دانلود تحقیق علم تکنولوژی مواد

علم تکنولوژی مواد
فصل اول
طبقه بندی مواد کار

1- طبقه بندی مواد کار
1-1- تعریف تکنولوژی مواد:
علمی که درباره استخراج، تصفیه، آلیاژ کردن، شکل دادن، خصوصیات فیزیکی، مکانیکی، تکنولوژیکی، شیمیایی و عملیات حرارتی بحث می‌کند، تکنولوژی مواد گفته می‌شود.

این علم ساختمان داخلی مواد از نظر شبکه‌بندی، ترکیب و سایر خصوصیات آنها را بررسی می کند.

2-1- طبقه‌بندی عناصر
تعریف عنصر:
موادی که در اثر تجزیه قابل تبدیل به مواد ساده‌تر نباشند، عنصر نامیده می‌شود.

بیشترین عنصر در طبیعت، اکسیژن میباشد.

حجم هوا را اکسیژن خالص اشتغال نموده و نصف جرم پوسته ‌ زمین از ترکیبات اکسیژن دار تشکیل شده است.

(بیشترین فلز آلومینیم می‌باشد 1/8% بعد از آن آهن 5%)

3-1- عناصر مهم و ترکیبات آنها
1-3-1- خواص اکسیژن (o) :
گازی است بی بو، بی رنگ و بی مزه، ترکیب آن با عناصر دیگر را اکسیداسیون گویند.

برای ایجاد حرارت زیاد، اکسیژن را با گازهایی مانند گاز طبیعی، هیدروژن، استیلن محترق می‌کنند تا درجه حرارتی معادل 2000 تا 3200 درجه سانتی گراد بدست آید.

مراحل تولید اکسیژن:
1- تراکم هوا تا فشار 200 بار 2- سرد کردن هوای متراکم تا دمای c ْ175- 3- کاهش فشار به 3 /4 بار و مایع شدن هوا 4- کاهش دما تا cْ200-5- حرارت دادن و تبخیر هوای مایع در Cْ183- و تولید اکسیژن خالص 6- پر کردن کپسول با فشار 150 بار
اکسیداسیون

ترکیب اکسیژن با عناصر دیگر سرعت زیاد و شعله = احتراق (سوختن تند)‌مانند جوشکاری با گاز اکسی استیلن
بدون شعله و حرارت= سوختن کند (زنگ زدن فلزات)
احیاء:
جدا کردن تمام یا قسمتی از اکسیژن در یک ترکیب اکسیژن دار- با بکار بردن حرارت
2-3-1- هیدروژن (H) :
سبکترین عنصر- بدون رنگ، بو و مزه.

قابل انتقال برای جوشکاری به همراه اکسیژن کاربرد : تولید مواد مصنوعی ، پلاستیک، جامد کردن روغن نباتی.

تولید: با الکترولیز آب، اکسیژن و هیدروژن را تولید می‌کنند و به صورت مایع به بازار می‌ دهند.

3-3-1- کربن (C)
عنصر اصلی مواد سوختنی مانند چوب، زغال و نفت می‌باشد.

کربن خالص: کریستال خالص کربن- الماس- سخت‌ترین عنصر- ساخت ابزار و گرد آن برای ساختن سنگ سنباده
مطبق: فلس ماهی – گرافیت- نرم و سیاه رنگ و مقاوم در مقابل حرارت و هادی برق و حرارت
کاربرد: تولید بوته ذوب فلزات، الکترود کوره‌ها، کم کننده اصطکاک
بی شکل (آمرف): دوده کاربرد: لاستیک‌سازی، مرکب و چاپ

وجود کربن در فولاد باعث افزایش استحکام و سختی می‌شود و قابلیت زنگ زدن کم می‌شود و احیای اکسیدهای فلزی
ترکیب کربن و اکسیژن دی اکسید کربن ( )ک از سوختن کامل کربن و ترکیبات کربن‌دار و همچنین از تجزیه سنگهای آهکی و تخمیر مواد سلولزی حاصل از بقایای گیاهان بدست می‌آید.

از هوا سنگین‌تر است و سمی نیست ولی تنفس را غیر ممکن می‌کند و در آتش نشانی و نوشابه‌های گازدار استفاده می‌شود.

منوکسید کربن (co): از سوختن ناقص کربن و ترکیبات آن به وجود می‌آید.

بی رنگ ، بی بو و بسیار سمی است احیاء کننده ،قابل انتقال به رنگ آبی و به دی اکسید کربن تبدیل می‌شود.

ترکیب کربن با فلز: کاربید کاربید آهن
کاربید ولفرام
کاربید کلسیم
کاربید سیلیسم (sic سختی آن نزدیک به سختی الماس است و برای سنگ سنباده استفاده می‌شود.

ترکیب کربن با هیدروژن= هیدروکربن: کلیه مواد سوختنی جامد، مایع یا گاز، روغن‌ها، گریس‌ها، استیلن، نفت خام- متان، بوتان پروپان، بنزین و بنزن
4-3-1- سیلیسم (Si) :
غیر فلز و به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود.

در آلیاژ فولاد و چدن کاربرد دارد.

ممهترین ترکیب= دی اکسید سیلیسم= سیلیس، که اگر به صورت کریستال متبلور شده باشد= کوارتز در ریخته گری از ماسه‌های سیلیس دار استفاده می‌شود.

