فلزات غیر آهنی: آلیاژها، خواص، کاربردها

فلزات غیر آهنی (Non-ferrous metals) و آلیاژهای آنها به عنوان مواد ساختاری مورد استفاده قرار می گیرند ، که به خواص عملکردی ارزشمندی نیاز دارند، مقاومت در برابر خوردگی، ضریب اصطکاک کم، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر حرارت.

این گروه شامل آهن و آلیاژهای مبتنی بر آن – فولادها و چدن ها که به آنها فلزات آهنی گفته می شود – نمی شود.فلزات غیر آهنی به طور گسترده در صنعت استفاده می شوند عبارتند از مس، آلومینیوم و تیتانیوم. در شکل خالص آنها به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند، عمدتاً به شکل آلیاژ استفاده می شوند.

فلزات غیر آهنی زیادی وجود دارد و همچنین بسیار متنوع هستند. همین امر را می توان در مورد آلیاژهای فراوان آن نیز گفت که می توان آن ها را به روش های مختلف تهیه کرد تا تقریباً هر خاصیت مطلوبی را بدست آورد. این شامل خواص فیزیکی، مکانیکی، الکتریکی و حرارتی است.

مس – نامگذاری، انواع خلوص، ویژگی ها

مس یک فلز غیر آهنی است، دارای سطح رنگ مایل به قرمز است، شکستگی صورتی است، نماد مس است. در طبیعت، در ترکیب ترکیبات گوگردی، اکسیدها، کمتر به شکل خالص آن یافت می شود. مشخصات فیزیکی مس خالص:

1. انعطاف پذیری بالا، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی
2. مقاومت خوب در برابر آسیب خوردگی
3. وزن مخصوص – 8940 کیلوگرم بر متر مکعب
4. نقطه ذوب – +1083 درجه سانتیگراد.

وجود ناخالصی ها می تواند به طور قابل توجهی هدایت الکتریکی و حرارتی را کاهش دهد.

ما به طور خلاصه ویژگی های مهم فن آوری را لیست می کنیم:

• کارایی خوب با فشار، که به دست آوردن انواع مختلف مس نورد شده را ممکن می سازد .
• ماشینکاری دشوار به دلیل افزایش انعطاف پذیری؛
• کیفیت پایین ریخته گری به دلیل وقوع فرآیندهای انقباض قابل توجه.
• توانایی اتصال عناصر مسی جداگانه با جوش یا لحیم کاری.

در علامت گذاری فلزات غیر آهنی ، مس با حرف M نشان داده می شود، پس از آن اعدادی وجود دارد که خلوص فلز را مشخص می کند. خالص ترین مس حاوی 99.99 درصد مس است. پس از اعداد، ممکن است حروف وجود داشته باشد: k – کاتدی، p – اکسید زدایی، b – بدون اکسیژن. 

زمینه اصلی کاربرد مس با درجه خلوص مختلف، مهندسی برق، ساخت سیم و کابل برق است.

آلیاژهای مبتنی بر مس – انواع، اطلاعات مختصر

آلیاژهای اصلی بر پایه مس که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند، برنج و برنز هستند.

برنج – ویژگی ها

در فلزات غیر آهنی , برنج شامل آلیاژهای مس با روی است که درصد آن 5-45 درصد است. در محتوای روی 5-10٪، آلیاژها رنگ مایل به قرمز را حفظ می کنند. آنها اغلب در جواهرات برای تقلید از طلا استفاده می شوند. این گونه‌های برنجی به‌طور دیگری نامیده می‌شوند: tompak، similor، chrysohulk، chrysorin، oreid. با محتوای روی بیش از 20٪، برنج دارای رنگ زرد است.

انواع برنج

دو جزئی

حاوی مس، روی و ناخالصی در مقادیر کم. آنها با حرف L و یک گروه عددی که محتوای مس را بر حسب درصد مشخص می کند نشان داده می شوند. این گونه آلیاژها به دلیل کارایی خوب آنها در فشار، در تولید محصولات نیمه تمام مختلف با نورد یا پرس استفاده می شود: ورق برنج ، لوله، میله، پروفیل، سیم. ترکیب شیمیایی برنج های قابل تغییر شکل (در نظر گرفته شده برای عملیات تحت فشار) در جداول GOST 15527-2004 آورده شده است.

چند جزئی

آلومینیوم، منگنز، نیکل، سرب، قلع به عنوان عناصر اضافی استفاده می شود. علامت گذاری بعد از حرف L نشان دهنده نام جزء اضافی و گروه های عددی است که درصد مس و اجزای آلیاژی را مشخص می کند. برنج های چند جزئی اغلب به عنوان برنج های ریخته گری مورد استفاده در تولید قطعات ریخته گری طبقه بندی می شوند. مارک های آنها توسط GOST 17711-93 تعیین می شود.

