آلیاژها به عنوان بخش مهمی از صنایع امروزی، در هزاران سال پیش نیز موجود بوده اند. آلیاژ غیر آهنی، یک ماده ترکیبی است که شامل دو یا بیشتر از عناصر غیر آهنی است. به عبارت دیگر، در این نوع آلیاژ ها، فلزات غیر آهنی مانند نقره، روی، مس، برنج و… با یکدیگر ترکیب شدهاند. انواع آلیاژهای غیر آهنی به دلایل مختلف مانند افزایش سختی و قابلیت مقاومت در برابر خوردگی و حرارت استفاده میشوند.
اولین آلیاژ تولید شده به دست انسان، ترکیب قلع و مس بود که به پیدایش برنز منجر شد. قبل از آن، انسان ها از مس برای تولید ظروف استفاده می کردند. سپس به این نکته پی بردند که میتوان، خواص فلزات را تغییر داد و صنایع جدیدی ایجاد کرد. پس دست بکار شدند و با ترکیب فلزات، وسایلی مانند ادوات کشاورزی و جنگی را با دوام و کیفیت بالا تولید کردند. فرایند ترکیب فلزات یا تولید آلیاژ امروزه در سطح بسیار گسترده ای انجام می شود.
با شهر استیل عرضه کننده انواع محصولات استنلس استیل در این مطلب همراه شوید تا با انواع آلیاژ از جمله آلیاژ غیر آهنی و کاربردهای آن آشنا شویم.
آلیاژ غیرآهنی چیست؟
آلیاژ از ترکیب دو یا چند فلز با یکدیگر به وجود میآید و به دو دسته آهنی و غیر آهنی تقسیم بندی می شود. در انواع آلیاژ غیر آهنی، عناصری مانند نیکل، مس و آلومینیوم با سایر فلزات و گاهی اوقات فلز آهن، ترکیب می گردد. این آلیاژها، معمولا دوام و استحکام بالایی دارد و در مقابل خوردگی و حرارت از خود مقاومت خوبی نشان می دهد. مهمترین خواص آلیاژهای غیر آهنی عبارتند از:
- قابلیت ماشینکاری، ریختهگری و جوشکاری بالا
- دوام در مقابل خوردگی
- رسانایی حرارتی و الکتریکی مناسب
- چگالی پایین
- غیر مغناطیسی بودن
- تنوع رنگ
نوع آلیاژ عناصر اصلی خواص کلیدی کاربردهای اصلی
آلیاژهای مس مس، روی (برنج)، قلع (برنز) رسانایی حرارتی و الکتریکی عالی، مقاومت به خوردگی خوب، قابلیت چکشخواری و شکلپذیری بالا شیرآلات، اتصالات لولهکشی، سیم و کابل برق، قطعات دریایی
آلیاژهای آلومینیوم آلومینیوم، مس، منیزیم، سیلیکون چگالی بسیار پایین (سبک)، مقاومت به خوردگی بالا، استحکام و سختی مناسب صنعت هوافضا، خودروسازی، بستهبندی مواد غذایی، ساخت پنجره و درب
آلیاژهای نیکل نیکل، مس، کروم مقاومت فوقالعاده در برابر حرارت و خوردگی، استحکام بالا در دماهای بالا قطعات موتور جت، تجهیزات پالایشگاهی و شیمیایی، صنایع دریایی (آلیاژ مونل)
آلیاژهای روی روی، آلومینیوم، مس، منیزیم مقاومت به خوردگی، سیالیت بالا در ریختهگری، استحکام متوسط قطعات ریختهگری تحت فشار، قطعات کوچک خودرو، اسباببازیها، یراقآلات
آلیاژهای سرب سرب، قلع، آنتیموان انعطافپذیری و نرمی بالا، مقاومت در برابر خوردگی، جذب پرتوهای مضر (رادیوگرافی) باتریهای سربی-اسیدی، لحیمکاری، پوشش کابلها، محافظ در برابر اشعه X
آلیاژهای تیتانیوم تیتانیوم، آلومینیوم، وانادیوم نسبت استحکام به وزن بسیار بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی و حرارت ایمپلنتهای پزشکی، قطعات هواپیما، تجهیزات ورزشی، صنایع نظامی
آلیاژهای نقره نقره، مس رسانایی الکتریکی و حرارتی بسیار بالا، مقاومت به خوردگی و خواص ضد میکروبی جواهرسازی، الکترونیک، لحیمکاری، کاتالیزورهای شیمیایی، پزشکی
آلیاژهای طلا طلا، مس، نقره، پالادیوم، نیکل مقاومت به خوردگی و کدر شدن، زیبایی و درخشش، زیستسازگاری بالا جواهرسازی، دندانپزشکی (تاج دندان)، قطعات الکترونیکی با عملکرد بالا
شاید این سوال مطرح شود که آیا استنلس استیل از انواع آلیاژهای آهنی یا آلیاژ غیر آهنی است؟ در پاسخ به این سوال باید گفت که نه، استنلس استیل آلیاژی از فلزات آهنی و غیر آهنی است که شامل کروم، نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و سایر عناصر است. لذا آلیاژ استیل با توجه به ترکیبات خاص خود در گروه الیاژهای پرمصرف در صنایع مختلف است و میزان خرید ورق استیل نسبت به سایر انواع آلیاژهای غیر آهنی و آهنی بیشتر است.
