جهت مشاوره و استعلام قیمت تماس بگیرید : 09121504568

خرید آنلاین ورق آجدار

برخی از آلیاژها، مانند الکتروم - آلیاژی از نقره و طلا - به طور طبیعی وجود دارند. گاهی اوقات شهاب سنگ ها از آلیاژهای طبیعی آهن و نیکل ساخته می شوند، اما بومی زمین نیستند.

یکی از اولین آلیاژهای ساخته شده توسط انسان برنز بود که مخلوطی از فلزات قلع و مس است. برنز یک آلیاژ فوق العاده مفید برای قدیم بود، زیرا بسیار قوی تر و سخت تر از هر یک از اجزای آن است.

فولاد یکی دیگر از آلیاژهای رایج بود. با این حال، در زمان های قدیم، تنها می توانست به عنوان یک محصول جانبی تصادفی از حرارت دادن سنگ آهن در آتش سوزی (ذوب) در هنگام ساخت آهن ایجاد شود. سایر آلیاژهای باستانی عبارتند از اسپند، برنج و چدن. در عصر مدرن، فولاد را می توان به اشکال مختلف ایجاد کرد.

فولاد کربنی را می توان تنها با تغییر محتوای کربن، تولید آلیاژهای نرم مانند فولاد ملایم یا آلیاژهای سخت مانند فولاد فنری ساخت. فولادهای آلیاژی را می توان با افزودن عناصر دیگری مانند کروم، مولیبدن، وانادیم یا نیکل ساخت که در نتیجه آلیاژهایی مانند فولاد پرسرعت یا فولاد ابزار تولید می شود.

مقادیر کمی منگنز معمولاً با اکثر فولادهای مدرن آلیاژ می شود زیرا توانایی آن در حذف ناخالصی های ناخواسته مانند فسفر، گوگرد و اکسیژن است که می تواند اثرات مضری بر آلیاژ داشته باشد. با این حال، بیشتر آلیاژها تا دهه 1900 ساخته نشدند، مانند آلیاژهای مختلف آلومینیوم، تیتانیوم، نیکل و منیزیم. برخی از سوپرآلیاژهای مدرن مانند incoloy، inconel و hastelloy ممکن است از عناصر مختلف تشکیل شده باشند.

آلیاژ از نظر فنی یک فلز ناخالص است، اما زمانی که به آلیاژها اشاره می شود، اصطلاح ناخالصی معمولاً عناصر نامطلوب را نشان می دهد. چنین ناخالصی هایی از فلزات پایه و عناصر آلیاژی وارد می شوند، اما در طول پردازش حذف می شوند. به عنوان مثال، گوگرد یک ناخالصی رایج در فولاد است.

گوگرد به آسانی با آهن ترکیب می شود و سولفید آهن را تشکیل می دهد که بسیار شکننده است و نقاط ضعیفی در فولاد ایجاد می کند. لیتیوم، سدیم و کلسیم ناخالصی های رایج در آلیاژهای آلومینیوم هستند که می توانند اثرات نامطلوبی بر یکپارچگی ساختاری ریخته گری داشته باشند.

برعکس، در غیر این صورت، فلزات خالصی که صرفاً حاوی ناخالصی های ناخواسته هستند، اغلب «فلزات ناخالص» نامیده می شوند و معمولاً به عنوان آلیاژ شناخته نمی شوند. اکسیژن موجود در هوا به راحتی با اکثر فلزات ترکیب می شود و اکسیدهای فلزی را تشکیل می دهد.

به ویژه در دماهای بالاتر که در طول آلیاژسازی با آن مواجه می شوند. اغلب در طول فرآیند آلیاژسازی برای حذف ناخالصی های اضافی، با استفاده از شارها، افزودنی های شیمیایی یا سایر روش های متالورژی استخراجی، دقت زیادی صورت می گیرد.

 فولاد آنیل شده (به آرامی سرد شده) یک ریزساختار لایه‌ای ناهمگن به نام پرلیت را تشکیل می‌دهد که از فازهای سمنتیت (روشن) و فریت (تاریک) تشکیل شده است.

فولاد خاموش شده (سریع سرد شده) یک فاز منفرد به نام مارتنزیت را تشکیل می دهد که در آن کربن در داخل کریستال ها محبوس می شود و تنش های داخلی ایجاد می کند.


عناصر آلیاژی به فلز پایه اضافه می شوند تا سختی، چقرمگی، شکل پذیری یا سایر خواص دلخواه را القا کنند. بیشتر فلزات و آلیاژها را می توان با ایجاد نقص در ساختار کریستالی آنها سخت کرد. این عیوب در هنگام تغییر شکل پلاستیک با چکش، خم شدن، اکسترود کردن و غیره ایجاد می شوند و دائمی هستند مگر اینکه فلز تبلور مجدد پیدا کند. در غیر این صورت، برخی از آلیاژها نیز می توانند با عملیات حرارتی خواص خود را تغییر دهند.

تقریباً تمام فلزات را می‌توان با آنیل کردن نرم کرد، که آلیاژ را مجدداً متبلور می‌کند و عیوب را ترمیم می‌کند، اما به همان اندازه نمی‌توان با گرمایش و سرمایش کنترل‌شده سخت‌تر شد. بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم، مس، منیزیم، تیتانیوم و نیکل را می‌توان تا حدی با روش‌های عملیات حرارتی تقویت کرد، اما تعداد کمی از آنها به اندازه فولاد به آن پاسخ می‌دهند.