5-3-4- گوگرد (S):
زرد، جامد، شکننده، خالص، در کنار آتش نشانها یا چشمه‌های آب معدنی
گوگرد+ اکسیژن  شعله‌ای به رنگ آبی= دی ا کسید گوگرد بوی زننده دارد برای ضد عفونی و تهیه ‌اسید سولفوریک ترکیب گوگرد با فلزات (بدون اکسیژن) سولفید نامیده می‌شود، سولفید آهن یا سولفید سرب (pbs)
از پودر گوگرد برای ولکانیزه کردن لاستیکها استفاده می‌شود، باعث افزایش مقاومت در مقابل حرارت، عوامل جوی و مواد شیمیایی می‌شود.

4-1- خواص فیزیکی مواد: خواص فیزیکی باعث تغییر در ساختمان شیمیایی اجسام نمی‌شود قابلیت هدایت حرارت، الکتریسیته، جرم مخصوص و نقطه ذوب 1-4-1- قابلیت هدایت حرارت: قدرت هدایت حرارت واحد طول جسم بر واحد سطح مقطع آن گفته می‌شود.

فلزات هادی هستند، به ترتیب نقره، مس، آلومینیم.

2-4-1- قابلیت هدایت الکتریسیته: قدرت هدایت الکتریسیته واحد طول جسم بر واحد سطح مقطع آن گفته می‌شود.

نقره، مس ، آلومینیم 3-4-1- جرم مخصوص: جرم واحد حجم از هر جسم را جرم مخصوص آن جسم گویند.

به نوع ماده و اندازه تراکم ذرات ماده بستگی دارد.

4-4-1- نقطه ذوب: درجه حرارتی که یک ماده در شرایط متعارفی از جامد به مایع تبدیل می‌شود، نقطه ذوب گفته می‌شود، نقطه ذوب مواد خالص مشخص است.

5-1 خواص مکانیکی مواد: مقاومت فلزات در مقابل تأثیرات عوامل مکانیکی استحکام، سختی، الاستیسیته.

1-5-1- استحکام: مقاومت در مقابل نیروی خارجی.

به مقدار، نحوه تأثیر نیرو و نیروی جاذبه بین مولکولی بستگی دارد.

2-5-1- سختی: مقاومت در مقابل نفوذ جسم خارجی 3-5-1- الاستیسته: برگشت پذیری مواد پس از تغییر شکل ناشی از اعمال نیروی خارجی گفته می‌شود.

6-1- خواص تکنولوژی مواد : 1-6-1- چکش خواری: قابلیت تغییر شکل مواد در اثر نیروی فشاری و ضربه.

چدن قابلیت چکش خواری ندارد.

2-6-1- ریخته‌گیری: شکل پذیری اجسام در حالت مذاب برای اجسام جدار نازک ، باید ماده دارای قابلیت ریخته‌گری خوبی باشد.

چدن، آلیاژ آلومینیم، آلیاژ مس، مواد مصنوعی به راحتی ریخته‌گری می‌شود.

3-6-1- جوشکاری: موادی که بوسیله حرارت یا حرارت توأم با فشار بتوان آنها را به صورت مذاب به یکدیگر وصل نموده فولادها، مواد مصنوعی و فلزات غیر آهنی.

4-6-1- قابلیت براده‌برداری: اگر با سرعت زیاد و نیروی کم براده برداری شود و سطح آن پس از براده‌برداری صاف باشد قابلیت براده برداری خوبی دارد.

7-1- خواص شیمیایی مواد: مقاومت در مقابل خوردگی- قابلیت احتراق – مقاومت در مقابل اکسید شدن، سمی بودن مقاومت یک فلز در مقابل عوامل خارجی مانند زنگ زدن و خوردگی بوسیله اسیدها را می‌توان بوسیله آلیاژ کردن افزایش داد.

فصل دوم فلزات آهنی 1-2- آهن، فولاد، چدن 1-1-2- آهن (Fe) حدود 5 درصد از قشر جامد زمین را تشکیل می دهد و بعد از آلومینیم می‌باشد.

آهن بیشتر به صورت اکسید در طبیعت می‌باشد ولی به صورت کربنات، سیلیکات و سولفید آهن نیز وجود دارد.

آهن خالص نرم است پس با غیرفلزات (کربن- گوگود- فسفر- سیلیسم) و با فلزات (کرم- نیکل- وانادیم و مولیبدن) به صورت آلیاژ استفاده می‌شود که فولاد و چدن نامیده می‌شود.

2-1-2- فولاد و چدن اگر مقدار کربن از 06/2 درصد کمتر باشد فولاد گفته می‌شود و فولاد آلیاژی تا 2/2 درصد کربن دارد.

اگر مقدار کربن در آهن بین 06/2 تا 67/6 درصد باشد چدن گفته شود.

اگر کربن زیاد شود نقطه ذوب کمتر و قابلیت ریخته گری کم و قابلیت آبکاری و چکش خواری بهتر می‌شود.

1- مهمترین سنگ های معدنی آهن: 1- سنگ آهنی مغناطیسی (ماگنتیت) که 60 تا 70 درصد آهن دارد.

2- سنگ آهن قرمز (هماتیت) که 40 تا 60 درصد آهن دارد.

3- سنگ آهن قهوه‌ای( لیمونیت) که 30 تا 50 درصد آهن دارد.

4- سنگ آهن کربنات آهن (سیدریت) که 30 تا 40 درصد آهن دارد.

2- آماده کردن سنگ آهن: 1- غربال کردن 2- خرد کردن 3- تغلیظ و پر عیار کردن 2-2-2- سوخت کوره بلند سوخت کوره بلند کک میباشد.

و دمای مورد نیاز جهت احتراق Cْ 1200-800 است.

برای کمک به جریان ذوب و جدا کردن ناخالص از آهک استفاده می‌شود.

