هشت ماده فلزی رایج
1 چدن - سیالیت
پوشش های فاضلاب به قدری بخش نامحسوس محیط روزمره ما هستند که افراد کمی به آنها توجه می کنند. دلیل اینکه چدن دارای چنین طیف وسیع و گسترده ای از کاربردها است، عمدتاً به دلیل سیالیت عالی و سهولت ریخته گری آن به اشکال مختلف پیچیده است. چدن در واقع نامی است که به ترکیبی از عناصر از جمله کربن، سیلیکون و آهن داده شده است. هرچه محتوای کربن بیشتر باشد، ویژگی های جریان در هنگام ریخته گری بهتر است. کربن در اینجا به دو صورت گرافیت و کاربید آهن وجود دارد.
وجود گرافیت در چدن به پوشش های فاضلاب مقاومت سایش عالی می دهد. زنگ به طور کلی فقط در بیرونی ترین لایه ظاهر می شود، بنابراین معمولا جلا داده می شود. با این حال، هنوز اقدامات خاصی برای جلوگیری از زنگ زدگی در فرآیند ریخته گری وجود دارد، یعنی لایه ای از روکش آسفالتی به سطح ریخته گری اضافه می شود و آسفالت برای جلوگیری از زنگ زدگی به داخل منافذ روی سطح چدن نفوذ می کند. فرآیند سنتی تولید مواد ریختهگری شن و ماسه در حال حاضر توسط بسیاری از طراحان در زمینههای جدیدتر و جالبتر استفاده میشود.
خواص مواد: سیالیت عالی، هزینه کم، مقاومت در برابر سایش خوب، انقباض کم انجماد، بسیار شکننده، مقاومت فشاری بالا، ماشین کاری خوب.
کاربردهای معمول: چدن صدها سال است که در زمینه هایی مانند ساختمان ها، پل ها، اجزای مهندسی، ظروف خانگی و آشپزخانه استفاده می شود.
2 فولاد ضد زنگ - عشق ضد زنگ
فولاد ضد زنگ آلیاژی است که از ترکیب کروم، نیکل و برخی عناصر فلزی دیگر در فولاد ساخته می شود. ویژگی عدم زنگ زدگی آن از کروم موجود در آلیاژ ناشی می شود. کروم یک لایه اکسید کروم سفت و خود ترمیم شونده را روی سطح آلیاژ تشکیل می دهد که با چشم غیرمسلح ما نامرئی است. نسبت فولاد ضد زنگ و نیکل که معمولاً به آن اشاره می کنیم، به طور کلی 18:10 است. اصطلاح "فولاد ضد زنگ" صرفاً به یک نوع فولاد ضد زنگ اشاره نمی کند، بلکه به بیش از صد نوع فولاد ضد زنگ صنعتی اشاره دارد و هر فولاد ضد زنگ توسعه یافته عملکرد خوبی در زمینه کاربرد خاص خود دارد.
در آغاز قرن بیستم، فولاد ضد زنگ در زمینه طراحی محصول معرفی شد و طراحان محصولات جدید زیادی را پیرامون چقرمگی و خواص ضد خوردگی آن توسعه دادند که شامل زمینههای بسیاری بود که قبلاً هرگز درگیر آن نبودند. این سری از تلاش های طراحی بسیار انقلابی است. به عنوان مثال، برای اولین بار در صنعت پزشکی، دستگاه هایی که پس از استریل کردن قابل استفاده مجدد هستند، ظاهر شدند.
فولاد ضد زنگ به چهار نوع اصلی تقسیم می شود: آستنیتی، فریتی، فریتی آستنیتی (کامپوزیت)، مارتنزیتی. فولاد ضد زنگ مورد استفاده در وسایل خانه اساسا آستنیتی است.
خواص مواد: مراقبت های بهداشتی، ضد خوردگی، درمان سطح خوب، استحکام بالا، می تواند با تکنیک های مختلف پردازش تشکیل شود و فرآیند سرد دشوار است.