آهن فلز پایه از آلیاژ آهن-کربن که به عنوان فولاد شناخته می شود، در یک دمای معین (معمولاً بین 1500 درجه فارنهایت (820 درجه سانتیگراد) و 1600 درجه فارنهایت (معمولاً بین 1500 درجه فارنهایت (820 درجه سانتیگراد) و 1600 درجه فارنهایت، در آرایش (آلوتروپی) اتم های ماتریس کریستالی خود تغییر می کند.

870 درجه سانتیگراد)، بسته به محتوای کربن). این به اتم‌های کربن کوچک‌تر اجازه می‌دهد تا به میان کریستال آهن وارد شوند. هنگامی که این انتشار اتفاق می افتد، گفته می شود که اتم های کربن در محلول آهن هستند و یک فاز منفرد، همگن و کریستالی به نام آستنیت را تشکیل می دهند.

اگر فولاد به آرامی خنک شود، کربن می تواند از آهن پخش شود و به تدریج به آلوتروپ دمای پایین خود بازگردد. در طی سرد شدن آهسته، اتم‌های کربن دیگر به اندازه آهن محلول نخواهند بود و مجبور می‌شوند تا از محلول رسوب کنند و به شکل غلیظ‌تری از کاربید آهن (Fe3C) در فضاهای بین بلورهای آهن خالص تبدیل شوند. سپس فولاد ناهمگن می شود، زیرا از دو فاز تشکیل می شود، فاز آهن-کربن به نام سمنتیت (یا کاربید) و فریت آهن خالص. چنین عملیات حرارتی فولادی تولید می کند که نسبتاً نرم است.

با این حال، اگر فولاد به سرعت سرد شود، اتم‌های کربن زمانی برای انتشار و رسوب به صورت کاربید نخواهند داشت، بلکه در داخل بلورهای آهن به دام می‌افتند. هنگامی که به سرعت سرد می شود، یک تبدیل بدون انتشار (مارتنزیت) رخ می دهد که در آن اتم های کربن در محلول به دام می افتند. این باعث می‌شود که کریستال‌های آهن تغییر شکل دهند زیرا ساختار بلوری سعی می‌کند به حالت دمای پایین خود تغییر شکل دهد و آن کریستال‌ها را بسیار سخت اما بسیار کمتر انعطاف‌پذیر (تردتر) می‌کند.

در حالی که استحکام بالای فولاد زمانی حاصل می شود که از انتشار و رسوب جلوگیری شود (تشکیل مارتنزیت)، اکثر آلیاژهای قابل عملیات حرارتی آلیاژهای سخت کننده رسوبی هستند که برای دستیابی به استحکام به انتشار عناصر آلیاژی بستگی دارند.

هنگامی که برای تشکیل محلول گرم می شوند و سپس به سرعت سرد می شوند، این آلیاژها در طول تبدیل بدون انتشار بسیار نرم تر از حد معمول می شوند، اما با افزایش سن سخت می شوند. املاح موجود در این آلیاژها در طول زمان رسوب می کنند و فازهای بین فلزی را تشکیل می دهند که تشخیص آنها از فلز پایه دشوار است.

برخلاف فولاد، که در آن محلول جامد به فازهای کریستالی مختلف (کاربید و فریت) جدا می‌شود، آلیاژهای سخت‌کننده رسوبی فازهای مختلفی را در یک بلور تشکیل می‌دهند. این آلیاژهای بین فلزی در ساختار کریستالی همگن به نظر می رسند، اما تمایل به رفتار ناهمگن دارند، سخت و تا حدودی شکننده می شوند.

در سال 1906 آلیاژهای سخت کننده بارش توسط آلفرد ویلم کشف شد. آلیاژهای سخت‌کننده رسوبی، مانند آلیاژهای خاصی از آلومینیوم، تیتانیوم و مس، آلیاژهای قابل عملیات حرارتی هستند که با خاموش شدن (سریع سرد شدن) نرم می‌شوند و سپس با گذشت زمان سخت می‌شوند.

ویلم به دنبال راهی برای سخت کردن آلیاژهای آلومینیوم برای استفاده در جعبه های فشنگ مسلسل بود. ویلم با علم به اینکه آلیاژهای آلومینیوم و مس تا حدی قابل عملیات حرارتی هستند، سعی کرد یک آلیاژ سه تایی از آلومینیوم، مس و افزودن منیزیم را خاموش کند، اما در ابتدا از نتایج ناامید شد. با این حال، هنگامی که ویلم روز بعد آن را دوباره آزمایش کرد، متوجه شد که سختی آلیاژ در دمای اتاق افزایش می یابد و بسیار فراتر از انتظارات او بود.

اگرچه توضیحی برای این پدیده تا سال 1919 ارائه نشد، دورالومین یکی از اولین آلیاژهای "سخت کننده سن" مورد استفاده بود، که به ماده اولیه ساختمانی برای اولین زپلین تبدیل شد و به زودی توسط بسیاری دیگر دنبال شد. از آنجا که آنها اغلب ترکیبی از استحکام بالا و وزن کم را نشان می دهند، این آلیاژها به طور گسترده در بسیاری از اشکال صنعت، از جمله ساخت هواپیماهای مدرن مورد استفاده قرار گرفتند.

نظرات ثبت شده

نظری درباره این مطلب ثبت نشده است ، شما نفر اول باشید

نظر خود را به اشتراک بگزارید ایمیل شما در سایت نمایش داده نخواهد شد

جهت مشاوره و استعلام قیمت تماس بگیرید
09121504568