فلزات آهنی و آلیاژهای آهن

فلزات و آلیاژهای آهنی موادی بر پایه آهن هستند که در طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. آهن فلزی نرم و نقره ای است که چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. آهن خالص از طریق ذوب به دست نمی آید، اما مقادیر کم ناخالصی می تواند آهن را چندین برابر قوی تر از آنچه در شکل خالص وجود دارد، کند. ترکیبات اکسید آهن، هنگامی که با پودر آلومینیوم مخلوط می شوند ، برای ایجاد واکنش های ترمیت برای فرآیندهای جوشکاری و خالص سازی استفاده می شوند.

آلیاژها و مواد آهن

انواع مختلفی از آلیاژهای حاوی آهن وجود دارد. برخی از مهمترین آنها عبارتند از فولادهای کربنی ، فولادهای آلیاژی، فولادهای ضد زنگ ، فولادهای ابزار ، چدن و ​​فولاد ماراژینگ.

فولادهای کربنی فولادهایی هستند که افزودنی اصلی آلیاژی در آنها کربن است. فولاد ملایم به دلیل هزینه کم رایج ترین است. نه شکننده است و نه انعطاف پذیر، استحکام کششی نسبتاً کمی دارد و چکش خوار است. سختی سطح را می توان از طریق کربورسازی افزایش داد. فولادهای پرکربن دارای محتوای کربن بالاتری هستند که به قیمت شکل‌پذیری، استحکام بسیار بالاتری را فراهم می‌کند.

فولادهای آلیاژی، فولادهایی (آهن و کربن) هستند که برای بهبود خواص با فلزات دیگر آلیاژ می شوند. متداول ترین فلزات در فولادهای کم آلیاژ مولیبدن، کروم و نیکل برای بهبود جوش پذیری، شکل پذیری، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی هستند.

فولادهای ضد زنگ فولادهایی هستند که حداقل 10 درصد کروم دارند. درجات زیادی از فولاد ضد زنگ وجود دارد، اما رایج ترین گرید مورد استفاده برای کاربردهای معمولی مقاوم در برابر خوردگی، نوع 304 است که با نام 18-8 نیز شناخته می شود. اصطلاح 18-8 به مقدار کروم (18٪) و نیکل (8٪) ترکیب شده با آهن و سایر عناصر در مقادیر کمتر اشاره دارد. روکش فلز با عددی از 3 تا 8 نشان داده می شود که 3 خشن ترین و 8 یک روکش آینه مانند است. سایر مشخصاتی که باید در نظر بگیرید شامل بافت و پوشش است.

فولادهای ابزار ، فولادهای خاصی هستند که برای تبدیل شدن به ابزار طراحی شده اند. آنها برای چقرمگی، مقاومت در برابر سایش، توانایی نگه داشتن لبه برش و/یا مقاومت در برابر تغییر شکل در دماهای بالا شناخته شده اند. سه نوع فولاد ابزار موجود عبارتند از فولادهای کار سرد مورد استفاده در محیط های با دمای عملیاتی پایین، فولادهای کار گرم مورد استفاده در دماهای بالا و فولادهای با سرعت بالا که قادر به مقاومت در برابر دماهای بالاتر هستند که به آنها توانایی برش در سرعت های بالاتر را می دهد.

چدن یک آلیاژ آهن است که از آهن خام به دست می آید که با کربن و سیلیکون آلیاژ شده است. کربن در مقادیری که بیش از حد حلالیت در آهن است به مذاب پایه اضافه می شود و به صورت ذرات گرافیت رسوب می کند. سیلیکون به مذاب اضافه می شود تا گرافیت را هسته کند که خواص چدن را بهینه می کند. اغلب به عنوان یک فلز ارزان، کثیف و شکننده رد می شود. امروزه چدن به دلیل قابلیت ماشینکاری، وزن سبک، استحکام، مقاومت در برابر سایش و خواص میرایی، مورد توجه و استفاده بیشتری قرار گرفته است.

فولادهای ماراژینگ آلیاژهای آهن نیکل بدون کربن با افزودن کبالت، مولیبدن، تیتانیوم و آلومینیوم هستند. اصطلاح ماریجینگ از مکانیزم تقویتی مشتق شده است که تبدیل آلیاژ به مارتنزیت با سخت شدن سن بعدی است. با استحکام تسلیم بین 1400 تا 2400 مگاپاسکال، فولادهای ماراژینگ در دسته مواد بسیار با مقاومت قرار دارند. استحکام بالا با خواص چقرمگی عالی و جوش پذیری ترکیب شده است.

مشخصات

انتخاب آلیاژهای فلزی نیازمند تجزیه و تحلیل ابعاد و مشخصات مورد نظر است. ابعادی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

• قطر بیرونی (OD)

• قطر داخلی (ID)

• طول کلی

• ضخامت کلی

سایر مشخصات مهم (بر اساس کاربرد) شامل شکل محصول، استحکام کششی، استحکام تسلیم، نقطه ذوب، هدایت، مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و چکش خواری است. این خواص بر اساس روش شکل دهی و ترکیب آلیاژ متفاوت است.

کاربرد ها

فلزات و آلیاژهای آهنی در کاربردهای بی‌شماری به عنوان مصالح ساختمانی، تجهیزات پزشکی، ابزار، هسته‌های مغناطیسی ، سیم‌ها و در زمینه‌های هوافضا، نظامی و پزشکی استفاده می‌شوند.

منبع:

https://www.globalspec.com/

وکی پدیا