گاز مصرفی جهت احتراق گاز کوره + هوا می‌باشد ولی برای ذوب و تصفیه از کک استفاده می‌شود.

کوره بلند 4 واحد گرمکن دارد: منطقه خشک: قسمت بالا- دمای cْ300 و رطوبت منطقه احیاء گاز منوکسید کربن منطقه کربنیزه شدن دما cْ1000 و مواد به سمت پائین حرکت می کند.

منطقه ذوب 1200-1400 3-2- محصولات کوره بلند: سنگ آهک آهن خام سنگ آهن سرباره کک و کلوخه کوره بلند هوای گرم گاز کوره بلند شش آهن خام خاکستری «ماسل» نام دارد.

3-3-2- سرباره: سه برابر حجم آهن تولیدی است، برای تهیه آجرنسوز، سیمان، عایق‌های حرارتی، کودشیمیایی و زیرسازی جاده.

4-3-2- گاز کوره بلند: مخلوطی از دی اکسید کربن، منوکسیدکربن، متان، هیدروژن و ازت می‌باشد، بعد از گرفتن غبار برای مصارف حرارتی گرم کن‌های کوره‌های بلند، کک سازی، توربین های گازی و دیگ بخار و منازل استفاده می‌ شود.

آهن خام سفید و خاکستری مصرف صنعتی ندارد و باید آن را با چدن یا فولاد تبدیل کرد.

4-2- تولید آهن خام با روش احیای مستقیم: در این روش از سوخت گازی یا کک استفاده می‌شود و آهن خام تولید دارای 92 تا 96 درصد آهن خالص می‌باشد و به آن آهن اسفنجی گونید و با استفاده از کوره الکتریکی آن را به فولاد تبدیل می‌کنند.

5-2- تولید چدن از آهن خام: بوسیله کوره‌ کوپل به دست می‌آید.

بار ورودی این کوره‌ها ماسل+ چدن قراضه + آهن قراضه می‌باشد و مقدار کربن چدن 2 تا 67/6 درصد می‌باشد.

1-5-2- چدن خاکستری با گرافیت مطبق: در این چدن کربن به صورت لایه‌ای یا طبقه‌ای می‌باشد و این چدنها دارای سیلیسیم و عناصر گرافیت زای بالاتری هستند و در عوض عناصر کاربیدزا ندارند یا کمتر دارند.

کاربرد: لوله، یاتاقان، پنجره کوره‌ها و رینگ پیستون 2-5-2- چدن خاکستری با گرافیت کروی چدن داکتیل (GGG) کربن در آن به صورت کروی می باشد و چدن نشکن نیز گفته می‌شود، در اثر اضافه کردن آلیاژ منیزیم یا آلیاژ سلیسیم، آهن، منیزیم به چدن مذاب بدست میاید، قابلیت خم کاری ، انبساط و استحکام آن 3 تا 5 برابر چدن خاکستری با گرافیت مطبق می‌باشد.

کاربرد: میل لنگ، محفظه جعبه دنده‌ها، چر‌خ‌ دنده‌ها، قرقره‌ها، ماشین‌آلات کشاورزی، پوسته پمپ‌ها و توربین‌ها، سیلندر 3-5-2- چدن سخت (GH): در این چدن ، کربن با آهن تشکیل کاربید آهن را می دهد و به چدن سفید نیز معروف است این چدن با سریع سرد کردن و کاهش سیلیسیم و افزایش منگنز بدست می‌آید.

25-GH یعنی این چدن تا عمق 25 میلیمتری سخت شده است.

به دلیل مقاومت در مقابل سایش برای چرخ واگنها، پیستونهای هیدرولیکی، نورد، نورد ماشین چاپ ، کاغذ سازی، لاستیک سازی و آسیابها 4-5-2- تمپرگوس (چدن مالیبل): در اثر انجام عملیات حرارتی روی چدن سخت یا چدن سفید بدست می‌آید و سخت و شکننده نمی باشد، به چدن چکش خوار نیز معرف است عمل حرارت دادن را تمپر گویند.

کاربرد: کلید، اهرم ، سه راهی 5-5-2- چدن مخصوص: با آلیاژ کردن چدن با فلزات نیکل، کرم ، مولیبدن و وانادیم بدست می‌آید و سخت و شکننده نمیباشد، به چدن چکش خوار نیز معروف است عمل حرارت دادن را تمپر گویند.

کاربرد: کلید، اهرم ، سه راهی 5-5-2- چدن مخصوص: با آلیاژ کردن چدن با فلزات نیکل، کرم ، مولیبدن و وانادیم بدست می‌آید.

استحکام زیاد دارد در مقابل عوامل شیمیایی و حرارت زیاد مداوم هستند.

6-2- تولید فولاد از آهن خام: برای تهیه‌ فولاد از آهن خام باید میزان کربن را کاهش داد و دیگر عناصر موجود در آهن خام (گوگرد، فسفر، سیلیسیم و منگنز) را در حد مطلوب قرار داد.

روشهای تولید فولاد از آهن خام عبارتند از: 1-6-2- روش توماس بسمر 2-6-2- روش L-D 3-6-2- روش زیمنس مارتین 4-6-2- روش کوره‌قوس الکتریکی 1-6-2- روش توماس بسمر: مبدل توماس بسمر به شکل گلابی می‌باشد و به آن کنورتر نیز گفته می‌شود.

مبدل توماس جداره خارجی از فولاد و جداره داخلی از «دلمیت» است.

(دلمیت- کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم) و چون پوشش آن خاصیت قلیایی دارد برای اکسید یا تازه کردن آهن‌هایی استفاده می‌شود که خاصیت قلیایی (فسفر، گوگرد زیاد، سیلسیم کم ) دارند.