استفاده معمولی: در میان فولادهای زنگ نزن رنگ اصلی رایج، فولاد زنگ نزن آستنیتی مناسب ترین ماده رنگ آمیزی است که می تواند ظاهر و شکل رنگ رضایت بخشی را به دست آورد. فولاد ضد زنگ آستنیتی عمدتاً در مصالح ساختمانی تزئینی، محصولات خانگی، لوله های صنعتی و سازه های ساختمانی استفاده می شود. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی عمدتاً برای ساخت چاقو و تیغه های توربین استفاده می شود. فولاد ضد زنگ فریتی در برابر خوردگی مقاوم است و عمدتاً در ماشین های لباسشویی بادوام و در قطعات دیگ بخار استفاده می شود. فولاد ضد زنگ کامپوزیت دارای مقاومت در برابر خوردگی قوی تری است، بنابراین اغلب در محیط های تهاجمی استفاده می شود.
3 روی - 730 پوند در طول عمر
روی، نقره ای و خاکستری مایل به آبی، سومین فلز غیرآهنی پرمصرف بعد از آلومینیوم و مس است. آماری از اداره معادن ایالات متحده نشان می دهد که یک فرد به طور متوسط در طول زندگی خود در مجموع 331 کیلوگرم روی مصرف می کند. روی نقطه ذوب بسیار پایینی دارد، بنابراین یک ماده ریختهگری ایدهآل است.
ریخته گری روی در زندگی روزمره ما بسیار متداول است: مواد زیر سطح دستگیره درها، شیرآلات، قطعات الکترونیکی و غیره. روی دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی است، که باعث می شود یکی دیگر از اساسی ترین عملکردها، یعنی به عنوان یک ماده پوشش سطحی برای فولاد را داشته باشد. علاوه بر عملکردهای فوق، روی نیز یک ماده آلیاژی است که با مس ترکیب می شود و برنج را تشکیل می دهد. خواص ضد خوردگی آن فقط برای پوشش های سطح فولادی اعمال نمی شود - بلکه به تقویت سیستم ایمنی بدن انسان نیز کمک می کند.
خواص مواد: مراقبت های بهداشتی، ضد خوردگی، ریخته گری عالی، ضد خوردگی عالی، استحکام بالا، سختی بالا، مواد خام ارزان قیمت، نقطه ذوب پایین، مقاومت در برابر خزش، تشکیل آسان آلیاژها با فلزات دیگر، مراقبت های بهداشتی، در دمای اتاق شکننده ، انعطاف پذیر در حدود 100 درجه سانتیگراد.
استفاده معمولی: اجزای محصول الکترونیکی. روی یکی از مواد آلیاژی است که برنز را تشکیل می دهد. روی همچنین دارای خواص بهداشتی و ضد خوردگی است. علاوه بر این، روی همچنین در مواد سقف، دیسک های حکاکی عکس، آنتن های تلفن همراه و دستگاه های شاتر در دوربین ها استفاده می شود.
4 آلومینیوم (Al) - یک ماده مدرن
در مقایسه با طلا، که برای 9،000 سال مورد استفاده قرار گرفته است، آلومینیوم، این فلز سفید مایل به آبی، تنها می تواند به عنوان یک نوزاد در میان مواد فلزی در نظر گرفته شود. آلومینیوم بیرون آمد و در اوایل قرن 18 نامگذاری شد. برخلاف سایر عناصر فلزی، آلومینیوم در طبیعت به شکل عناصر فلزی مستقیم وجود ندارد، بلکه از بوکسیت حاوی 50 درصد آلومینا (که به نام بوکسیت نیز شناخته می شود) استخراج می شود. آلومینیوم در این شکل معدنی نیز یکی از فراوان ترین عناصر فلزی در سیاره ما است.
