علم متالورژی – تعریف آلیاژ

    بسمه تعالی

ای نام تو بهترین سر آ غاز                                     بی نام تو نامه کی کنم باز

با نام خدا اغاز میکنیم که سرچشمه هستی است ,, هر انچه که هست از اوست .

به نام او که از ابتدای خلقت راه زندگی را به بشر اموخت و در هر برهه ای از زمان به نسبت نیاز بشر علم استفاده از مواهب  و نعمتهای نازل شده بر  زمین و اسمان و جهان هستی را آموخت .

و اینک پس از مقدمه علم متالورژی و توضیح جدول مندلیف , ورود میکنیم به این علم پیچیده که زندگی انسان در گرو این علم لایتناهی است ,, این که میگویم لایتناهی ,, بواقع چنین است ,, این علم انتهی ندارد و هر روز از امتزاج چند الیاژ وعنصر متریال جدیدی بدست میاید که میتواند زندگی بشر را دگرگون کند ,, خادمان به بشر از آن برای بقاء انسانها و خائنان برای نابودی مخلوقات خداوند استفاده میکنند .

هم اکنون در مورد الیاژ و امتزاج متریال صحبت میکنیم .

آلیاژ  —-((Alloy))

آلیاژ مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی و یا غیرفلزی است.^[۱] آلیاژ معمولاً خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان هَمگِنی در اختلاط عناصر، آلیاژ می‌تواند تک فاز یا چند فازی باشد. هدف از آلیاژسازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و غیره‌ست. خواص فیزیکی آلیاژ بانمودار فازی توصیف می‌شود.

معمولاً آلیاژها بر اساس درصد وزنی عناصر موجودشان گزارش می‌شوند. بر اساس تعداد عناصر، آلیاژ را دوتایی، سه‌تایی و غیره می‌نامند. برای بیان یک آلیاژ مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر، اصطلاح سیستم بکار می‌رود. مثلاً، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن است که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین<< ۰٫۰۲ >> تا << ۲٫۱۴ >>درصد قابل‌تغییر است.

به محلول جامدی که حداقل یکی از اجزای آن‌ها فلز بوده و خواص فیزیکی وشیمیایی فلزی داشته باشند، آلیاژ فلزی و به محلول‌های جامدی که حداقل یکی از اجزای آن‌هاغیر اهنی وفولادی باشد وبرای مثال از متریال  سرامیکی بوده و خواص سرامیکی داشته باشند، آلیاژ سرامیکی گفته می‌شود.

نکته مهم “(( Important note ))

تولید آلیاژها سابقه‌ای طولانی دارد وهمانطور که در مقدمه توضیح دادیم , شاید به زمانی برسد که انسان فلز را شناخت. اولین آلیاژها از فلزاتی ساخته شدند که در دسترس انسان و فراوان بودندمثل  مس، قلع، سرب و روی که بشر (( انسان)) از آن‌ها آلیاژ ساخت,, همانطور که در مقدمه بیان کردیم دانشمندی فقیه وحکیم به نام ذی القرنین مبدع این علم بود .

برای مثال اولین الیاژی که بدست بشر خلق شد مفرغ است ,, که در ذیل به نحوه ساخت وپیدایش چند نوع ازانها میپردازیم ….

الیاژ <<مفرغ>>—-(( Bronze alloy))

مفرغ نخستین آلیاژی است که بشر ساخته است؛ احتمالاً از ترکیب اتفاقی مس و قلع به صورت مذاب و سرد کردن مخلوط‌شان بدست امده ,,و  این آلیاژ چون سخت‌تر از هردو فلز مس و قلع بود، برای ساختن وسایل برنده مثل خنجر ,چاقو و نیزه و مانند آن استفاده شد .

پس از آن هم انواع مختلفی از آلیاژها به دست بشر ساخته شد و با توجه به نیاز و ویژگی‌های‌شان مورد استفاده قرار گرفت.

دیگر متریالی  که بشر به ان دست پیدا کرد الیاژ برنج بود ,, این الیاژ یکی از پر کار برد ترین متریال اولیه بود .

آلیاژ <<برنج >>—–(( brass alloy))

ترکیبی است از مس و روی,, این آلیاژ به سبب سختی زیاد از از بدو اختراع و کشف مواد , مورد استفاده بوده است.

ویژگی‌های<< آلیاژها >> —-(( Properties of alloys))

در برخی از آلیاژها پس از آمیخته شدن عناصر تشکیل دهنده آلیاژ، خواص تمام عناصر تشکیل‌دهنده در آلیاژ تشکیل شده مشاهده می‌شود. درست مانند حل شدن نمک در آب، یکی از عناصر در دیگری فقط حل می‌شود. اما در برخی از آلیاژها، فلزها چنان در هم می‌آمیزند که آرایش ذرات آن‌ها دگرگون شده و یک ترکیب شیمیایی به دست می‌آید. آلیاژها از ذرات بسیار کوچکی تشکیل شده‌اند. برخی از این ذرات به هم می‌پیوندند و مجموعه‌هایی پدیدمی‌آورند که به آن‌ها دانه گفته می‌شود. اندازه این دانه‌ها در خواص بعدی آلیاژها بسیار تاثیرگذارند. همچنین اندازه دانه‌ها به عواملی همچون میزان حرارت داده شده به مواد تشکیل‌دهنده و سرعت سرد کردن آن‌ها بستگی دارد؛ در حقیقت هرچه مواد را سریع‌تر سرد کنیم، اندازه دانه‌ها ریزتر می‌شود. به این ترتیب، ریزی و درشتی دانه‌ها، در خواص بعدی آلیاژها تأثیرگذار است و از راه تنظیم میزان حرارت داده شده و سرعت سرد کردن می‌توان خواص مورد نظر را در آلیاژ ایجاد کرد.نگته مهم این فرایند اینجاست ” بیشتر آلیاژها از فلزات تشکیل‌دهنده‌شان سخت‌ترند. به همین دلیل از شکل‌پذیری کمتری برخوردارند. همین‌طور بیشتر آلیاژها در دمایی کمتر از دمای ذوب فلزات تشکیل‌دهنده ذوب می‌شوند و حتی در مقام مقایسه رسانایی الکتریکی باید بگویی که قابلیت کمتر و عملا ((رسانایی)) ضعیف‌تری دارند.

