دسته: فلزات آهنی

فلزات نقش حیاتی در زندگی روزمره و صنایع مدرن ایفا می‌کنند و بخش عمده‌ای از فناوری‌های پیشرفته و زیرساخت‌های اساسی را ممکن ساخته‌اند. از میان تمامی فلزات، فلزات آهنی به دلیل فراوانی و خواص مکانیکی برجسته، بیشترین سهم را در تولیدات صنعتی دارند. این دسته از فلزات، به‌عنوان مواد پایه‌ای در ساخت سازه‌ها، ماشین‌آلات، و تجهیزات گوناگون، اهمیت ویژه‌ای در مهندسی و تولیدات دارند.

به کدام فلزات آهنی می‌گویند؟

فلزات آهنی (Ferrous metals) به دسته‌ای از فلزات اطلاق می‌شود که ترکیب عمده آن‌ها بر پایه عنصر آهن (Fe) است. این فلزات عمدتاً شامل فولاد (Steel alloys) و چدن‌ها (Cast iron) هستند که در ساختار خود مقادیر قابل توجهی آهن دارند. حضور آهن به این فلزات ویژگی‌های مشخصه‌ای مانند خاصیت مغناطیسی، استحکام بالا، و قابلیت انعطاف‌پذیری در برخی موارد می‌بخشد. همچنین، فلزات آهنی به دلیل محتوای آهن، مستعد خوردگی و زنگ‌زدگی هستند مگر اینکه از پوشش‌ها یا آلیاژهای مقاوم به زنگ‌زدگی استفاده شود، مانند فولادهای زنگ‌نزن (Stainless steels).

آهن در این فلزات به‌عنوان فاز اصلی کریستالی حضور دارد و انواع مختلفی از آلیاژهای آن با افزودن عناصر آلیاژی همچون کربن، کروم، نیکل، مولیبدن، و وانادیوم تولید می‌شوند که هرکدام خواص مکانیکی و شیمیایی ویژه‌ای به فلز نهایی می‌بخشند.

تفاوت فلزات آهنی با فلزات غیرآهنی

فلزات آهنی و غیر آهنی از نظر ترکیب و خواص فیزیکی تفاوت‌های بارزی دارند. فلزات آهنی حاوی آهن به‌عنوان عنصر اصلی هستند و معمولاً خاصیت مغناطیسی دارند، اما در برابر زنگ‌زدگی حساس‌اند. نمونه‌های رایج این فلزات شامل فولاد و چدن است. در مقابل، فلزات غیر آهنی فاقد آهن یا حاوی مقدار بسیار کمی از آن هستند، خاصیت مغناطیسی ندارند و به‌طور کلی در برابر زنگ‌زدگی مقاوم‌ترند. این فلزات معمولاً سبک‌تر بوده و شامل موادی مثل آلومینیوم، مس، روی و سرب می‌شوند.

فلزات آهنی چه ویژگی‌هایی دارند؟

• استحکام مکانیکی بالا
• قابلیت تغییر شکل در دماهای مختلف
• مقاومت در برابر سایش و ضربه
• خواص مغناطیسی
• قابلیت آلیاژسازی
• قابلیت بازیافت بالا

انواع فلزات آهنی

فلزات آهنی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هرکدام با توجه به ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های خاص خود، کاربردهای گوناگونی در صنعت دارند. این دو دسته شامل موادی با ساختار و ویژگی‌های متنوع هستند که هرکدام در صنایع مختلف نقش مهمی ایفا می‌کنند. در ادامه، به معرفی و بررسی انواع فلزات آهنی میپردازیم.

آلیاژهای فولادی (Steel alloys)

آلیاژهای فولادی شامل ترکیباتی از آهن، کربن و عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، مولیبدن، وانادیم و غیره هستند که هر یک به بهبود ویژگی‌های خاص فولاد کمک می‌کنند. این عناصر باعث افزایش استحکام، سختی، مقاومت به خوردگی و تحمل دماهای بالا می‌شوند. به طور کلی، آلیاژهای فولادی به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند: فولادهای آلیاژی کم (Low-Alloy Steels) که شامل درصد کمی از عناصر آلیاژی هستند و فولادهای آلیاژی بالا (High-Alloy Steels) که دارای درصد بالاتری از این عناصر، مانند فولادهای زنگ‌نزن هستند. از این آلیاژها در کاربردهای مهندسی پیشرفته مانند توربین‌ها، صنایع شیمیایی، هوافضا و سازه‌های سنگین استفاده می‌شود.

آلیاژهای چدنی (Cast iron alloys)

آلیاژهای چدنی به گروهی از فلزات آهنی اطلاق می‌شود که دارای درصد بالایی از کربن (معمولاً بین 2.5% تا 4%) هستند و به دلیل ساختار میکروسکوپی خاص خود، خواص مکانیکی و متالورژیکی ویژه‌ای دارند. این آلیاژها به‌طور عمده به سه نوع اصلی تقسیم می‌شوند:

• چدن خاکستری که دارای گرافیت درون ماتریس آهنی است و برای ویژگی‌های عالی در ماشین‌کاری و مقاومت به سایش معروف است.
• چدن سفید که حاوی کاربیدهای آهن است و به دلیل سختی و مقاومت به سایش بالا شناخته می‌شود.
• چدن نشکن (یا چدن داکتیل) که با افزودن مقادیر کنترل شده از عناصر آلیاژی مانند منگنز و سیلیکون به چدن خاکستری تولید می‌شود و دارای خواص چقرمگی و انعطاف‌پذیری بهبود یافته است. چدن داکتیل که با ویژگی‌های بهبود یافته مکانیکی و چقرمگی در مقایسه با دیگر انواع چدن‌ها، برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه و بارهای دینامیکی دارند، مناسب است. این آلیاژها به‌دلیل خواص ویژه‌شان در ساخت قطعات صنعتی، لوله‌های فشار بالا و اجزای ساختاری استفاده می‌شوند و توانایی تحمل بارهای سنگین، جذب ارتعاشات و ماشین‌کاری آسان را به ارمغان می‌آورند.