فلزات رنگین

(NON FERROUS STEELS)
فلزات رنگین

عنوانی است که به گروه فلز غیرفریتی معروف است (مانند سرب و قلع و مس و روی و نیکل و برنز و آلومینیوم و …). این اسم سال‌های طولانی است که به این گروه (به خاطر گوناگونی رنگ آنها) داده شده است. می‌شود گفت هر فلزی که پایه غیرآهنی داشته باشد وارد این گروه می‌شود.

در حالت کلی فلزاتی که در طبیعت یافت می شوند به دو دسته فلزات آهنی و فلزات غیر آهنی یا همان فلزات رنگین طبقه بندی می گردند.

آهن و انواع آلیاژها و ترکیبات آن مانند فولاد چدن و غیره جزو فلزات آهنی به حساب می‌ آیند. که هر کدام از آنها دارای کاربردهای بسیار زیادی در مصارف صنعتی و عمومی هستند. طبق آمار چیزی در حدود ۹۰ درصد از قطعات و تجهیزات ماشین آلات صنعتی و غیرصنعتی و همچنین مصنوعات و مستغلات آن ها از فلزات آهنی ساخته می شوند.

یکی از مهمترین دلایلی که از فلزات آهنی بسیار زیاد در موارد مختلف صنعتی استفاده می شود استحکام زیاد این فلزات و همچنین فراوان بودن آنها در طبیعت می باشد. تمامی فلزات بجز آهن و مستغلات و ترکیبات آن در زمره فلزات رنگین طبقه بندی می گردد. هر یک از فلزات رنگین در زمینه‌های مختلف صنعتی و تولیدی مورد استفاده و بهره وری قرار می گیرند.

گروه‌های بسیار مهمی مثل آلومینیوم، مس، قلع، سرب، روی، طلا، نقره، پلاتین و منگنز و آلیاژهای هر یک از آنها در این طبقه‌ بندی قرار می‌ گیرند. فلزات پایه و گروه‌های آلیاژی این خانواده بزرگ فلزی، در اقتصاد جایگاه ویژه‌ای دارند.

هم‌اکنون، زنجیره بسیار بزرگی از استخراج معدن تا فرآوری فلزهای مختلف (از تولید شمش، اسلب، پلیت، ورق تا پروفیل، میله، مفتول و لوله‌ها…) در کشور ما فعالیت دارند که در نهایت کالا و قطعات بی‌شماری از آنها در صنایع مختلف تولید شده و به ‌کار گرفته می ‌شوند و به ‌دست مصرف‌ کنندگان می‌ رسند.

مهمترین انواع فلزات رنگین

آلومینیوم

فلز آلومینیوم

فلز آلومینیوم در میان انواع فلزات رنگین طبقه بندی می شود و وزن مخصوص آلومینیوم ۲٫۷ اعلام شده است. همچنین دمایی که فلز آلومینیوم در آن به نقطه ذوب می‌رسد ۶۵۸ درجه سانتی گراد می باشد. از مهمترین خواص آن می‌ توان به انتقال جریان الکتریسیته و همچنین انتقال دهنده گرما اشاره نمود.

فلز آلومینیوم به نسبت فلز مس از مقاومت بسیار خوبی برخوردار است و در برابر خوردگی و پوسیدگی از خود مقاومت نشان می دهد و از آن جایی که وزن آن به صورت قابل توجهی کم بوده به عنوان یک فلز سبک شناخته می شود.

در مصارف مختلف صنعتی به کار گرفته شده و مورد بهره برداری قرار می گیرد. فلز آلومینیوم با انواع دیگر فلزات رنگین و یا فلزات آهنی ادغام شده و از آن آلیاژهای مختلف و بسیار سودمندی حاصل می گردد.

از آنجایی که این فلز استحکام مقاومت بسیار خوبی داشته و در مقابل پوسیدگی و خوردگی به خوبی از خود مقاومت نشان می دهد و در عین حال وزن کمی دارد در صنایع حساسی مانند هواپیماسازی بسیار مورد استفاده و توجه قرار می‌ گیرد.

مس

فلز مس

فلز مس به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع فلزات رنگین در طبیعت یافت می شود. رنگ این فلز قرمز با جلای ویژه ای می باشد. وزن مخصوص آن ۸.۹ است و در حرارت ۱۰۸۴ درجه سانتیگراد ذوب می شود. سنگ معدن را در کوره های مخصوص حرارت داده، مس آن را ذوب و از مواد اضافی جدا می نمایند که معمولا ۹۹ تا ۹۹.۹ درصد خالص است. چنانچه بخواهند مس با درصد خالص بدست آورند آن را بوسیله جریان برق (عمل الکترولیز) تصفیه می نمایند.

این فلز در مقابل پوسیدگی و خوردگی مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می دهد و همچنین در مقابل اکسید و زنگ زدگی بسیار مقاوم است. دلیل مقاومت فلز مس در مقابل زنگ زدگی این است که لایه بیرونی فلز مس به شدت به آب و هوا واکنش نشان داده و اکسید می گردد و خود به عنوان یک لایه حفاظتی قسمت درونی فلز را از زنگ زدگی و اکسید محافظت می کند.