انواع فلزات غیر آهنی
انواع فلزات غیر آهنی و آلیاژ غیر آهنی مطابق با عنصر فلزی پایه خود، به شرح زیر تقسیم بندی می شود:
1. آلیاژ مس
از هزاران سال قبل تا کنون، مس همواره توسط انسانها استفاده می شود. این عنصر هنوز هم به شکل وسیع در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. اضافه شدن برنج و برنز در ساخت آلیاژ مس، کاربردهای آن را افزایش داده است. از ویژگی های مس و آلیاژهای آن، میتوان ظرفیت حرارتی بالا، رسانایی الکتریکی، دوام در برابر خوردگی و شکلپذیری را نام برد.
آیا میتوانید آلیاژ های مس را نام ببرید؟ زیرمجموعههای اصلی آلیاژ مس، فلز برنج و برنز هستند که هر دو از پرکاربردترین آلیاژهای غیرآهنی به شمار میروند. برنج ترکیبی از مس و روی است که به دلیل رنگ طلایی، مقاومت خوب در برابر خوردگی و قابلیت ماشینکاری و شکلپذیری بالا، در تولید شیرآلات، ابزارآلات موسیقی و قطعات تزئینی کاربرد فراوانی دارد.
از طرف دیگر، برنز که ترکیبی از مس و قلع است، سختتر و مقاومتر از برنج بوده و مقاومت عالی آن در برابر سایش و خوردگی، آن را برای استفاده در قطعات دریایی، یاتاقانها و ساخت مجسمهها ایدهآل میسازد. این تفاوت در عناصر ثانویه، خواص و کاربردهای متمایزی به این دو آلیاژ پرطرفدار میبخشد.
در ارتباط با این مطلب پیشنهاد میشود مقاله آلیاژ چیست را مطالعه نمایید.
2. آلیاژ آلومینیوم
یکی دیگر از انواع فلزات غیر آهنی پرکاربرد فلز آلومینیوم است. آلومینیوم، ویژگی های استحکام بالا و وزن کم را به شکل همزمان دارد. این ویژگی سبب سهولت در فرآیند ماشینکاری آلیاژ آلومینیوم میشود. با توجه به اینکه آلومینیوم یک عنصر نسبتاً گران است، اما به عنوان فلز پایه در بسیاری از آلیاژها به کار می رود.
آلومینیوم به علت دوام بالا در مقابل خوردگی و رسانایی گرما و الکتریسیته، در صنعت نیز بسیار پر کاربرد است. قابلیت شکلپذیری و چکشخواری مناسب سبب استفاده مداوم این ماده در صنعت شده است. اما این عنصر پس از انجام کار روی آن، به سختی سرد میشود.
آلیاژهای آلومینیوم بر اساس عنصر اصلی آلیاژی خود به سریهای مختلفی تقسیم میشوند که هر کدام خواص منحصر به فردی دارند. برای مثال، سری ۲۰۰۰ که حاوی مس است، استحکام بسیار بالایی دارد و در صنعت هوافضا برای ساخت قطعات بدنه هواپیما به کار میرود.
سری ۶۰۰۰ که از ترکیب منیزیم و سیلیکون تشکیل شده، به دلیل قابلیت شکلپذیری و جوشپذیری عالی، در پروفیلهای ساختمانی و چارچوبها کاربرد فراوان دارد. در نهایت، سری ۷۰۰۰ که با روی آلیاژ شده، بالاترین استحکام را در میان آلیاژهای آلومینیوم ارائه میدهد و به همین دلیل برای ساخت قطعات حساس و باربر در هواپیماها استفاده میشود. این تقسیمبندی به مهندسان اجازه میدهد تا آلیاژ مناسب برای هر کاربرد خاص را انتخاب کنند.