مبدل بسمر: جداره خارجی از فولاد و جداره داخلی آن از آجر نسوز سیلیکات می باشد و برای اکسید یا تازه کردن آهن های استفاده می شود که خاصیت اسیدی (فسفر، گوگرد کم، سیلسیم زیاد) دارند.

کنورتر به صورت عمودی بوده و هوا با فشار 2 بار از پائین به سمت بالا دمیده می شود.

برای جذب اکسیژن فسفر به آن آهک اضافه می کنند و به سرباره وارد می شود.

عبور هوا که حامل اکسیژن نیز می‌باشد باعث سوختن کربن، سیلسیم و منگنز شده و به سطح سرباره می‌آیند.

رسیدن هوا 15 تا 20 دقیقه ادامه دارد.

و در جه حرارت آهن مذاب از 1300 درجه به 1600 درجه سانتی گراد افزایش می‌یابد.

از سرباره کنورتر توماس به دلیل داشتن فسفر زیاد برای تهیه کودشیمیائی استفاده می‌شود.

فولاد تولیدی به فولاد توماس معروف است و 05/0 تا 5/0 درصد کربن دارد که قابلیت آهنگری و جوشکاری خوبی دارد و برای تهیه پروفیلها میله‌ها ، ورقها، نبشیها و تیر آهنها استفاده می‌شود.

عیب روش توماس بسمر این است که مقداری از ازت موجود در هوا جذب فولاد شده و باعث می‌شود که قابلیت شکستگی فولادهای کم کربن در تغییر فرم در حالت سرد افزایش یابد.

به همین خاطر بهتر است از روش L-P استفاده شود.

2-6-2- روش L-D : در این روش اکسیژن خالص با فشار 4 تا 12 بار از بالا به سطح مذاب دمیده می‌شود.

محتویات کنورتر عبارتند از آهن خام مذاب، آهک و حدود 30% آهن قراضه، وجود اکسیژن باعث می‌شود که درجه حرارت کنورتر به حدود cْ200 برسد و به دلیل درجه حرارت بالا و جلوگیری از سوختن مذاب از آهن قراضه استفاده می‌‌شود.

عمل تازه کردن یا اکسید کردن بین 20 تا 45 دقیقه انجام می‌گیرد؛ برای تهیه هر تن فولاد 85 متر مکعب اکسیژن نیاز می‌باشد، فولاد این روش مرغوب‌تر و بدون ازت می‌باشد.

3-6-2- روش زیمنس مارتین: محتویات کوره عبارتند از: آهن خام سفید مذاب یا جامد، سنگ آهک، آهن قراضه و آهک.

برای تهیه حرارت از گاز و هوای گرم که از گرم کن‌ها عبور می کنند استفاده می‌ شود.

وقتی که یک سری از کوره‌ها بوسیله هوا و سوخت حرارت می‌دهند، سری دیگر توسط دود خروجی گرم می‌شوند.

درجه حرارت تا cْ 2000 بالا می‌رود.

عمل تازه کردن در حدود 6 تا 10 ساعت به طول می‌انجامد.

پوشش داخل آن می‌تواند اسیدی یا قلیایی باشد.

فولاد تولیدی را فولاد زیمنس- مارتین (SM) گویند.

که می تواند آلیاژی یا غیر آلیاژی باشد.

با ذوب نمودن عناصری مانند کرم، نیکل ، وانادیم در کوره زیمنس مارتین فولاد آلیاژی به دست می‌آید که محکم‌تر و مقاوم‌ به خوردگی می‌باشد.

فولاد غیر آلیاژی این روش دارای قابلیت چکش خواری و جوشکاری است و اگر مقدار کربن آن از 5/0 درصد بیشتر باشد قابلیت آبکاری و بهسازی دارد.

4-6-2- کوره قوس الکتریکی: معمولاً با برق سه فاز کاری می‌کند و سه الکترود گرافیتی دارد.

در جه حرارت آن تا cْ3500 می‌باشد بار این کوره فولادهای تازه شده کوره‌های توماس- بسمر، L-D و زیمنس مارتین می‌باشد.

برای جذب ناخالص از آهک استفاده می‌شود و به دلیل حرارت زیاد فلزاتی مانند و لفرام، تانتال و مولیبدن را در کوره ذوب و با فولاد آلیاژی می‌کنند و فولاد مرغوب یا فولاد نجیب بدست می‌آید که دارای استحکام بالا و مقاوم در مقابل خوردگی و حرارتی می‌‌باشد، برای فولاد فنر نیز استفاده می‌شود.

فولادهای ابزار سازی آلیاژی از این روش تولید می‌شوند.

(جدول 2-2- صفحه 36 کتاب مطالعه شود) 7-2- فرم دادن فولادها و چدن ها 1-7-2- فرم دادن چدنها: فرم دادن بوسیله ریخته‌گری در قالبهای ماسه‌ای انجام می‌شود.

برای قطعات کوچک داخل درجه و برای قطعات بزرگ از زمین استفاده می‌شود .

اندازه مدل بایستی در چدن خاکستری 1% بزرگتر از قطعه سرد شده باشد.

برای ایجاد فضای خالی از ماهیچه استفاده می‌شود.

برای ایجاد فضای خالی از ماهیچه استفاده می‌شود که ماهیچه از ماسه ماهیچه‌ای ساخته می‌شود.

2-7-2- فرم دادن فولادها: اگر فولاد را ریخته‌گری کنند، فولاد ریخته گفته می‌شود، و اگر بوسیله نورد کاری فرم دهند نیمه ساخته نامیده می‌شود.