هنگامی که فلز آلومینیوم برای اولین بار ظاهر شد، بلافاصله در زندگی مردم اعمال نشد. بعدها، دسته ای از محصولات جدید با هدف عملکردها و ویژگی های منحصر به فرد آن به تدریج عرضه شد و این ماده با فناوری پیشرفته به تدریج بازار گسترده و گسترده تری به دست آورد. اگرچه سابقه کاربرد آلومینیوم نسبتاً کوتاه است، تولید محصولات آلومینیومی موجود در بازار به مراتب از مجموع سایر محصولات فلزات غیرآهنی فراتر رفته است.
خواص مواد: انعطاف پذیر و پلاستیک، آسان برای ساخت آلیاژها، نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی، انتقال آسان الکتریسیته و گرما، و قابل بازیافت.
کاربردهای معمولی: اسکلت خودرو، قطعات هواپیما، ظروف آشپزخانه، بسته بندی و مبلمان. آلومینیوم همچنین اغلب برای تقویت برخی از سازه های ساختمانی بزرگ استفاده می شود، مانند مجسمه کوپید در سیرک پیکادیلی در لندن و بالای ساختمان اتومبیل کرایسلر در نیویورک، که همه آنها با آلومینیوم تقویت شده اند.
5 آلیاژ منیزیم - طراحی زیبایی شناسی فوق العاده نازک
منیزیم یک فلز غیرآهنی بسیار مهم است. سبک تر از آلومینیوم است و می تواند آلیاژهای با استحکام بالا را با فلزات دیگر تشکیل دهد. آلیاژهای منیزیم دارای وزن مخصوص سبک، استحکام ویژه و سختی ویژه بالا، هدایت حرارتی خوب و کاهش میرایی خوب هستند. عملکرد محافظ شوک و الکترومغناطیسی، پردازش و قالب گیری آسان، بازیافت آسان و مزایای دیگر. اما مدتهاست که به دلیل قیمت بالا و محدودیتهای فنی، منیزیم و آلیاژهای منیزیم فقط به مقدار کم در صنایع هوایی، هوافضا و نظامی استفاده میشوند، به همین دلیل به آنها «فلزات نجیب» میگویند. منیزیم در حال حاضر سومین ماده بزرگ مهندسی فلز پس از فولاد و آلومینیوم است و به طور گسترده در هوا فضا، خودرو، الکترونیک، ارتباطات سیار، متالورژی و سایر زمینه ها استفاده می شود. می توان انتظار داشت که اهمیت فلز منیزیم در آینده به دلیل افزایش هزینه های تولید سایر فلزات ساختاری بیشتر شود.
نسبت آلیاژ منیزیم 68 درصد آلیاژ آلومینیوم، 27 درصد آلیاژ روی و 23 درصد فولاد است. اغلب در قطعات خودرو، پوسته های محصولات 3C، مصالح ساختمانی و غیره استفاده می شود.
مقاومت خوردگی آلیاژ منیزیم 8 برابر فولاد کربنی، 4 برابر آلیاژ آلومینیوم و بیش از 10 برابر پلاستیک است. مقاومت در برابر خوردگی آن در بین آلیاژها بهترین است. آلیاژهای متداول منیزیم غیر قابل اشتعال هستند، به ویژه هنگامی که در قطعات خودرو و موتور سیکلت و مصالح ساختمانی استفاده می شود، که می تواند از احتراق فوری جلوگیری کند. بیشتر مواد خام منیزیم از آب دریا استخراج می شود، بنابراین منابع آن پایدار و کافی است.
خواص مواد: ساختار سبک وزن، استحکام بالا و مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر خوردگی عالی، هدایت حرارتی خوب و محافظ الکترومغناطیسی، غیر قابل اشتعال خوب، مقاومت در برابر حرارت ضعیف و بازیافت آسان.
کاربرد معمولی: به طور گسترده در هوا فضا، خودرو، الکترونیک، ارتباطات سیار، متالورژی و سایر زمینه ها استفاده می شود.