برنزها – تعریف، انواع، ویژگی ها

در “فلزات غیر آهنی” , برنزها آلیاژهای مبتنی بر مس هستند که روی جزء اصلی آنها نیست. آلیاژهای مس نیکل (ملکیور) نیز در این دسته قرار نمی گیرند. حروف Br در علامت گذاری قرار می گیرند و پس از آن عناصر موجود در ترکیب و درصد آنها نشان داده می شود. اجزای آلیاژی در برنزها: قلع، بریلیم، سرب، سیلیکون، آلومینیوم.

اکثر برنزها کیفیت ریخته گری خوبی دارند که به آنها امکان می دهد در تولید ریخته گری های شکل دار استفاده شوند. اغلب این آلیاژها در تولید قطعاتی مورد تقاضا هستند که دارای الزامات بالایی برای مقاومت در برابر خوردگی و ویژگی های ضد اصطکاک هستند. اینها چرخ دنده و کرم، صندلی سوپاپ، بوشینگ هستند.

آلومینیوم – نامگذاری، انواع خلوص، ویژگی ها

در فلزات غیر آهنی آلومینیوم یک انعطاف پذیر نقره ای-سفید است. در طبیعت به شکل خالص وجود ندارد. با تکنولوژی الکترولیز از سنگ معدن آلومینیوم – بوکسیت به دست می آید. سبک است، نسبت به محیط بی اثر است، رسانایی الکتریکی خوبی دارد که 60 درصد مس است. 

یک لایه اکسید روی سطح این فلز ظاهر می شود که از تخریب خوردگی محصولات و محصولات نیمه ساخته جلوگیری می کند. اکسید آلومینیوم بی ضرر است. این فلز به راحتی تغییر شکل می دهد، به خوبی جوش می شود، اما به دلیل شکل پذیری بالا، با ابزار برش ضعیف پردازش می شود. ضریب انقباض خطی بالایی دارد. نقطه ذوب: +660 درجه سانتیگراد.

در فلزات غیر آهنی آلومینیوم اولیه با حرف A و عددی مشخص می شود که درجه خلوص را مشخص می کند: خاص، بالا و فنی. ترکیب شیمیایی بالاترین خلوص فلز حاوی 99.9996% Al است. 

الزامات این فلز، تولید شده به شکل شمش، شمش، نوار، میله سیم، توسط GOST 11069-2019 تعیین می شود. الزامات مواد در نظر گرفته شده برای تولید محصولات نیمه تمام با تغییر شکل سرد و گرم – ورق ها، صفحات، نوارها، پروفیل ها توسط GOST 4784-2019 تنظیم می شود.

آلومینیوم بیشتر در تولید سیم های برق، کابل ها، اواپراتورها استفاده می شود.

آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم – انواع، ویژگی های آنها

بر اساس این فلز، دو گروه اصلی از آلیاژها تولید می شود – فرفورژه و سخت شده.

تغییر شکل پذیر

آلیاژهای فرفورژه به آلیاژهایی گفته می شود که در تولید فلز نورد آلومینیوم و محصولات فلزی اکسترود شده استفاده می شوند. مواد تغییر شکل پذیر به دو دسته سخت شده و غیر سخت تقسیم می شوند. انواع سخت شده به دو دسته تقسیم می شوند:

• دورالومین هایی که علاوه بر Al، مس و منیزیم دارند. آنها با حرف D و عددی که ترکیب را مشخص می کند نشان داده می شوند.
• با استحکام بالا – حاوی مس، منیزیم و روی هستند. آنها با حرف B و یک عدد مشخص شده اند.

ویژگی بارز این مواد ترکیبی از ویژگی های مکانیکی خوب و وزن کم است. آنها را در تولید قطعات در هواپیما و مهندسی مکانیک ضروری می کند. از انواع با مقاومت بالا، محصولاتی با شکل پیچیده، تیغه های هلیکوپتر و قطعات طراحی شده برای تحمل بارهای قابل توجه ساخته می شوند.

واریته های سخت نشده علاوه بر AL حاوی منگنز یا منیزیم هستند. آنها اغلب به شکل ورق فلزی تولید می شوند. این برای قطعاتی با شکل پیچیده انتخاب می شود که در طول فرآیند تولید در معرض نورد، کشیدن، مهر زنی در اتاق و دماهای بالا قرار می گیرند.

ریخته گری

خواص نمرات ریخته گری توسط GOST 1583-93 تنظیم می شود. مواد ریخته گری بر پایه آلومینیوم و سیلیکون که سیلومین نامیده می شوند، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. آنها با حروف AK مشخص شده اند و پس از آن شماره برند مشخص می شود. 

سیلومین ها، ترکیبی از چگالی کم با ریخته گری و ویژگی های مکانیکی خوب، اغلب در تولید لوازم خانگی، قطعات خودرو و موتور سیکلت و اقلام داخلی کاربردی و تزئینی مورد تقاضا هستند.

تیتانیوم و آلیاژهای مبتنی بر آن

در فلزات غیر آهنی , تیتانیوم خالص تجاری و آلیاژهای مبتنی بر آن، محصولات فلزی غیر آهنی و ریخته گری با خواص فنی ارزشمند تولید می شود:

• ترکیبی از وزن مخصوص نسبتا کم با خواص مقاومتی عالی.
• مقاومت در برابر انواع مختلف خوردگی، بی اثری شیمیایی در رابطه با بسیاری از محیط های تهاجمی؛
• توانایی پردازش فشار؛
• امکان کارکرد قطعات و سازه های تیتانیوم در دماهای بالا.