3. آلیاژ نیکل
آلیاژ نیکل چیست؟ این آلیاژ بر پایه نیکل تولید می شود. این عنصر به میزان زیاد در سیاره زمین، یافت می شود. ویژگی هایی مانند قابلیت چکش خواری بالا و سهولت شکل پذیری با ضربه از مهمترین دلایل استفاده از این ماده در صنایع است.
آلیاژهای نیکل به دلیل مقاومت فوقالعاده در برابر حرارت بالا و خوردگی، به چندین زیرمجموعه حیاتی تقسیم میشوند. یکی از مهمترین آنها مونل است که آلیاژی از نیکل و مس بوده و به دلیل مقاومت بینظیر در برابر محیطهای دریایی و اسیدی، در صنایع دریایی و شیمیایی کاربرد دارد. مطالعه مقاله مونل چیست کمک بسیاری به شناخت این الیاژ می کند.
دیگری اینکونل است که ترکیبی از نیکل، کروم و آهن بوده و توانایی تحمل دماهای بسیار بالا را دارد، به همین دلیل در ساخت قطعات موتور جت و توربینهای گازی استفاده میشود. این آلیاژها با ترکیبهای خاص خود، برای کاربردهایی در شرایط بسیار سخت و خورنده طراحی شدهاند که فلزات معمولی در آنها دوام نمیآورند.
4. آلیاژهای سرب
عنصر سرب در طول سال ها برای کاربردهایی مانند ساخت گلوله ادوات جنگی، سوخت دستگاه ها و حتی در تولید رنگ نیز استفاده می شد. اما این ماده زمانی که در جو انتشار پیدا می کند برای سلامتی انسان خطرناک خواهد بود. سرب سنگینترین فلز غیر آهنی شناخته شده است و در مقابل خوردگی مقاومت می کند. این عنصر با برخی از مواد شیمیایی، واکنش نشان نمیدهد اما فلزی نرم و شکل پذیر است.
آلیاژهای سرب به دلیل نرمی، نقطه ذوب پایین و مقاومت در برابر خوردگی در کاربردهای تخصصی استفاده میشوند. یکی از مهمترین زیرمجموعههای آن لحیم کاری است که معمولاً ترکیبی از سرب و قلع است و به دلیل نقطه ذوب بسیار پایین، برای اتصال قطعات فلزی در الکترونیک و لولهکشی به کار میرود.
مورد دیگر فلز بابیت نام دارد که آلیاژی بر پایه سرب بوده و با عناصری مانند آنتیموان و قلع ترکیب میشود. ویژگی اصلی این آلیاژ، اصطکاک بسیار کم است که آن را به گزینهای ایدهآل برای ساخت یاتاقانها در ماشینآلات صنعتی تبدیل میکند. این آلیاژها با بهرهگیری از خواص ویژه سرب، نقش مهمی در صنایع ایفا میکنند.
5. آلیاژ روی
ماده روی، برای مدت های زیادی به عنوان آلیاژ، جهت آلیاژ کردن فولاد با اهداف مختلف صنعتی استفاده می شد. آلیاژ روی با اِعمال پوششی بر فلزات، مقاومت بالاتری به آن در مقابل زنگزدگی میدهد. آلیاژهای روی عمدتاً به دلیل ویژگیهای عالی خود در فرآیند ریختهگری شناخته میشوند و مهمترین زیرمجموعه آنها زاماک (Zamak) است. این نام مخفف عناصر تشکیلدهنده آن روی، آلومینیوم، منیزیم و مس، است.
زاماک به دلیل نقطه ذوب پایین و سیالیت فوقالعاده بالا، به راحتی میتوان آن را در قالبهای پیچیده ریختهگری کرد و قطعاتی با دقت ابعادی بالا تولید نمود. این ویژگیها در کنار استحکام و سختی مناسب، زاماک را به گزینهای ایدهآل برای ساخت قطعات ریختهگری تحت فشار مانند دستگیره در، یراقآلات، قطعات کوچک خودرو و اسباببازی تبدیل کرده است.
6. آلیاژ نقره
قرنها است که عنصر نقره به عنوان یک فلز گرانبها در جهان شناخته می شود. نقره بیشترین رسانایی الکتریکی و حرارتی را در بین تمامی فلزات دارد. چکشخواری و مقاومت بالا در برابر انواع خوردگی از مهمترین خصوصیات این فلز است. آلیاژهای نقره اغلب به این دلیل ساخته میشوند که نقره خالص بسیار نرم است و برای استفاده در زیورآلات و وسایل کاربردی مناسب نیست.
