وقتی یک فلز به عنوان فلز اصلی با یک یا چند عنصر فلزی یا غیر فلزی ترکیب می شود به آن فلزات آلیاژی گفته می شود. آلیاژها خواص متفاوتی نسبت به عناصر تشکیل دهنده شان دارند. فلزات آلیاژ بر حسب میزان همگنی در ترکیب عناصر می توانند یک فاز یا چند فازی باشند. در کل هدف از تشکیل فلزات آلیاژی تغییر و بهبود خواص فلزات خالص می باشد که میزان استحکام و سختی آن ها افزایش پیدا کند.در این مقاله می آموزیم که:
- آلیاژ چیست؟
- ویژگی‌های آلیاژها چیست؟
- دسته بندی آلیاژها کدامند؟
- مزایا استفاده از آلیاژ چیست؟
آلیاژ چیست؟
آلیاژ یا هم‌جوشه، مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی یا غیرفلزی است. به زبان ساده، آلیاژ، ترکیبی از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر است. برای مثال فولاد، آلیاژ آهن با کربن است. آلیاژ معمولاً خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان همگنی در اختلاط عناصر، هم‌جوشه می‌تواند تک فاز یا چند فازی باشد. هدف از هم‌جوشه‌سازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و غیره می باشد. ویژگی‌های فیزیکی هم‌جوشه با نمودار فازی توصیف می‌شود.
معمولاً آلیاژها بر اساس درصد وزنی عناصر موجودشان گزارش می‌شوند. بر اساس تعداد عناصر، هم‌جوشه 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 قابل تغییر است. به محلول جامدی که حداقل یکی از اجزای آن‌ها فلز بوده و خواص فیزیکی و شیمیایی فلزی داشته باشند، آلیاژ فلزی و به محلول‌های جامدی که حداقل یکی از اجزای آن‌ها سرامیکی بوده و خواص سرامیکی داشته باشند، آلیاژ سرامیکی گفته می‌شود.
ویژگی‌های آلیاژها
در برخی از آلیاژها پس از آمیخته شدن عناصر تشکیل دهنده آلیاژ، خواص تمام عناصر تشکیل دهنده 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 می پیوندند و مجموعه‌هایی پدید می‌آورند که به آن‌ها دانه گفته می‌شود. اندازه این دانه‌ها در خواص بعدی آلیاژها بسیار تاثیر گذارند. همچنین اندازه دانه‌ها به عواملی همچون میزان حرارت داده شده به مواد تشکیل دهنده و سرعت سرد کردن آن‌ها بستگی دارد؛ در حقیقت هرچه مواد را سریع تر 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 می توان خواص مورد نظر را در آلیاژ ایجاد کرد. بیشتر آلیاژها از فلزات تشکیل دهنده شان سخت ترند. به همین دلیل از شکل پذیری کمتری برخوردارند. همین‌طور بیشتر آلیاژها در دمایی کمتر از دمای ذوب فلزات تشکیل‌دهنده ذوب می‌شوند و رسانایی الکتریکی ضعیف تری دارند.
دسته بندی آلیاژها
آلیاژها را با توجه به فلز پایه‌شان به دو دستهٔ آهنی و غیر آهنی 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 غیر آهنی خوانده می‌شود.
آلیاژهای آهنی
فلز پایه در این آلیاژها آهن است. بسته به میزان کربن ترکیب شده در آن، به دو دسته فولادها و چدنها تقسیم می‌شوند.
فولاد : وجود کمتر از ۲ درصد تا ۰٫۰۲ 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. از فولاد در ساخته‌های زیادی مانند پل‌ها ساختمان‌ها و بناهای عظیم استفاده می‌شود.
چدن : وجود بیش از ۲ تا ۶ درصد کربن در آهن، تشکیل چدن می‌دهد.
آلیاژهای غیر آهنی
فلز پایه در این آلیاژها، فلزی غیر از آهن است. مفرغ، برنج و بسیاری آلیاژهایی که می‌شناسیم، آلیاژهای غیر آهنی استفاده می‌شوند. طلا، نشان‌دهنده مقدار فلز اضافه شده در آن است. عیار طلای خالص را ۲۴ فرض می‌کنند؛ بنابراین طلای۱۸ عیار، طلایی است که از ۲۴ قسمت، ۱۸ قسمت‌اش طلا و باقی مس است. یکی از آلیاژهای مشهور غیر آهنی ورشو است. 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.
مزایا استفاده از آلیاژ چیست؟
- سختی و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی
- مقاومت بیشتر در برابر حرارت
- ارزان تر بودن
- مقاومت بیشتر در برابر سایش
- بیشترآلیاژها از شکل پذیری کم تری برخوردارند زیرا از فلزات تشکیل‌دهنده‌شان سخت‌ترند
- بیشتر آلیاژها در دمایی کمتر از دمای ذوب فلزات تشکیل‌دهنده ذوب می‌شوند
- رسانایی الکتریکی ضعیف‌تری دارند.
تهیه شده در گروه تولید محتوای فولاد 24
آلیاژ
27 بهمن، 1400با سپاس اطلاعات مفید و سومندی بود