فلزات، به عنوان یکی از مهم‌ترین مواد اولیه در صنایع مختلف، نقش محوری ایفا می‌کنند. این مواد بر اساس وجود یا عدم وجود عنصر آهن، به دو دسته اصلی آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌شوند. هر یک از این دسته‌ها، خواص فیزیکی و شیمیایی متمایزی دارند که آن‌ها را برای کاربردهای خاصی مناسب می‌سازد. از سازه‌های عظیم ساختمانی تا قطعات ریز الکترونیکی، فلزات آهنی و غیرآهنی در همه جای زندگی ما حضور دارند. در این مقاله، به بررسی دقیق تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی، آلیاژهای مهم آن‌ها و کاربردهای گسترده آن‌ها در صنایع مختلف میپردازیم. برای آشنایی بیشتر با این فلزات و خرید آهن، با ما همراه باشید.
تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی؛ آشنایی با فلزات آهنی
فلزات آهنی، به ویژه فولاد، به دلیل استحکام بی‌نظیر و دوام بالا، ستون فقرات بسیاری از صنایع هستند. از سازه‌های بلندمرتبه و پل‌ها گرفته تا خودروها و ابزارآلات، فولاد در همه جا حضور دارد. فولادهای کربنی، با تنوع گسترده در خواص مکانیکی، برای کاربردهای مختلفی از ساخت سازه‌های سبک تا تولید قطعات خودرو به کار می‌روند.
چدن نیز با سختی و قابلیت ریخته‌گری عالی، در ساخت قطعات موتور و لوله‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد. با این حال، تمامی فلزات آهنی به دلیل وجود کربن، در برابر خوردگی حساس هستند. فولادهای ضدزنگ و آهن فرفورژه، با داشتن ترکیبات آلیاژی خاص، از این قاعده مستثنی هستند. خاصیت مغناطیسی بسیاری از فلزات آهنی، آن‌ها را برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی بسیار مفید ساخته است. در ادامه به تحلیل عمیق تر هرکدام از این فلزات آهنی میپردازیم.
فولاد
فولاد، آلیاژی است که با افزودن کربن به آهن خالص به دست می‌آید. این آلیاژ با تغییر میزان کربن و افزودن عناصر آلیاژی دیگر مانند کروم، نیکل و منگنز، خواص متنوعی پیدا می‌کند که آن را به یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف تبدیل کرده است. فرایند تولید فولاد شامل ذوب سنگ آهن در کوره‌های صنعتی و افزودن عناصر آلیاژی مورد نظر است. پس از شکل‌دهی، فولاد به صورت شمش، ورق، میلگرد و سایر مقاطع مورد استفاده در صنایع مختلف درمی‌آید.
فولاد کربنی
فولاد کربنی با داشتن درصد کربن بالاتری نسبت به سایر انواع فولاد، از سختی و استحکام بسیار بالایی برخوردار است. این نوع فولاد به دلیل حفظ لبه برشی تیز، در ساخت ابزارهای برش‌کاری مانند مته‌ها، تیغه‌ها و اره‌ها کاربرد فراوانی دارد. همچنین در تولید فنرها و قطعاتی که نیاز به استحکام بالا دارند، از فولاد کربنی استفاده می‌شود.
فولاد آلیاژی
فولادهای آلیاژی با افزودن عناصر آلیاژی مختلف به فولاد کربنی، خواص متنوعی پیدا می‌کنند. این خواص شامل افزایش مقاومت در برابر خوردگی، افزایش استحکام، بهبود شکل‌پذیری و مقاومت در برابر حرارت است. فولادهای ضدزنگ، که حاوی کروم هستند، نمونه‌ای از فولادهای آلیاژی با مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی هستند. این نوع فولاد در صنایع غذایی، پزشکی، شیمیایی و ساختمانی کاربرد گسترده‌ای دارد. سایر فولادهای آلیاژی نیز در صنایع خودروسازی، هوافضا، انرژی و ساخت ابزارآلات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلز آهنی چدن
چدن، به‌عنوان یکی از آلیاژهای کلیدی در صنعت، از ترکیب آهن، کربن و سیلیسیم تشکیل شده و به‌دلیل ویژگی‌های منحصر به‌فردش، جایگاه ویژه‌ای در تولیدات صنعتی دارد. چدن معمولی، که به چدن خاکستری نیز معروف است، به‌خاطر سختی، شکنندگی و مقاومت بالا در برابر سایش شناخته می‌شود. اما دیگر انواع آلیاژهای چدن، با ترکیبات و فرآیندهای متفاوت، خواص مکانیکی متنوعی را ارائه می‌دهند.
