آلیاژ چیست؟ با انواع و کاربرد آن آشنا شوید!

تولید آلیاژ سابقه‌ای طولانی دارد و شاید به زمانی برسد که انسان فلز را شناخت. اولین آلیاژها از فلزاتی ساخته شدند که در دسترس انسان و فراوان بودند. مس، قلع، سرب و روی از اولین فلزاتی بودند که انسان از آن‌ها آلیاژ ساخت.

مفرغ نخستین آلیاژی است که بشر ساخته‌است؛ احتمالاً از ترکیب اتفاقی مس و قلع به صورت مذاب و سرد کردن مخلوط‌شان. این آلیاژ چون سخت‌تر از هردو فلز مس و قلع بود، برای ساختن چاقو و نیزه و مانند آن به کار رفت.
پس از آن هم انواع مختلفی از آلیاژها به دست بشر ساخته شد و با توجه به نیاز و ویژگی‌های‌شان، مورد استفاده قرار گرفت. یکی از پرکاربردترین آن‌ها، آلیاژ برنج است که ترکیبی است از مس و روی. این آلیاژ به سبب سختی زیاد از دیرباز مورد استفاده بوده‌است.

در این مقاله از وبلاگ آهن اسپات قصد داریم تا شما را با آلیاژ و کاربردهای آن آشنا سازیم. با ما تا انتهای این مطلب همراه باشید.

آلیاژ چیست؟

آلیاژ (فرانسوی: Alliage) یا هم‌جوشه، مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی است که به آن را فلز پایه می‌گویند و ترکیبی با یک یا چند عنصر فلزی یا غیرفلزی است. به زبان ساده، آلیاژ، مخلوطی از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر است. برای مثال فولاد، آلیاژ آهن با کربن است.

تاریخچه پیدایش آلیاژ همزمان با پیداش اولین فلزات بوده است؛ به گونه‌ای که قدیمی‌ترین نمونه‌های آن به زمانِ بابِلی‌ها(۶۰۰۰سال قبل) باز می‌گردد. اولین آلیاژ تولید شده ظروف “برنجی” که از فلزات روی و مس ساخته شدند. تمدن باستانی چین نیز جز اولین سازندگان این مواد به شمار می‌رود.

به دلیل روشِ تولید این ماده، سختی و مقاومت آن‌ها نسبت به فلزهای معمولی بیشتر است. برای مثال، فولاد حاصل از ترکیب آهن و کربن؛ به نسبت آهن ماده بسیار سخت‌تری است. با افزودن “کروم” به فولاد نیز خاصیت “ضد زنگ” را به آن می‌بخشند.
برای ساخت آلیاژ، ابتدا فلز اصلی و سایر عناصر را به حالت مذاب درآورده و سپس مخلوط حاصل را در قالب‌های مخصوصی می‌ریزند. مهم‌ترین شرط برای تولید آلیاژ باکیفیت، ذوب مناسب مواد و اختلاط درست آن‌ها است.

ویژگی‌ آلیاژها

در برخی از آلیاژها پس از آمیخته شدن عناصر تشکیل دهنده آلیاژ، خواص تمام عناصر تشکیل‌دهنده در آلیاژ تشکیل شده مشاهده می‌شود. درست مانند حل شدن نمک در آب، یکی از عناصر در دیگری فقط حل می‌شود، اما در برخی از آلیاژها، فلزها چنان در هم می‌آمیزند که آرایش ذرات آن‌ها دگرگون شده و یک ترکیب شیمیایی به دست می‌آید.