مهمترین زیرمجموعه آن نقره استرلینگ است که ترکیبی از ۹۲.۵٪ نقره خالص و ۷.۵٪ مس است. افزودن مس باعث افزایش سختی، دوام و مقاومت نقره در برابر خراشیدگی میشود، بدون اینکه درخشندگی و زیبایی آن از بین برود. به همین دلیل، نقره استرلینگ به طور گسترده در ساخت جواهرات، ظروف نقرهای و اشیای زینتی استفاده میشود. علاوه بر این، آلیاژهای دیگری از نقره نیز برای کاربردهای صنعتی مانند لحیمکاری، اتصالات الکتریکی و ابزارهای پزشکی با خواص خاص تولید میشوند.
7. آلیاژ طلا
طلا نیز از انواع فلزات غیر آهنی پرطرفدار است. فلز طلا و تمامی آلیاژهای آن، جزو آلیاژهای گرانبها هستند. طلا در جواهرسازی ها برای ضرب سکه استفاده می شود. این عنصر، جز چکشخوارترین فلزات است. طلا انعطافپذیری و مقاومت بالایی در مقابل خوردگی و واکنشهای شیمیایی دارد. آلیاژهای طلا نیز به این دلیل تولید میشوند که طلای خالص بسیار نرم و انعطافپذیر است و برای ساخت جواهرات دوام کافی ندارد.
زیرمجموعههای اصلی آن بر اساس رنگ و خلوص شناخته میشوند. خلوص آلیاژ طلا با واحد عیار اندازهگیری میشود؛ برای مثال، طلای ۱۸ عیار از ۷۵٪ طلای خالص و ۲۵٪ فلزات دیگر ساخته شده است.
رایجترین انواع آن شامل طلای سفید است که با ترکیب طلا و فلزات سفیدی مانند پالادیوم یا نیکل ایجاد میشود، طلای رزگلد که با افزایش میزان مس در آلیاژ به رنگ صورتی یا قرمز در میآید، و طلای زرد که معمولاً با نقره و مس ترکیب میشود تا در عین حفظ رنگ اصلی، استحکام بیشتری پیدا کند. این آلیاژها به طلا اجازه میدهند تا برای مصارف مختلفی از جمله جواهرسازی و دندانپزشکی مناسبسازی شود.
8. آلیاژ تیتانیوم
این ماده، مقاومت مناسبی در مقابل خوردگی دارد. تیتانیم بدون آلیاژ، به اندازه فولاد قوی است اما چگالی کمتری از خود نشان می دهد. این آلیاژ بسیار سبکتر از فولاد است اما استحکامی برابر یا حتی بالاتر از آن دارد. این ویژگی در صنایع هوافضا که کاهش وزن اهمیت حیاتی دارد، بسیار ارزشمند است.
آلیاژهای تیتانیوم به دلیل نسبت استحکام به وزن فوقالعاده و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع پیشرفته کاربرد دارند. مهمترین زیرمجموعه آنها، آلیاژ Ti-6Al-4V است که ترکیبی از تیتانیوم با ۶٪ آلومینیوم و ۴٪ وانادیم است. این آلیاژ به عنوان پرکاربردترین آلیاژ تیتانیوم شناخته میشود و به دلیل خواص مکانیکی بینظیر، در ساخت قطعات حساس هواپیما، ایمپلنتهای پزشکی، و تجهیزات ورزشی حرفهای استفاده میشود. ترکیب منحصر به فرد این عناصر، به Ti-6Al-4V اجازه میدهد تا در شرایطی که استحکام بالا و وزن کم حیاتی است، عملکردی بیمانند از خود نشان دهد.
بیشتر بخوانید: آلیاژ های معروف
کاربرد آلیاژ غیرآهنی
آلیاژ غیر آهنی به شکلی وسیع در تجارت و صنعت به کار می رود. به همین دلیل نیاز به انتخاب دقیق مواد و خواص مکانیکی آنها نقش مهمی در پیشبرد صنایع دارد. هنگام کاربرد آلیاژ غیر آهنی باید به این مسئله دقت کرد که این آلیاژ تا چه اندازه میتواند شکل بگیرد و یا خواص آن در طول فرآیند، تغییر میکند یا خیر.