6 برنز - دوست مرد
مس یک فلز فوق العاده همه کاره است که ارتباط نزدیکی با زندگی ما دارد. بسیاری از ابزار و سلاح های اولیه بشریت از مس ساخته شده بودند. نام لاتین آن «کوپروم» از محلی به نام قبرس که جزیره ای غنی از منابع مس است، گرفته شده است. مردم از مخفف نام جزیره Cu برای نامگذاری این ماده فلزی استفاده کردند، بنابراین مس نام رمز فعلی را دارد.
مس نقش بسیار مهمی در جامعه مدرن ایفا می کند: به طور گسترده در سازه های معماری، به عنوان حاملی برای انتقال برق استفاده می شود و هزاران سال است که توسط مردم فرهنگ های مختلف به عنوان ماده خام برای تزئینات بدن استفاده می شود. این فلز چکش خوار نارنجی-قرمز با ما تکامل یافته است، از آغاز ساده اش در رمزگشایی انتقال تا نقش محوری آن در برنامه های پیچیده ارتباطات مدرن. مس یک رسانای عالی است و بعد از نقره از نظر رسانایی الکتریکی در رتبه دوم قرار دارد. از منظر تاریخچه زمانی افرادی که از مواد فلزی استفاده میکردند، مس فلزی است که بعد از طلا بیشترین استفاده را توسط انسان داشته است. این تا حد زیادی به این دلیل است که استخراج مس آسان است و صنعت مس به راحتی از مس جدا می شود.
خواص مواد: مقاومت در برابر خوردگی بسیار خوب، هدایت حرارتی عالی، هدایت الکتریکی، سخت، انعطاف پذیر، انعطاف پذیر، اثر منحصر به فرد پس از پرداخت.
مصارف معمولی: سیم های برق، سیم پیچ موتور، مدارهای چاپی، مواد سقف، مواد لوله کشی، مواد گرمایشی، جواهرات، ظروف پخت و پز. همچنین یکی از مواد آلیاژی اصلی برای ساخت برنز است.
7 کروم - اتمام بالا
رایج ترین شکل کروم در فولاد ضد زنگ به عنوان یک عنصر آلیاژی برای افزایش سختی فولاد ضد زنگ استفاده می شود. فرآیندهای آبکاری کروم به طور کلی به سه نوع تقسیم می شوند: آبکاری تزئینی، آبکاری کروم سخت و آبکاری کروم سیاه. آبکاری کروم به طور گسترده در زمینه مهندسی استفاده می شود. روکش کروم تزئینی معمولاً به عنوان بیرونی ترین لایه در قسمت بیرونی لایه نیکل استفاده می شود. آبکاری دارای اثر پولیش آینه مانند ظریف و ظریف است. به عنوان یک فرآیند پس از عملیات تزئینی، ضخامت روکش کروم تنها 0.006 میلی متر است. هنگام برنامه ریزی برای استفاده از فرآیند آبکاری کروم، خطرات این فرآیند باید به طور کامل در نظر گرفته شود. روند جایگزینی آب کروم تزئینی شش ظرفیتی با آب کروم سه ظرفیتی روز به روز آشکارتر می شود، زیرا اولی بسیار سرطان زا است، در حالی که دومی نسبتاً کمتر سمی است.
خواص مواد: پرداخت بسیار بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی، سخت و بادوام، تمیز کردن آسان، ضریب اصطکاک کم.
کاربردهای معمول: روکش کروم تزئینی ماده پوشش دهنده بسیاری از اجزای خودرو از جمله دستگیره درها و سپرها است. علاوه بر این، کروم در قطعات دوچرخه، شیرهای حمام و مبلمان، ظروف آشپزخانه، ظروف غذاخوری و غیره نیز استفاده می شود. آبکاری کروم سخت بیشتر در زمینه های صنعتی استفاده می شود، از جمله حافظه دسترسی تصادفی در بلوک های کنترل کار، اجزای موتور جت، قالب های پلاستیکی، و کمک فنر. آبکاری کروم سیاه عمدتاً برای تزئین آلات موسیقی و استفاده از انرژی خورشیدی استفاده می شود.
