ها و ابزارها، بسیار مهم است. فلزات غیر آهنی: این دسته شامل تمامی فلزات به جز فلزات آهنی است. این فلزات شامل عناصر مختلفی مانند مس (Cu)، آلومینیوم (Al)، سرب (Pb)، طلا (Au) و نقره (Ag) می‌شوند. هر یک از این فلزات خواص خاص و کاربردهای مختلفی دارند.
خواص فیزیکی و شیمیایی: فلزات آهنی: این فلزات معمولاً خواصی مانند مغناطیسی بودن، خواص مکانیکی قوی، و مقاومت به زنگ زدگی را دارند. آهن به‌ویژه از اهمیت بسیاری در صنعت ساخت و ساز بهره‌برداری می‌شود. فلزات غیر آهنی: این فلزات ممکن است خواص متنوعی داشته باشند. به عنوان مثال، مس به عنوان یک فلز غیر آهنی معمولاً برای رساندن الکتریسیته و ساخت موصلات استفاده می‌شود. آلومینیوم به دلیل وزن سبک و مقاومت به خوردگی، در ساختارهای سبک و خودروها استفاده می‌شود.
کاربردها: فلزات آهنی: از فلزات آهنی به‌طور گسترده در ساختمان‌سازی، تولید خودرو، صنعت فولاد، ابزارهای صنعتی و خوراک دام استفاده می‌شود. فلزات غیر آهنی: فلزات غیر آهنی در بسیاری از صنایع مانند الکترونیک، خودروسازی، جواهرات، وسایل خانگی و غیره به کار می‌روند. به طور کلی، این تفاوت‌ها بر اساس خواص شیمیایی، فیزیکی و کاربردهای مختلف این دو دسته از فلزات تعیین می‌شود.