خواص زیادی از آلیاژ آهنی را میتوان در انواع آلیاژ غیر آهنی نیز مشاهده نمود. برای مثال، گاهی اوقات آلیاژ آلومینیوم یا تیتانیوم جایگزین فولاد می شوند. خاصیت مغناطیسی آهن را نیز میتوان از عناصری مانند کبالت و نیکل به دست آورد. موارد زیر مهمترین کاربرد انواع آلیاژ را در صنعت بیان می کند:
- آلیاژ مس: مبدلهای حرارتی و رساناهای الکتریکی
- آلیاژ آلومینیوم: صنعت هواپیما و لوازم خانگی
- آلیاژ نیکل: تجهیزات شیمیایی و کورهها
- آلیاژ سرب: لحیم کاری و مخازن اسید
- آلیاژ قلع: تولید کابل و پوشش محافظ فلزات
تفاوت آلیاژ آهنی و غیرآهنی
حال که فهمیدیم کدام یک آلیاژی از آهن نیست شناخت تفاوت آلیاژ آهنی و غیرآهنی آسانتر شده است. آهن به اندازه ای برای صنعت و زندگی انسانها مهم است که فلزات و آلیاژها را بر اساس آن تقسیمبندی می کنند. بر همین اساس آلیاژهایی که در ترکیب شیمیایی خود، حاوی آهن هستند را فلزات و یا آلیاژ آهنی مینامند. همچنین مواردی که در ترکیبات آن آهن وجود ندارد را آلیاژ غیر آهنی نامگذاری کرده اند.
نخستین بار فلزات غیر آهنی توسط بشر کشف شد، بنابراین پیشینه بیشتری نسبت به فلزات آهنی دارند. برای مثال، میتوان عنصر برنز را نام برد؛ کشف این ماده، قدم مهمی در پیشرفتهای بشری بود. همانگونه که عنوان شد، آلیاژ برنز، از مس و قلع تشکیل شده است. این آلیاژ به همراه برنج، بخشی از خانواده آلیاژغیر آهنی بر پایه مس را در بر می گیرد.
آلیاژهای آهنی و غیر آهنی، دارای خواص و مشخصات متنوعی هستند. در برخی از آنها، آلیاژهای آهنی بر غیر آهنی برتری دارند و در برخی دیگر، خلاف آن را مشاهده می شود. یکی از اصلیترین تفاوتهای این دو آلیاژ، بالاتر بودن سطح مغناطیسی در آلیاژ آهنی است. در کل آلیاژ آهنی، استحکام بالاتری دارد. اما مهمترین خواص آلیاژهای غیر آهنی، مقاومت در برابر خوردگی، میزان شکلپذیری و قیمت مناسبتر می باشد.
Nonferrous alloys are designated in the ASME Code by the prefix “SB.” They are used in corrosive environments or at high temperatures where ferrous alloys are unsuitable. They are five categories of nonferrous materials
Aluminum alloys
Copper and copper alloys
Nickel and high-nickel alloys
Titanium and titanium alloys
Zirconiumآلیاژهای غیر آهنی در کد ASME با پیشوند “SB” مشخص می شوند. آنها در محیط های خورنده یا در دماهای بالا که آلیاژهای آهنی نامناسب هستند استفاده می شوند. آنها پنج دسته از مواد غیر آهنی هستند:
آلیاژهای آلومینیوم
مس و آلیاژهای مس
نیکل و آلیاژهای نیکل بالا
تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم
زیرکونیوم
شهر استیل عرضه کننده انواع محصولات استنلس استیل با بهترین کیفیت، مناسبترین قیمت و ارائه ضمانت اصالت آلیاژ است. برای دریافت اطلاعات بیشتر، استعلام قیمت ورق استیل نگیر و بگیر و خرید ورق استیل و مشاوره رایگان از طریق شمارههای درج شده با کارشناسان مجموعه تماس حاصل فرمایید.
سخن پایانی
در این مطلب با موضوع آلیاژهای غیرآهنی و کاربردهای آن همراه ما بودید. همانطور که عنوان شد در درجه اول، تفاوتهای میان آلیاژ آهنی و آلیاژ غیر آهنی، به دلیل وجود و یا عدم وجود فلز آهن در ساختار آن است. امروزه در تولید اکثر تجهیزات و وسایل مورد نیاز صنعتی، آلیاژهای غیر آهنی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. تقریبا زندگی در دنیای امروز بدون استفاده از انواع آلیاژ غیر آهنی، امکان پذیر نیست. از درون آشپزخانه ها تا شاتل فضایی، این آلیاژ کاربرد دارد. در پایان امیدواریم از این مطلب بهره کافی را برده باشید.