فلز مس به عنوان یک رسانای بسیار عالی برای جریان برق می باشد. این فلز دارای کاربرد ها و مصارف مختلف در بخش های مختلف صنعتی و عمومی می باشد یکی از مهمترین آنها می توان به استفاده در تولید انواع سیم ها و لوله ها و دستگیره ها و در و پنجره ها و همچنین آهنرباهای الکتریکی و موتورهای مغناطیسی و تهیه انواع ظروف آشپزخانه و بسیاری موارد دیگر اشاره کرد.

سرب

فلز سرب

فلز سرب یکی از مهم‌ ترین انواع فلزات رنگین به حساب می آید و رنگ این فلز مایل به خاکستری بوده و دمایی که این فلز در آن به نقطه ذوب می رسد ۳۳۷ درجه سانتی گراد اعلام شده است. همچنین وزن مخصوص فلز سرب ۱۱٫۳۴ می باشد. درجه انبساط طولی برای فلز سرب بسیار بالاست. این فلز نمی تواند مقاومت بسیار زیادی در مقابل اکسید و زنگ زدن از خود نشان دهد.

فلز سرب به عنوان یک فلز بسیار نرم شناخته می شود. از این فلز در انواع مختلف سازه های ساختمانی، در ساخت لوله ها و سقف ها، طراحی و تزیین کاخ ها و کلیسا ها استفاده می کنند. در باتری خودروها، همچنین در صنعت سرامیک سازی و بسیاری صنایع دیگر از فلز سرب استفاده می گردد.

روی

فلز روی

فلز روی از قدیم الایام در زندگی اقوام مختلف بشر به کار برده شده است. به عنوان مثال گذشتگان ما برای ساختن زره های جنگی خود از فلز روی استفاده می کردند. فلز روی به عنوان یکی از فلزات رنگین پر کاربرد به حساب می آید.

رنگ فلز روی مایل به آبی بوده اما اگر به قسمت شکستگی موجود بر روی فلز روی توجه کنیم این قسمت بسیار براق می باشد. روی از ذوب سنگ معدن به دست می آید. در آلیاژهای مانند برنز و برنج و لحیم ها از روی استفاده می نمایند.

وزن مخصوص فلز روی به عنوان یکی از فلزات رنگین ۷٫۳ اعلام شده است و همچنین دمایی که فلز روی در آن به نقطه ذوب می رسد ۴۱۹ درجه سانتی گراد می باشد. فلز روی مقاومت بسیار خوبی در مقابل اکسید و زنگ زدگی از خود نشان می‌دهد و در عین حال یک فلز تُرد به حساب می آید.

از مهمترین مصارف و کاربردهای فلز روی می توان به استفاده در ورق های گالوانیزه فولادی و همچنین به کار بردن آن در آلیاژهایی مانند برنج و برنز اشاره کرد. فلز روی از طریق ذوب شدن سنگ معدن استخراج می شود.

برنج

فلز برنج

برنج آلیاژی از مس و فلز روی می‌باشد که نسبت آن‌ دو در آلیاژ تعیین کننده نوع برنج با توجه به مورد استفاده آن است. برخی از انواع برنج‌ها برنز هم نامیده می‌شوند هرچند برنز آلیاژی از مس و قلع می‌باشد.

ويژگيهای مهم آلیاژ:

از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند:

  • در دکوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش
  • در مهمات جنگی
  • در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد (مثل مغزی قفل‌ها)
  • مخصوصاً بخاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی (مثل هورن)

برنج، رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است. برنج در برابر کدر شدن و لکه‌دار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اکسایش می یابد. برنج از مدتها پیش حتی قبل از تاریخ شناخته شده بود؛ در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می کرد.

برنج معمولاً قابلیت چکش‌خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی‌گراد است . البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغیر کند.

مس داخل برنج خاصیت میکروب‌کشی به آن می‌دهد. به‌همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان‌ها استفاده می‌کنند. امروزه تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آنها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند. چگالی متوسط برنج ۸٫۴ گرم بر سانتی‌متر مربع است.