فولاد ریختگی (GS): قطعاتی که فرم پیچیده دارند و نیروی زیادی تحمل می‌کنند و به خاطر آنکه نقطه ذوب فولاد بین 1300 تا cْ1400 است باید از ماسه دیرگداز استفاده شده و مدل 2 درصد بزرگتر از قطعه واقعی باشد.

برای تهیه قطعات مانند اسکلت توربین ها، چرخ‌ توربین‌های آبی بدنه پرسها، سندان، چرخ دنده و اهرمها استفاده می‌شود.

2- فولادهای نیمه ساخته: پروفیلها، ورقها ، میله‌ها، نبشی‌ها و شمش‌ها را نیمه ساخته گویند.

که بوسیله نورد پرسی، کشیدن و آهنگری تولید می‌شوند.

که ابتدا باید فولاد مذاب را به صورت بلوک درآورد.

97 درصد محصولات فولادی را نیمه ساخته ها تشکیل می‌دهند.

تهیه نیمه ساخته‌ها: 1- نورد کاری : تغییر شکل بلوک فولادی در اثر عبور از بین دو استوانه یا نوردگردان را نورد کاری گویند که باعث افزایش استحکام فلزی می‌شود.

نورد کاری را به صورت سرد یا گرم 800 تا cْ1250 می‌باشد و نوردها معمولاً دارای دو، سه ، یا چهار استوانه می‌باشند.

پرس کردن (اکستروژن): در تهیه پروفیلهای غیر آهن کاربرد دارد.

برای شمشهایی که فرم پیچیده دارند.

ماتریس به فرم مقطع شمش اعمال بلوک استوانه‌ای گداخته cْ 125 هم قطر سوراخ و آغشته نمودن به پودر شیشه اعمال فشار به بلوک گداخته شده استفاده از پودر شیشه یا صفحه شیشه‌ای باعث کم کردن اصطکاک می‌شود.

فصل سوم فلزات غیرآهنی در اثر آلیاژ کردن فلزات غیر آهنی، سختی و استحکام افزایش یافته، رنگ آنها عوض ولی دوام خوردگی کاهش می‌یابد.

هر چه درجه خلوص فلزی بیشتر باشد نقطه ذوب و قابلیت هدایت الکتریکی آن افزایش می‌یابد.

1-3- فلزات غیر آهنی سنگین: 1-1-3- مس (CU) : خواص: جرم مخصوص 9/8 و نقطه ذوب cْ1083 رنگ قرمز و قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی دارد.

در مقابل خوردگی و حرارت مقاوم است.

در مجاورت هوا با اسید کربنیک قشر نازک سبز رنگ به نام زنگار یا کربنات مس تشکیل می دهد و این قشر از بقیه فلز محافظت می‌کند.

تأثیر سرکه یا اسید استیک بر مس قشر سبز رنگی به نام استات مس بدست می‌آید که سمی است و به همین دلیل ظروف غذایی را به قلع اندود می کنند.

کاربرد: سیم 2- شمش 3- هویه لحیم کاری 4- کویل‌های حرارتی و برودتی 5- پوشش بامها، قطعات تزئینی و آلیاژهای مس (برنج برنز، مفرغ) 2-1-3- روی (Zn) : خواص: جرم مخصوص 1/7 و نقطه ذوب Cْ419 رنگ خاکستری روشن ، شکننده، و مقطع شکست آن درشت دانه است.

از بین فلزات بیشترین انبساط حرارتی را دارد.

در مقابل خوردگی و در مجاورت هوا مقاوم است ولی در مقابل اسید و نمک مقاومت کمی دارد.

به صورت خالص یافت نشده و به صورت ترکیبی گوگرد و اسید کربنیک می‌باشد؟

برای سوهانکاری از سوهان یک آجه استفاده شود.

در اثر آلیاژ شدن با آلومینیم، استحکام آن زیاد می‌شود.

با مس سخت می‌شود سرب، بیسموت و تالیوم خواص براده برداری آن را بهتر می‌کنند.

کاربرد: - روکش گالوانیزه ورقهای فولادی (ضد زنگ کردن) 2- ورق مقتول، لوله 3- تهیه‌آلیاژ 4- لحیم کاری سخت 5- ناودانها، سطلها و پوشش بامها 3-1-3- قلع (sn): خواص: جرم مخصوص 3/7 و نقطه ذوب Cْ232 و قابلیت هدایت حرارت و الکتریسیته کمی دارد.

رنگ سفید مایل به آبی و از روی و نقره سفید تر است و سمی نمی باشد.

در مقابل اسیدهای آلی و مواد غذایی مقاومت زیادی دارد و به همین خاطر به عنوان پوشش محافظ حلبیها و قوطی‌های کنسرو استفاده می‌شود.

در درجه حرارت cْ18- پیوند مولکولی خود را از دست می دهد.

در خمکاری صدایی تولید می کند که فریاد قلع نامیده می‌شود که در اثر اصطکاک کریستالهای قلع می‌‌باشد.

کاربرد: 1- پوشش فلزات 2- تولید ورقهای نازک از 0008/0 تا 2/0 میلیمتر 3- ظروف مواد غذایی و کمپوت 4- لحیم کاری و تولید آلیاژ 4-1-3- سرب (pb) : خواص: جرم مخصوص 3/11 و نقطه ذوب cْ 327 رنگ خاکستری مایل به آبی و مقطع شکست آن سفید نقره‌ای و شفاف است.

در مقابل خوردگی و اسیدها مقاوم است.