یکی از دلایل اصلی محبوبیت چدن در صنعت، نقطه ذوب پایین، سیالیت مناسب و قابلیت ریخته‌گری آسان آن است که این آلیاژ را به یک ماده مهندسی پرکاربرد تبدیل کرده است. این ویژگی‌ها به چدن اجازه می‌دهد تا در طیف گسترده‌ای از محصولات، از جمله قطعات ماشین‌آلات، خودروها و حتی ظروف آشپزی مورد استفاده قرار گیرد.
چدن به‌طور کلی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شود:
- چدن خاکستری: این نوع چدن که حاوی 2.5 تا 3.5 درصد کربن و 1.5 تا 2.5 درصد سیلیسیم است، به‌دلیل مقاومت بالایش در برابر سایش، در تولید قطعات ماشین‌آلات، خودروها و ظروف آشپزی کاربرد دارد.
- چدن سفید: با دارا بودن 3.5 تا 4.5 درصد کربن و کمتر از 1.5 درصد سیلیسیم، این نوع چدن به‌دلیل سختی و استحکام بالا، بیشتر در قطعات صنعتی مانند چرخ‌دنده‌ها و میل‌لنگ‌ها استفاده می‌شود.
- چدن داکتیل: این چدن با ترکیبی از 2.5 تا 3.5 درصد کربن و 2.5 تا 3.5 درصد سیلیسیم، علاوه بر مقاومت در برابر سایش، دارای مقاومت خوبی در برابر ضربه است و به‌طور گسترده در قطعات ماشین‌آلات، خودروها و لوله‌ها به‌کار می‌رود.
در بحث تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی، چدن به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین فلزات آهنی، نقش مهمی در صنعت و تولید ایفا می‌کند و به‌دلیل خواص ویژه‌اش، در دسته فلزات حیاتی برای بسیاری از کاربردهای مهندسی قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها چدن را به یک ماده ایده‌آل برای بسیاری از پروژه‌های صنعتی و مهندسی تبدیل کرده است.
آهن فرفورژه
آهن فرفورژه یا گل آهن یکی از آلیاژهای خاص آهن است که با مقدار بسیار کمی کربن ترکیب شده و تقریباً به‌عنوان آهن خالص شناخته می‌شود. در فرآیند تولید این آلیاژ، افزودن خاکستر باعث افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی و اکسایش می‌شود، هرچند که در مقابل، سختی و استحکام خستگی کمی دارد. این ویژگی‌ها، آهن فرفورژه را به گزینه‌ای ایده‌آل برای ساخت نرده‌ها، ابزارهای کشاورزی، میخ‌ها، سیم‌های خاردار، زنجیرها و زیورآلات تبدیل کرده است.
این آلیاژ شامل توده‌ای شبه‌ذوب‌شده از آهن با ناخالصی‌های سرباره الیافی است که حدود 2% وزنی آن را تشکیل می‌دهد. این ناخالصی‌ها به آهن فرفورژه بافتی دانه‌ای شبیه به الیاف چوب می‌بخشند که پس از فرآیند اچینگ یا خم کردن تا نقطه شکست قابل مشاهده است و زیبایی خاصی به آن می‌بخشد.
آشنایی با فلزات غیرآهنی
در بحث تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی، باید به نقش برجسته فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم، مس، سرب، روی، قلع و فلزات گران‌بهایی چون طلا و نقره اشاره کرد. این فلزات به دلیل نداشتن محتوای آهن، دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی هستند. همچنین قابلیت انعطاف‌پذیری آن‌ها به‌مراتب بیشتر از فلزات آهنی است، که این ویژگی‌ها، آن‌ها را برای ساخت سیم‌ها، لوله‌های سیال و سقف‌های شیروانی بسیار مناسب می‌کند. علاوه بر این، فلزات غیرآهنی خاصیت مغناطیسی ندارند که این ویژگی در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی و سیم‌کشی اهمیت ویژه‌ای دارد.
آلومینیوم
فلزی سبک، نرم و با استحکام پایین است که به‌راحتی قابل ریخته‌گری، آهنگری، ماشین‌کاری و جوشکاری است. با این‌حال، برای استفاده در محیط‌های با دمای بالا مناسب نیست. به‌دلیل وزن کم، آلومینیوم برای ساخت هواپیما، قوطی کنسروهای غذا یا نوشیدنی‌ها انتخابی ایده‌آل است و همچنین در صنایع ریخته‌گری، تولید پیستون‌ها، ماشین‌ها و وسایل آشپزخانه نیز کاربرد دارد.