انواع برنج:
  • برنج دریاسالار: شامل ۳۰٪ روی همراه با ۱٪ قلع
  • برنج آلفا: شامل کمتر از ۳۵٪ روی، که از آن می توان برای کارهایی با فشار بالا، ضربه و سرد استفاده کرد. ساختار کریستالی این نوع برنج FCC است .
  • برنج بتا: شامل ۴۵٪ تا ۵۰٪ روی که سختی و مقاومت بیشتری نسبت به گرما و فشار و ضربه دارد.
  • برنج آلفا-بتا: شامل ۳۵٪ تا ۴۵٪ روی مناسب برای گرما
  • برنج آلومینیومی: که شامل آلومینیوم است و مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارد که از آن در ساخت سکه های اروپایی استفاده می کنند .
  • برنج آرسِنیکی: شامل آرسنیک. آلومینیوم است که در ساخت دیگ‌های بخار کاربرد دارد .
  • برنج فشنگی: شامل ۳۰٪ روی برنج معمولی: شامل ۳۷٪ روی، ارزان و مناسب برای کارهای بدون گرما (سرد)
  • برنج عالی: شامل ۳۵٪ روی و ۶۵٪ مس، با قابلیت انعطاف پذیری بالا، استفاده شده در ساخت فنر و پیچ ها.
  • برنج سربی: همان برنج آلفاـبتا همراه با مقداری سرب است.
  • برنج پست: شامل ۲۰٪ روی است، با رنگ زرد نزدیک به طلا
  • برنج دریایی: شبیه به برنج دربا سالار با ۴۰٪ روی و ۱٪ قلع
  • برنج سفید: شامل بیش از ۵۰٪ روی ، بسیار شکننده
  • برنج طلایی: که نرم ترین فلز برنج است با ۹۵٪ مس و ۵٪ روی که در ساخت مهمات جنگی کاربرد دارد.

برنج ها آلیاژهای مس وروی می باشند که براساس تغییرات ترکیبی ورنگ ظاهری به برنج زرد وبرنج قرمز وبرنج سرب،برنج سیلیسیم،برنج قلع،برنجهای نیکلی(ورشو)تقسیم می شوند.

فسفربرنز
آلیاژ فسفر برنز

فسفر برنز یا قلع برنز یکی از آلیاژ های مس است که درصد قابل توجهی قلع (۳.۵-۱۰درصد) و مقدار کمتری فسفر (۰.۰۱-۰.۳۵) دارد. این مواد سیالیت بیشتری به ترکیب در حالت مذاب می دهند و عملیات ریخته گری را آسان تر می کنند. در نتیجه می توان این آلیاژ را به راحتی به شکل قطعات مختلف در آورد.

این آلیاژ ساختار ریز دانه دارد، در حقیقت اندازه دانه بسیار ریز این آلیاژ، فسفر برنز را قادر ساخته تا میزان ارتجاعی بودن فنر بسیار بالاتری داشته باشد. افزودن قلع باعث بیشتر شدن استحکام آلیاژ می شود و نیز مقاومت به خوردگی ترکیب را بهبود می بخشد.

هرچه مقدار قلع در فسفر برنز بیشتر شود بر مقاومت به زنگ زدگی و خوردگی آن افزوده می شود. افزودن مقداری فسفر به این آلیاژ باعث افزایش سفتی و مقاومت در برابر سایش می شود. فسفر برنز به صورت ورق، نوار، صفحه، سیم و میله موجود است.

کاربردهای فسفر برنز

با توجه به خواص آن، فسفر برنز ماده ای بسیار معروفی برای ایجاد قطعات الکترونیکی است. به عبارتی دیگر، می توان گفت معروف ترین ماده ای است که در صنایع الکترونیک استفاده می شود. به عنوان مثال، بخش هایی که به کامپیوتر وصل می شوند، از جنس فسفر برنز هستند.

دلیل اینکه فنرها را از جنس فسفر برنز می سازند این است که این آلیاژ می تواند حرکت های پیوسته را تحمل کند و همچنان به شکل اولیه خود باقی بماند. فنرهای بزرگ استفاده شده در ماشین های صنعتی اغلب از این ماده ساخته می شوند زیرا فسفر برنز در مقایسه با دیگر اجزای غیر آلیاژی مقاومت بیشتری در برابر کرنش دارد. این ویژگی باعث شده که از فسفر برنز برای ساخت بَست ها نیز استفاده شود.

کاربرد رایج فسفر برنز در ساخت فنرها، بَست ها و مهره ها است. این قطعات علاوه بر اینکه باید الاستیسیته بالایی داشته باشند، نیاز به مقاومت به خستگی و سایش بالایی دارند. پیچ ها نیز از جنس فسفر برنز هستند زیرا انتظار می رود این قطعات نیرو زیادی را تحمل کنند اما دچار شکست نشوند. کاربرد صنعتی پیچ های ساخته شده از این آلیاژ در بست ها، سازه ها و سیستم های الکتریکی است زیرا این مواد رسانایی بالایی دارند.

همچنین ماشین آلات صنعتی که در محیط شیمیایی به کار گرفته می شوند نیز به دلیل پایداری بالای فسفر برنز در برابر مواد شیمایی از این آلیاژ ساخته می شوند.

جرم حجمی (Density) فلزات رنگین
Density
2.7 آلومینیوم
6.17 فولاد سخت
7.2 آهن خام خاکستری
7.7 آهن خام سفید
7.2 چدن
7.85 فولاد نرم
11.4 سرب
8.9 مس
7.2 روی
7.4 قلع
8.9 نیکل
8.7 فسفر برنز
8.5 برنج

علاقه مند شدید؟ با ما تماس بگیرید! 66390700