8 تیتانیوم - سبک و قوی
تیتانیوم یک فلز بسیار خاص است که از نظر بافت بسیار سبک و در عین حال بسیار محکم و مقاوم در برابر خوردگی است و رنگ خود را تا آخر عمر در دمای اتاق حفظ می کند. نقطه ذوب تیتانیوم مشابه نقطه ذوب پلاتین است، بنابراین اغلب در قطعات دقیق هوافضا و نظامی استفاده می شود. پس از افزودن جریان الکتریکی و عملیات شیمیایی، رنگ های مختلفی تولید می شود. تیتانیوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی اسیدی و قلیایی دارد. تیتانیوم غوطه ور در "آکوا رژیا" برای چندین سال هنوز براق و درخشان است. اگر تیتانیوم به فولاد ضد زنگ اضافه شود، تنها حدود یک درصد اضافه می شود که مقاومت در برابر زنگ زدگی را تا حد زیادی بهبود می بخشد.
تیتانیوم دارای ویژگی های عالی مانند چگالی کم، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی است. چگالی آلیاژ تیتانیوم نصف فولاد و استحکام تقریباً برابر با فولاد است. تیتانیوم در برابر دمای بالا و دمای پایین مقاوم است. می تواند استحکام بالایی را در محدوده دمایی وسیعی از -253 درجه تا 500 درجه حفظ کند. این مزایا دقیقاً همان چیزی است که فلز فضایی باید داشته باشد. آلیاژهای تیتانیوم مواد خوبی برای ساخت محفظههای موتور موشک، ماهوارههای مصنوعی و فضاپیماها هستند و به عنوان فلزات فضایی شناخته میشوند.
تیتانیوم یک فلز خالص است. به دلیل "خالص" فلز تیتانیوم، هیچ واکنش شیمیایی در تماس مواد با آن رخ نخواهد داد. به این معنا که تیتانیوم چون مقاومت در برابر خوردگی و پایداری بالایی دارد پس از تماس طولانی مدت با افراد بر ذات خود تأثیری نمی گذارد، بنابراین باعث ایجاد حساسیت در انسان نمی شود. این تنها چیزی است که هیچ تاثیری بر اعصاب خودمختار و ذائقه انسان ندارد. فلزات به عنوان "فلزات بیوفیلیک" شناخته می شوند.
بزرگترین نقطه ضعف تیتانیوم این است که تصفیه آن دشوار است. این عمدتا به این دلیل است که تیتانیوم می تواند با اکسیژن، کربن، نیتروژن و بسیاری از عناصر دیگر در دماهای بالا ترکیب شود.
خواص مواد: استحکام بسیار بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی به نسبت وزن، کار سخت به سرد، جوش پذیری خوب، حدود 40 درصد سبک تر از فولاد، 60 درصد سنگین تر از آلومینیوم، رسانایی الکتریکی کم، نرخ انبساط حرارتی پایین، نقطه ذوب بالا.
کاربردهای معمولی: چوب گلف، راکت تنیس، لپتاپ، دوربین، چمدان، ایمپلنتهای جراحی، اسکلت هواپیما، وسایل شیمیایی و تجهیزات دریایی. علاوه بر این، تیتانیوم به عنوان رنگدانه سفید برای کاغذ، نقاشی و پلاستیک نیز استفاده می شود.
فرآیند تصفیه سطح فلز
1. مقدمه ای بر فرآیند تصفیه سطح
فرآیند استفاده از فیزیک، شیمی، متالورژی و عملیات حرارتی مدرن برای تغییر وضعیت و خواص سطح قطعه، به طوری که بتوان آن را به طور بهینه با مواد هسته برای دستیابی به الزامات عملکرد از پیش تعیین شده ترکیب کرد، فرآیند تصفیه سطح نامیده می شود. .