*********************************************

انواع <<آلیاژها>>—-(( Types of alloys))

آلیاژها را با توجه به فلز پایه‌شان به دو دستهٔ آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌کنند. آلیاژهای آهنی، آلیاژهایی هستند که فلز پایه در آن‌ها آهن است. از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به فولاد اشاره کرد. در مقابل، تمام آلیاژهایی که فلز پایه در آن‌ها، فلزی غیر از آهن است، آلیاژهای غیرآهنی خوانده می‌شود<==(( Nonferrous alloys))

آلیاژهای <<آهنی>>—(( Iron alloys))

فلز پایه در این آلیاژها آهن است. بسته به میزان کربن ترکیب شده در آن، به دو دسته فولادها و چدنها تقسیم می‌شوند که در ذیل به توضیح انها میپردازیم ..

فولاد ” (( Steel))

وجود کمتر از   ((۰٫۰۲ تا ۲ درصد)) کربن در آهن، فولاد را به وجود می‌آورد. اضافه کردن عناصر دیگر غیر از کربن، هرکدام خواص متفاوتی به فولاد می‌دهد. منگنز سبب سختی فولاد، نیکل باعث جلوگیری از خوردگی فولاد، تنگستن باعث محکمی و وجود کروم و نیکل سبب ضدزنگ شدن فولاد می‌شود. آهن ورزیده نیز آلیاژی است با کربن کم که در ساختن میخ پرچ، لوله آب، زنجیر و غیره به کار می‌رود.

چدن“(( Cast iron))

وجود بیش از(( ۲ تا ۶ درصد کربن)) در آهن، تشکیل چدن می‌دهد.

<<آلیاژهای غیرآهنی”>>—-(( Nonferrous alloys))

فلز پایه در این آلیاژها، فلزی غیر از آهن است. مفرغ، برنج و بسیاری آلیاژهایی که می‌شناسیم، آلیاژهای غیرآهنی هستند. امروزه بیشتر چیزهای فلزی که استفاده می‌کنیم از آلیاژها ساخته شده‌اند. کمتر اتفاق می‌افتد که از فلزات به شکل خالص استفاده شوند. حتی طلا و نقره هم به صورت آلیاژ استفاده می‌شوند. افزودن فلزات ارزان قیمت به طلا و نقره، نه تنها از جلوه‌شان نمی‌کاهد، بلکه باعث می‌شود در برابر سایش نیز مقاوم‌تر شوندالبته که از ارزش اقتصادی ان کم میکند چون خلوص مبلغی ان تغییر میکند ,, طلا و نقره معمولاً با مس ترکیب شده و تشکیل آلیاژ می‌دهند. عیار طلا، نشان‌دهنده مقدار فلز اضافه شده در آن است. عیار طلای خالص را ۲۴ فرض می‌کنند؛ بنابراین طلای ۱۸ عیار، طلایی است که از ۲۴ قسمت——> 18 قسمت‌اش طلا و ۶ قسمت باقی مس است. ,,, یقینا قیمت یک گرم طلای ۲۴ عیار بیشتر از طلای ۱۸ عیار است //.

یکی دیگر  از آلیاژهای مشهور غیرآهنی ورشو است.

آلیاژ<< ورشو >>—((Warsaw Alloy))

این آلیاژ ترکیبی است از مس به عنوان فلز پایه و روی و نیکل به عنوان عناصر حل شونده. ورشو به علت شباهت‌اش به نقره، نقره آلمانی و نقره انگلیسی نیز گفته می‌شود.

بدلیل وجود نیکل در این متریال که قابلیت ضد سایش و ضد خورندگی دارد ورشو را متریال سخت مینامند  به همین دلیل  ,,برش دادن و سوراخ کردن این متریال بدست امده با ابزارها ومته هایی از  خانواده “”

HSS , HSSE ,HSS CO  انچنان کار راحتی نسیت و بهترین ابزار برای  این عملیات  استفاده از ابزار های  هارد متال=HARDMETAL  (( الماسه )) میباشد .

امید وار هستیم توضیحات فوق تا این لحظه مورد استفاده عزیزان قرار گرفته باشد.

در مقاله بعد به خواص وقابلیت خود عناص میپردازیم و حتی المقدور در مورد فردیت هریک از ,, متریال و عناصر از جدول مندلیف توضیح خواهیم داد .

از خدا خواهیم توفیق عمل

دپارتمان فنی مهندسی شرکت پراگ

مولف : دکتر هاشم ابهری