1-    آهن

تولید آهن از سنگ معدن صورت می‌گیرد. آهن به شكل طبیعی بصورت تركیب شیمیایی با اكسیژن، گوگرد و سیلسیم (سنگ آهن) وجود دارد. این تركیب را باید احیای شیمیایی كرد تا آهن عنصری تولید شود.

فرآیند احیا شیمیایی یا پالایش، در كوره های بلند انجام می شود. در آنجا سنگ آهن خرد شده با كك و آهك مخلوط شده و هوای گرم را با فشار درون كوره عبور می دهند تا واكنش شیمیایی سریعتر انجام شود.

كك علاوه بر تامین گرمای احتراق فرآیند پالایش، با اكسیژن سنگ معدن تركیب شده و اكسیدهای كربنی ایجاد می كند تا اكسید آهن را به شكل آهن عنصری احیا كند.

فلز مذاب كوره بلند در درون قالب‌هایی ریخته‌شده تا منجمد شود. این فرآورده چدن خام نام دارد.

 

2-    چدن

خانواده‌ای از فلزات كه بطور معمول  2تا 4 درصد وزنی كربن و قدری سیلسیم دارد. تفاوت انواع چدن در كربن آنهاست. انواع آن عبارتند از:

-          چدن خاكستری، دارای پولك های گرافیتی است.

کاربردها، مزایا و معایب آن، 

     ریخته گری پوسته موتور خودرو

      ماشین‌كاری راحت

     عدم كاربرد در خم‌كاری

-          چدن سفید

-          چدن چکش‌خار، دارای گوی‌های گرافیتی است.

-          چدن داکتیل، دارای گره‌های گرافیتی است.

-         چدن با گرافیت فشرده

 

3-   فولاد

فولادها نیز آلیاژ آهن و كربن هستند ولی میزان كربن آنها كمتر از چدن است.

معمولا فولادها را در كوره اجاق گاز یا كانورتور اكسیژن قلیایی تولید می كنند.

در هر دو فرآیند كربن موجود در آلیاژ در اثر سوختن با اكسیژن كاهش می‌یابد.

مبنای ساخت فولاد سیستم دوتایی آهن - كاربید آهن است.

 

4-   فریت و آستنیت

آهن خالص به دو شکل وجود دارد:

-          در دمای اتاق فریت یا آهن آلفا، شكل پایدار آهن است. ساختار بلوری فریت مكعبی مركزپر است.

-          در دمای بالاتر آستنیت یا آهن گاما با ساختار بلوری مكعبی با وجوه مركزپر، شكل پایدار آهن است.

 

5-   فولادهای میان‌کربن

فولاد حاوی 4 درصد وزنی كربن را در نظر بگیرید كه تا دمای 1000 درجه سانتیگراد گرم و سپس تا دمای اتاق سرد شود. در دمای حدود 727 درجه سانتیگراد، مقدار فریت و آستنیت تقریبا برابر است. بعد از 727 درجه سانتیگراد آستنیت به سمنتیت و فریت تجزیه می شود. اگر فولاد مذكور كاملا سرد شود شامل مناطقی از فریت و چدن سفید می‌شود.

 

6-   فولادهای کم‌کربن یا پرکربن

فولادهای کم‌کربن با کمتر از 0.2 درصد وزنی کربن برای ساخت فرآورده‌هایی مانند ورق‌های نوردشده مورد مصرف در بدنه اتومبیل استفاده می‌شود. این فولادها را می‌توان خم کرد.

فولادهای پر کربن که حدود 0.8 درصد وزنی کربن دارند حاوی مقادیر زیادی کاربیل هستند، در نتیجه بسیار سخت و بادوام هستند. برای ساخت فرآورده‌هایی مانند ریل راه‌آهن از این فولادها استفاده می‌شود.

 

7-   مارتنزیت

با سرد كردن سریع آستنیت حاوی كربن، فرصت تشكیل چدن سفید وجود ندارد و نوعی ساختار مركزپر تغییر ‌یافته ایجاد می‌شود كه در آن اتم كربن بصورت محلول باقی می‌ماند. این حالت همان مارتنزیت است.

مارتنزیت بسیار سخت و ترد است و مقاومت به ضربه بسیار پایینی دارد.

سخت كردن قطعات یا همان سرد كردن سریع را می‌توان بصورت موضعی انجام داد. مثلا برای سخت كردن ابزارهایی مانند قلم و گوه كه لبه كار باید بسیار سخت باشد ولی مقاومت ابزار در برابر ضربه حفظ شود، می‌توان از سخت كردن موضعی نوك ابزار استفاده كرد.

 

 

8-   فولادهای آلیاژی

برای تولید فولادهای زنگ نزن كه به سبب مقاومت زیاد در مقابل خوردگی شهرت دارند مقدار زیادی (10 تا 20 درصد وزنی) كرم و نیكل بكار می‌رود.

مقادیر زیاد عناصر آلیاژی می‌توانند فاز آستنیت را پایدار كنند، بطوری كه حتی در حرارت اتاق نیز پایدارباشد.

 

9-   آلومینیوم

انرژی مورد نیاز برای تبدیل اكسید آلومینیوم به آلومینیوم فلزی (احیاء كردن) آنقدر بالاست كه از اكسایش ایجاد نمی‌شود. بنابراین باید از روشهای الكتروشیمیایی استفاده كرد.

در این فرآیند، جریان برق را از نمكهای مذاب آلومینیوم با دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد عبور می‌دهند و آلومینیوم خالص روی یكی از الكترودها می‌نشیند.

آلومینیوم مقاومت بالایی در مقابل خوردگی دارد.

آلومینیوم نسبت به فلزات دیگر سبك تر است.

از نظر شیمیایی بسیار فعال است.

اكسید آن كه به سرعت در هوا تشكیل می‌شود ئ باعث محافظت از خوردگی بقیه زیر لایه‌ها می‌گردد. این رفتار نقطه مقابل رفتار آهن است كه اكسید آن بصورت لایه‌ای یا ورقه‌ای از روی آن جدا شده و زیر لایه‌ها همواره در معرض خوردگی هستند.

آلیاژهای آلومینیوم به دلیل سبكی در صنایع هواپیمایی كاربرد فراوانی دارد. این آلیاژها مقادیری سیلسیم، منیزیم و مس دارند.

 

10-    مس

یك فلز غیر آهنی كه بسادگی پالایش می‌شود.

این فلز در طی یك فرآیند گرماشیمیایی پالایش می‌شود.

گرم كردن (كانه) اكسیژن و مقداری از اكسیدهای گوگرد را دفع كرده كه برای جلوگیری از آلودگی هوا باید آنرا توسط دستگاه تصفیه جذب كرد.

با ادامه گرم كردن توسط حضور اكسیژن بقیه گوگرد موجود در كانه دفع می شود و مس حبابدار با خلوص 98% بدست می آید.

مس بدلیل نرم بودن و رسانایی بالای الكتریكی وگرمایی و مقاومت بسیار بالا در مقابل خوردگی در صنایع سیم‌كشی برق و دستگاههای انتقال حرارت و ساخت لوله های انعطاف پذیر بكار می رود.

مس جزء اصلی آلیاژهای برنج و برنز است.

هر دو آلیاژ كاملا سخت و در مقابل خوردگی مقاوم هستند و بنابراین برای ساخت قطعاتی از قبیل یاتاقان یا قطعات در معرض سایش زیاد و محیط های خرنده بسیار مفیداند. (مثل پوسته‌ی بلبرینگ)

محمد رضا ابراهیمی