قابلیت چکش خواری و خم کاری دارد ولی بسیار سمی است.

عبور اشعه رونتگن (اشعه X) و تشعشعات مواد رادیو اکتیو را به شدت کند می کند.

کاربرد: پوشش ورقهای فولادی و مخازن مقاوم به اسید صفحات باتریها پوشش محافظ کابلها، حمام آبکاری، تهیه لوله، آب بندی لوله‌های فاضلاب، تهیه لب گیره‌ها، پوشش پشت بام تولید رنگهای سربی و ضد زنگ تولید شیشه‌های کریستالی و عدسیهای دوربین نیکل (Ni): خواص: جرم مخصوص 9/8 و نقطه ذوب cْ 1455 رنگ سفید نقره‌ای، شکننده، با قابلیت پوشش بالا در مقابل خوردگی، حرارت و ضربه مقاوم بوده و بوسیله آهن ربا جذب می‌شود.

کاربرد: آبکاری فلزات ، تولید فولاد‌های آلیاژی ، صنایع شیمیایی 6-1-3- کرم (cr): خواص: جرم مخصوص 2/7 و نقطه ذوب cْ 1903 رنگ خاکستری متمایل به سفید با مقطع شکست نقره‌ای براق سخت و شکننده و مقاوم در برابر خوردگی که به عنوان پوشش محافظ فلزات استفاده می‌شود.

کاربرد: پوشش محافظ فلزات، 2- آبکاری سخت فولاد که باعث می‌‌شود مقاومت به سائیدگی و خوردگی افزایش یابد 3- سخت نمودن ابزارها، گژن پین‌ها و قالبهای پرسی 4- تولید فولادهای آلیاژی 7-1-3- ولفرام (تنگستن) (W): خواص: جرم مخصوص 19 و نقطه ذوب Cْ 3370 و بیشترین نقطه ذوب را بین فلزات داراست.

رنگ خاکستری متمایل به سفید که تنگستن نیز گفته می‌شود.

کاربرد: فلامان لامپ‌ها، الکترود جوشکاری آرگون، فولاد ساختمانی، ابزار سازی آلیاژی ، تولید فولاد مقاوم در مقابل حرارت و قابلیت برشی خوب 8-1-3- مولیبدن (MO): خواص: جرم مخصوص 3/10 و نقطه ذوب Cْ2600 رنگ سفید نقره‌ای و خاصیت مغناطیسی ندارد کاربرد: تهیه فولادهای نجیب آلیاژی و الکترود لامپ اشعه X 9-1-3- وانادیم (V): خواص: جرم مخصوص 7/5 و نقطه ذوب cْ1715 رنگ خاکستری مایل به سفید و خاصیت مغناطیسی ندارد بسیار سخت و شکننده است وجود مقدار کمی وانادیم در فولاد، استحکام کششی و سماجت را زیادی می‌کند.

در فولاد فنر و فولاد ابزار سازی پرآلیاژ مقدار وانادیم به بیش از 2/0 درصد می‌رسد.

به صورت خالص وجود نداشته و ترکیب با آهن می‌باشد که فرو وانادیم گفته می‌شود.

1-1-3- کبالت (CO): جرم مخصوص 6/8 و نقطه ذوب Cْ1490 سفید مایل به قرمز تا سفید مایل به آبی تغییر کرده و بسیار سمج است خصوصیات مشابه نیکل دارد کاربرد: تولید آهن ربای دائمی فولادهای ابزارسازی تند بر را سخت می‌کند.

11-1-3- منگنز (Mn): خواص: جرم مخصوص 4/7 و نقطه ذوب Cْ1250 رنگ سفید مایل به خاکستری و بسیار سخت و شکننده کاربرد: در آلیاژ نمودن فولاد مس ، فلزات سبک استفاده می‌شود 12-1-3- جیوه (Hg): خواص: 1- جرم مخصوص 5/13 و نقطه ذوب Cْ39- 2- رنگ نقره‌ای براق و در دمای محیط مایع می باشد.

3- نقطه تبخیر آن Cْ 357 بوده و بخار آن بسیار سمی است کاربرد: به دلیل انبساط حرارتی زیاد در دماسنج‌ها استفاده می‌شود.

کید جیوه‌ای، لامپ جیوه‌ای 13-1-3- نقره (Ag) خواص: جرم مخصوص 5/10 و نقطه ذوب Cْ960 رنگ سفید، نرم و فوق‌العاده انعطاف پذیر می باشد.

بیشترین قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی در بین فلزات را داراست.

کاربرد: هادیهای الکتریکی ، ارتباطات، عکاسی، منعکس کننده‌ها مس و نقره با 5 تا 10 درصد مس در سکه زنی کاربرد دارد.

آلیاژ نفره با تنگستن، مولیبدن، گرافیت، نیکل، و کادمیم در کنتاکتور الکتریکی کاربرد دارد.

آلیاژ نقره با جیوه، قلع، مس و روی به صورت ملغمه‌های دندان سازی استفاده می‌شود.

14-1-3- پلاتین (pt): جرم مخصوص 5/21 و نقطه‌ ذوب cْ1770 داراست کمترین مقاومت الکتریکی را دارد و سنگین می‌باشد.

در دمای بالا اکسید نشده و در مقابل اسیدها مقاوم است کاربرد: وسایل آزمایشگاهی شیمی، سیستم ترموکوپل، پوشش در اکستروژن الیاف شیشه مذاب، جعبه ‌اشعه X و وسایل کنترل رطوبت 2-3- فلزات غیر آهنی سبک: این فلزات جرم مخصوص تا 5 را دارا می‌باشند و دارای استحکام کمی بوده که با آلیاژ نمودن استحکام آنها را زیاد می‌کنند و برای وسایل حمل و نقل زمینی، دریایی و فضایی و ساختمانهای فلزی و لوازم خانگی کاربرد دارد.