نقش عملیات سطحی:
(1) بهبود مقاومت در برابر خوردگی سطح و مقاومت در برابر سایش، کاهش سرعت، حذف و تعمیر تغییرات و آسیب سطح مواد؛
(2) کاری کنید که مواد معمولی سطوحی با عملکردهای ویژه به دست آورند.
(3) صرفه جویی در انرژی، کاهش هزینه ها و بهبود محیط زیست.
2. طبقه بندی فرآیندهای تصفیه سطح فلز
تصویر
در کل می توان آن را به 4 دسته تقسیم کرد: فناوری اصلاح سطح، فناوری آلیاژسازی سطح، فناوری پوشش تبدیل سطح و فناوری پوشش سطح.
1. فن آوری اصلاح سطح
1. کوئنچ سطح
کوئنچ سطحی به یک روش عملیات حرارتی اطلاق می شود که از حرارت دادن سریع برای صاف کردن لایه سطحی استفاده می کند و سپس آن را خاموش می کند تا سطح قطعه را بدون تغییر در ترکیب شیمیایی و ساختار هسته فولاد تقویت کند.
روش های اصلی خاموش کردن سطح، خاموش کردن با شعله و گرمایش القایی است. منابع گرمایی رایج شعله هایی مانند اکسی استیلن یا اکسی پروپان هستند.
2. تقویت سطح لیزر
تقویت سطح لیزری استفاده از یک پرتو لیزر متمرکز برای شلیک به سطح قطعه کار، گرم کردن مواد بسیار نازک روی سطح قطعه کار تا دمای بالاتر از دمای انتقال فاز یا نقطه ذوب در مدت زمان بسیار کوتاه و خنک کردن آن است. زمان بسیار کوتاهی برای سفت شدن سطح قطعه کار تقویت می شود.
تصویر
تقویت سطح لیزر را می توان به درمان تقویت تبدیل فاز لیزری، درمان آلیاژی سطح لیزر و درمان روکش لیزری تقسیم کرد.
تصویر
ناحیه متاثر از حرارت تقویت سطح لیزر کوچک است، تغییر شکل کوچک است و عملیات راحت است. این عمدتا برای قطعات تقویت شده محلی مانند قالب های خالی، میل لنگ، بادامک، میل بادامک، میل اسپلین، ریل های راهنمای ابزار دقیق، ابزار فولادی پرسرعت، چرخ دنده ها و موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود. آستر سیلندر و غیره
3. گلوله پینینگ
شات پینینگ فناوری است که تعداد زیادی پرتابه پرسرعت را روی سطح قطعه میپاشد، درست مانند چکشهای کوچک بیشماری که سطح فلز را میکوبند، به طوری که سطح و زیرسطح قطعه دچار تغییر شکل پلاستیکی خاصی برای رسیدن به استحکام میشود.
تصویر
اثر:
(1) بهبود استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی قطعات؛
(2) برای مات کردن سطح و رسوب زدایی استفاده می شود.
(3) تنش پسماند قطعات ریخته گری، آهنگری و جوشکاری و غیره را از بین ببرید.
4. نورد
نورد استفاده از غلتک ها یا غلتک های سخت برای فشار دادن روی سطح قطعه کار دوار در دمای اتاق و حرکت در امتداد جهت ژنراتیکس برای تغییر شکل پلاستیکی و سخت شدن سطح قطعه کار برای به دست آوردن یک سطح یا سطح دقیق، صاف و مستحکم است. درمان با الگوهای خاص مهارت.
تصویر
کاربرد: قطعاتی با اشکال نسبتاً ساده مانند سطوح استوانه ای، سطوح مخروطی و صفحات.
5. نقاشی
سیم کشی به این معنی است که فلز تحت تأثیر نیروی خارجی مجبور به عبور از قالب می شود، سطح مقطع فلز فشرده می شود و سطح مقطع مورد نیاز به دست می آید.