مس
با رنگ قرمز و داکتایل بالا (قابلیت شکل‌پذیری بدون از دست دادن تافنس)، یکی از فلزات برجسته در رسانایی حرارت و الکتریسیته است. این ویژگی‌ها مس را به یکی از اجزای اصلی در صنعت الکترونیک، ساخت سیم‌ها و دیگر رساناها تبدیل کرده است. همچنین، در ساخت ورقه‌های سقف شیروانی، کارتریج و فشنگ، مجسمه‌سازی، یاتاقان‌ها و تولید برنج (آلیاژی از مس و روی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سرب
فلزی نرم، سنگین و انعطاف‌پذیر است که با داشتن نقطه ذوب و استحکام کششی پایین، می‌تواند در برابر خوردگی ناشی از رطوبت و بسیاری از اسیدها مقاومت کند. سرب به‌طور گسترده‌ای در کابل‌های برق فشار قوی، باتری‌ها، ساختمان‌سازی و لحیم‌کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
با توجه به این ویژگی‌ها و کاربردهای متنوع، تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی به‌وضوح در این مواد نمایان است، و هر کدام از این دو دسته فلزات، نقش‌های حیاتی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند.
روی
روی، فلزی با استحکام متوسط تا پایین و نقطه ذوب بسیار کم، در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد. این فلز به‌سادگی ماشین‌کاری می‌شود، اما برای جلوگیری از جدا شدن کریستال‌های آن، ممکن است نیاز به گرما باشد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای روی، استفاده در فرآیند گالوانیزه کردن است؛ در این فرآیند، یک لایه از روی بر سطح فولاد یا آهن قرار می‌گیرد تا از زنگ‌زدگی جلوگیری شود.
قلع فلز غیر آهنی
قلع، فلزی بسیار نرم و انعطاف‌پذیر با استحکام کششی پایین و داکتایل بالا است. این فلز اغلب به‌عنوان پوششی برای آهن، به‌منظور جلوگیری از خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. قوطی‌های کنسرو که برای نگهداری مواد غذایی استفاده می‌شوند، معمولاً از فولاد پوشیده‌شده با قلع ساخته می‌شوند. در اواخر قرن نوزدهم، ورق قلع برای بسته‌بندی مواد غذایی بسیار رایج بود، اما اکنون ورق آلومینیومی به‌طور گسترده‌ای جایگزین آن شده است. ترکیب قلع و مس به تولید آلیاژهایی مانند برنز و برنج قلع منجر می‌شود.
تفاوت‌های قلع و سرب؛ دو فلز مشابه با کاربردهای متفاوت
قلع و سرب هر دو از فلزات نرم و چکش‌خوار هستند که در گروه 14 جدول تناوبی قرار دارند، اما تفاوت‌های اساسی در ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی این دو فلز وجود دارد. از لحاظ فیزیکی، قلع دارای نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به سرب است و چگالی کمتری نیز دارد، به این معنا که سبک‌تر است. از لحاظ شیمیایی، قلع واکنش‌پذیری کمتری نسبت به سرب دارد و در برابر خوردگی مقاوم‌تر است. کاربردهای اصلی قلع شامل لحیم‌کاری، آبکاری، تولید ظروف آشپزی و آلیاژسازی است. در مقابل، سرب عمدتاً در لوله‌کشی، باتری‌های اسیدی، پوشش‌های ضد خوردگی و سرباره‌ها استفاده می‌شود.
جمع بندی
در بررسی تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی، طیف وسیعی از کاربردها و ویژگی‌های هر کدام آشکار می‌شود. فلزات غیرآهنی، مانند قلع و روی، به دلیل مقاومت بالا در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی، در صنایع مختلفی از جمله الکترونیک، ساخت‌وساز و خودروسازی نقش حیاتی دارند. این فلزات با توجه به ویژگی‌های منحصر به‌فرد خود، در بسیاری از پروژه‌های صنعتی جایگاه ویژه‌ای دارند. اگر به دنبال خرید میلگرد، تیرآهن، ورق فولادی سیاه و روغنی، انواع قوطی و پروفیل، یا لوله و محصولات مفتولی آهنی هستید، پیوان می‌تواند نیازهای شما را به بهترین شکل ممکن برآورده کند