1-2-3- آلومینیم (AL): جرم مخصوص و نقطه ذوب 658 می باشد رنگ سفید نقره ای دارد و در مقابل هوا به راحتی اکسید می شود که این اکسید بقیه فلز را در مقابل خوردگی و تأثیرات خوبی حفظ می کند.

هدایت الکتریکی آن 65% مس بوده و هدایت حرارتی زیادی دارد.

قابلیت جوشکاری، لحیمکاری، فرم کاری و براده برداری دارد.

قابلیت آلیاژ شدن داشته و اگر با مس، منگز، منیزیم آلیاژ شود سختی و استحکام آن زیاد می شود.

کاربرد: تهیه ورقهای بسیار نازک یا فویل آلومینیم با نورد کاری شمش، لوله و مفتول با پرس یا کشیدن---بیشتر با پرس کردن رفلکتورها یا منعکس کننده ها صنایع خودروسازی، کشتی و هواپیما 5- صنایع شیمیایی و غذایی 6- صنایع الکتریکی 7- صنایع بسته بندی 8- پوشش بامها و تزئینات 9- ظروف آشپزخانه 2-2-3- منیزیم Mg)): جرم مخصوص و نقطه ذوب و منبع اصلی آن آب دریا می باشد رنگ سفید نقره ای، نرم وسبکترین فلز است استحکام کم و در مقابل اکسید شدن و خوردگی مقاوم نیست به صورت پودر، براده یا مذاب به راحتی می سوزد و در هنگام ریخته گری باید تماس آن با اکسیژن قطع شود کاربرد: جذب کننده گوگرد و اکسیژن در ریخته گری2- تبدیل کربن به گرافیت کروی در چدن 3- وسایل آتش بازی4- فلاش عکاسی 5- آلیاژ نمودن آلومینیم و مس 3-2-3- بریلیم (Be): جرم مخصوص و نقطه ذوب دارد.

رنگ سفید نقره ای دارد و سخت شکننده است کاربرد : 1- آلیاژ مس 2- شمع هواپیما 3- بوته ذوب 4- پوشش منعکس کننده آینه های خورشیدی 5- مخروط دماغه موشکها 4-2-3- تیتانیم( Ti): جرم مخصوص و نقطه ذوب نقره ای مایل به خاکستری سبک و مقاوم به خوردگی و سایش و استحکام بالا دارد.

کاربرد : وسایل هواپیما، سفینه های فضایی، لوازم نظامی و جراحی – آلیاژهای تیتانیم دار ماده اصلی ساخت هواپیمای مافوق صوت است.

فصل چهارم «خوردگیها و روشهای جلوگیری از آن» تخریبی که در سطح فلزات و غیر فلزات به وجود می آید و دلیل آن هم تأثیر عوامل شیمیایی و الکترو شیمیایی است را خوردگی می‌نامند این خوردگی به عواملی چون محیط ، درجه خلوص، ساختمان ملکولی نوع تراش سطح بستگی دارد.

1-4- انواع خوردگی فلزات: 1-1-4-: خوردگی شیمیائی در اثر فعل و انفعالات ناشی از وجود اکسیژن، رطوبت هوا، اسیدها، بازها، محلول نمک‌ها ، گازها و بخارات که روی سطح فلز بوجود می‌آید قشر اکسیدی تولید می گردد.

حال اگر این قشر اکسیدی متراکم و محکم و غیر قابل نفوذ شود.

می‌تواند به صورت یک قشر محافظ عمل کند و از خوردگی بقیه فلز جلوگیری کند مثلاً قشر اکسیدی مس، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ .

در مقابل اگر این قشر اکسیدی متخلخل و قابل نفوذ باشد بقیه فلز هم دچار خوردگی می‌شود مانند: فولاد فلزاتی که در مقابل عوامل شیمیایی و الکتروشیمیایی مقاوم هستند را فلزات نجیب می نامند از مقاومترین فلزات پلاتین طلا و نقره را می‌توان نام برد.

بعضی عوامل باعث افزایش درجه خوردگی می‌شود از جمله این عوامل افزایش درجه حرارت و فشار می‌باشد.

2-1-4- خوردگیهای الکتروشیمیایی: وجود دو فلز غیرمتجانس در یک مایع محرکه (الکترولیت ) مثلاً اسید کربونیک (همان آب باران + دی اکسید کربن) یا اسید سولفوریک باعث ایجاد خوردگی در سطح فلز می‌شود.

مایع محرک می تواند محلول اسیدی یا بازی و یا نمک باشد در این حالت تشکیل یک پیل الکتریکی می دهند که الکترونها باعث ایجاد خوردگی فلز در قطب منفی می‌شود.

این نوع خوردگی معروف به الکتروشیمیایی است.

در صورتی که دو فلز غیر متناجس بدون عایق با یک الکترولیت تماس پیدا کنند نیز خوردگی تماسی بوجود می آید بنابراین برای جلوگیری از این نوع خوردگی باید فلزات غیر متجانس را با وسائلی همچون مقوا، لاک، رنگ ، کتان و غیره .

.

از هم دور نگه‌داریم و یا در انبار با فاصله از آنها نگه‌داری کنیم.

2-4- مقاومت مواد فلزی در مقابل خوردگی: فولادهای غیر آلیاژی، در مقابل خوردگی مقاومت پائینی دارند فولادهای آلیاژی نسبت به فولادهای غیرآلیاژی مقاومتر هستند.