عیب اصلی تیتانیوم و مشتقات آن قیمت بالای آنها است که استفاده از آنها را در لوازم خانگی محدود می کند. زمینه های اصلی استفاده از آنها مهندسی هواپیما، مهندسی مکانیک، کشتی سازی، در ساخت سیلندرهای گاز تحت فشار بالا، در فناوری فضایی است.

آلیاژ قلع

در فلزات غیر آهنی قلع بسیار نرم بودن، نقطه ذوب پایین و مقاومت بالا در برابر خوردگی مشخص می شود. این باعث می شود که به ویژه به عنوان یک ماده لحیم کاری برای تماس های الکتریکی و به عنوان یک فویل محافظ برای سایر فلزات در برابر خوردگی مفید باشد.

انواع دیگر فلزات غیر آهنی

گروه بزرگی از فلزات خاکی کمیاب مانند: سریم، لانتانیم، نئودیمیم، پرازئودیمیم، یوروپیوم، ساماریم، تربیوم، گادولینیوم، ایتربیوم، هولمیوم، دیسپروزیم، تولیوم، اربیوم، پرومتیم، لوتسیم، ایتریم و اسکاندیم تشکیل شده است.

فلزات غیرآهنی پراکنده شامل ایندیم و تالیم، ژرمانیوم و رنیم، سلنیوم، هافنیوم و تلوریم است.

انواع دیگر فلزات غیرآهنی فلزات رادیواکتیو هستند : اورانیوم، پروتاکتینیم، توریم، رادیوم، نپتونیم، اکتینیم، آمریکیوم، پلوتونیوم، انیشتینیم، کالیفرنیوم، فرمیم، نوبلیم، مندلیوم، لارنسیم.

آلیاژهای فلزات غیرآهنی در نسبت‌های مختلف و معین خود به دستیابی به خواص خاصی کمک می‌کنند و به همین دلیل می‌توان از آن‌ها هم در تولید انبوه و هم در تولید بسیار تخصصی محصولات فنی استفاده کرد. 

خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آلیاژها را می توان نه تنها با تغییر نسبت فلزات اصلی، بلکه با تأثیرات مکانیکی یا شیمیایی اضافی روی آنها تغییر داد، به عنوان مثال، عملیات حرارتی، سخت کاری، استفاده از فناوری های پیری و غیره. .

ماشین کاری فلزات غیر آهنی می تواند شامل مهر زنی و آهنگری، پرس و نورد، لحیم کاری، جوشکاری و برش باشد.

بسیاری از محصولات ریخته گری، و همچنین سیم، مربع، شش ضلعی به شکل میله و کلاف، روبان و نوار، ورق و فویل از فلزات غیر آهنی ساخته میشوند.  پودرهای حاصل از این فلزات اغلب در تولید استفاده می شود.

خواص فلزات غیر آهنی

علاوه بر این، فلزات غیر آهنی را می توان برای تغییر خواص  استحکام ،  شکل پذیری ،  چقرمگی ،  سختی  یا مقاومت در برابر خوردگی، عملیات حرارتی کرد. تعدادی پدیده وجود دارد که در فلزات غیر آهنی و آلیاژها در دماهای بالا رخ می دهد. به عنوان مثال، تبلور مجدد و بارش. اینها در تغییر  مکانیک موثر هستند.

ویژگی های زمانی که از عملیات حرارتی یا فرآیندهای حرارتی مناسب استفاده می شود. در واقع، استفاده از عملیات حرارتی روی آلیاژهای تجاری یک روش بسیار رایج است. فرآیندهای معمول عملیات حرارتی شامل بازپخت، سخت شدن رسوبی، و حتی سنگ زنی و تمپر کردن است. 

به عنوان مثال، کوئنچ فرآیند سرد شدن سریع یک فلز است. این اغلب برای ایجاد یک تبدیل مارتنزیت انجام می شود. در فلزات غیر آهنی، اغلب فلز سخت تری تولید می شود، در حالی که آلیاژهای غیر آهنی معمولاً نرم تر از حد معمول می شوند.

پرسش و پاسخ (F&Q)

نتیجه گیری

امیدوارم این مقاله, “فلزات غیر آهنی ” به شما کمک کند. هدف اصلی آرکامتال کمک به عموم مردم برای یادگیری اطلاعات مهم و جالب در مورد مواد و خواص آنها است . چنانچه اطلاعات بیشتری در این زمینه در اختیار دارید برای ما و سایر کاربران در بخش کامنت ها به اشتراک بگذارید.

🤔 سوال بی پاسخ دارید؟!

شاید ابهامات و سوالاتی برای شما باقی مانده باشد. جای نگرانی نیست! سوالاتتون رو کامنت کنید و از آرکامتال پاسخ بگیرید.

از آرکامتال بپسید!