2-2-4- فولادهای ضد زنگ، در مقابل خوردگی مقاومت دارند.

هر قدر کریستالهای سازنده فلز مشابه یکدیگر باشند و یا در جدول اختلاف سطح آنها کمتر باشد مقاومت فلز در مقابل خوردگی افزایش می‌یابد.

3-2-4- چدن، به دلیل وجود کربن آزاد به صورت گرافیت خوردگی زیاد دارد.

این کربن آزاد اگر با سایر کریستالهای موجود در چدن در یک مایع محرک قرار گیرند ولتاژ زیادی تولید می‌شود سطح چدنهای ریخته‌گری شده مقاومتر از سطح چدن براده برداری شده است.

4-2-4- مس: در مقابل خوردگی بسیار مقاوم است.

در مجاورت هوا قشر نازکی از اکسید و کربنات مس تشکیل می‌شود که زنگار گفته می‌شود و نوعی محافظ برای فلزات دیگر می باشد.

5-2-4- آلیاژهای مس و روی (برنج) ، مقاومت کمتری نسبت به مس خالص دارند در مقابل خوردگی.

6-2-4- آلومینیوم خالص، سطح آلومینیوم در مجاورت هوا با اکسیژن ترکیب شده و قشری از اکسید آلومینیوم را به وجود می ‌آورد که از تغییر فلزات محافظت می کنند.

7-2-4- آلیاژهای آلومینیوم، اگر مس نیز داشته باشد مقاوم آن نسبت به خوردگی پائین می‌آید مانند (Alcu mg) ولی در صورتی که مس در آن نباشد مقاوم آن در مقابل خورگی بیشتر می‌شود.

(Almgsi) سطوح صاف در مقابل خوردگی قویتر هستند.

3-4- محافظت فلزات در مقابل خوردگی: برای جلوگیری از خوردگی فلزات از دو روش روکشهای غیرفلزی و روکشهای فلزی استفاده می کنند.

در حقیقت در این روش از تماس فلز با مواد خورنده جلوگیری می شود.

1-3-4- روکش‌های غیرفلزی: مواد محافظ روغنی، وسایل اندازه‌گیری سطوح اصطکاکی و پیچها و پین‌ها که باید سطوح براقی دا شته باشند، اگر محافظت در مقابل اکسید شدن در زمان کم مد نظر باشد می توان از مواد روغنی استفاده کرد.

این مواد روغنی نباید اسیدی در خود داشته باشند از این رو از روغنها و گریسهای معدنی، موم و یا بی تومنها (نوعی قیر) استفاده می‌شود.

رنگ‌کاری از رنگهای روغنی، رنگهای لاکی و رنگهای صمغی مصنوعی جهت پوشش فلزات استفاده می‌شود.

وظیفه آن حفاظت از سطح فلز در مقابل تأثیرات شیمیایی و الکترو شیمیایی می‌باشد.

در صورت استفاده از رنگهای روغنی، این رنگها لایه‌ای را تشکیل می دهند که از رنگ زدگی جلوگیری می کند.

به همین دلیل از محلول سرنج در روغن کتان استفاده می‌شود.

روکشهای پلاستیکی: در مقابل خوردگی محافظت نموده و عایق الکتریسیته نیز هستند و قشر ضخیم‌تری نسبت به رنگ بوجود می‌آورند.

برای جلوگیری از خوردگی ورقها، لوله‌ها و مخازن از پوشش قیر نیز استفاده می‌شود.

برای انتقال روکش پلاستیکی به فلز از روشهای ریختن روی کار، پاشیدن شعله‌ای و روش الکترواستاتیکی استفاده می‌شود.

ریختن روی کار، پودر بسیار نرمی از مواد مصنوعی به همراه ازت یا هوای فشرده داخل مخزنی جریان دارد و سپس قطعه کار که به اندازه Cْ250 تا 350 گرم شده است را داخل مخزن نموده و سپس سرد می کنند در این صورت قشر نازکی از ماده مصنوعی روی فلز قرار می گیرد.

پاشیدن شعله‌ای: سطح قطعه کار را از چربی تمیز کرده و کمی خشن می‌کنند آنگاه به وسیله پیستوله مخصوص پودر مواد مصنوعی پاشیده می‌شود.

سپس به وسیله شعله گرم می‌کنند در این حالت قشری به قابلیت 5/0 تا 1 میلیمتری روی کار به وجود می‌آید.

ماده مصنوعی باید کاملیت پودر شدن را داشته باشد و بعد از ذوب شدن رقیق گردد.

از این رو باید از موادی همچون پلی اتیلن‌ها پلی اسیدها، اکریل گلاس، پلی تترافلوراتیلن استفاده کرد تا خصوصیات بالا روش دیگری برای روکش نمودن فلزات: ورقهای نازکی از مواد مصنوعی مانند : پل وینیل کلراید (PVC) و پلی اسید به کمک غلطک زدن می‌باشد لعاب دادن: ماده لعاب از پودر شیشه می‌باشد که ترکیبی از کواتر فلدسپات و خاک رس می‌باشد در حالیکه از مواد رنگی نیز می توان استفاده کرد.

در این حالت با پاشیدن بر روی سطح قطعه یا غوطه ور کردن قطعه داخل ماده لعاب و حرارت دادن از 600 تا 1000 درجه سانتیگراد قشر شفاف و سختی بوجود می‌آید که در مقابل حرارت و عوامل شیمیایی مقاوم بوده ولی شکننده است که در وسایل خانگی و وسایل شیمیایی فولادی استفاده می‌شود.