آلیاژها از ذرات بسیار کوچکی تشکیل شده‌اند. برخی از این ذرات به هم می‌پیوندند و مجموعه‌هایی پدیدمی‌آورند که به آن‌ها دانه گفته می‌شود. اندازه این دانه‌ها در خواص بعدی آلیاژها بسیار تاثیرگذارند. همچنین اندازه دانه‌ها به عواملی همچون میزان حرارت داده شده به مواد تشکیل‌دهنده و سرعت سرد کردن آن‌ها بستگی دارد؛ در حقیقت هرچه مواد را سریع‌تر سرد کنیم، اندازه دانه‌ها ریزتر می‌شود.
به این ترتیب، ریزی و درشتی دانه‌ها، در خواص بعدی آلیاژها تأثیرگذار است و از راه تنظیم میزان حرارت داده شده و سرعت سرد کردن می‌توان خواص مورد نظر را در آلیاژ ایجاد کرد. بیشتر آلیاژها از فلزات تشکیل‌دهنده‌شان سخت‌ترند. به همین دلیل از شکل‌پذیری کمتری برخوردارند. همین‌طور بیشتر آلیاژها در دمایی کمتر از دمای ذوب فلزات تشکیل‌دهنده ذوب می‌شوند و رسانایی الکتریکی ضعیف‌تری دارند.

دلایل کاربرد آلیاژها 

فلزات خالص، خواص فیزیکی و شیمیاییِ بسیار کمی دارند. از جمله خواص مدنظر ما؛ نقطة جوش، نقطة ذوب، چگالی، چکش خواری، هدایت الکتریکی و حرارتی، وزنِ مخصوص هستند. این خواص را به کمک ترکیب عناصر فلزی و غیرفلزی و ایجاد آلیاژهای مختلف می‌توان اصلاح کرد یا بهبود بخشید. در این جا برخی از دلایل تولید آلیاژ را بررسی می‌کنیم:

۱. افزایش درجه سختی فلزات

آلیاژ ماده سخت‌تر و پایدارتری نسبت به عناصر تشکیل دهنده‌ش است. فلزات خالص غالباً نرم هستند؛ از این رو با کمک عناصر فلزی یا غیر فلزی، سختیِ فلز را با تبدیل به آلیاژهای مختلف می‌توان بهبود داد.

۲. کاهش نقطه ذوب

نقطه ذوب فلزاتِ خالص بالا است. زمانی که فلزات خالص با دیگر عناصر فلزی و غیر فلزی آلیاژ شوند، نقطه ذوبِ‌شان کاهش خواهد یافت. در نتیجه به آسانی ذوب می‌شوند. این خاصیت جهتِ تولید آلیاژ سودمندی مانند لحیم استفاده می‌شود.

۳. افزایش استحکام کششی

آلیاژ، قابلیتِ استحکامِ کششی فلز اصلی را بهبود می‌دهد. افزایش مقاومت در برابر خوردگی: آلیاژها نسبت به فلزات خالص در برابر خوردگی مقاومت بیشتری دارند. فلزات به شکل خالص از نظر شیمیایی واکنش‌پذیر هستند و به ‌راحتی توسط گازهای جوی و رطوبت محیط دچار خوردگی می‌شوند.

۴. تغییر رنگ

رنگ فلز خالص را با آلیاژ کردن آن با فلزات یا غیرفلزات حاوی رنگدانة رنگی مناسب می‌توان تغییر داد.

انواع آلیاژ

آلیاژها را می‌توان به دوسته آهنی و غیرآهنی تقسیم نمود.

1. آلیاژهای آهنی

آلیاژهایی که فلز پایه آنها آهن است. اگر فلزی غیر از آهن در آ‌ن‌ها باشد، آن را آلیاژ غیرآهنی می‌نامند. این نوع به دو زیرمجموعه تقسیم می‌شوند:

۱. فولاد

۲. چدن

• فولاد

فولاد معروف‌ترین و مهم‌ترین آلیاژ ‌آهنی موجود در بازار است. مواد اصلی سازندة ترکیب آن، آهن و کربن هستند. ریشه اصلی واژة آلیاژ از کلمه فرانسوی به معنی ترکیب کردن است. از فولاد در ساختمان‌سازی، پل‌سازی، ساخت وسایل گوناگون استفاده می‌شود.

• چدن

چدن‌ها خانواده‌ای از آلیاژهای آهنی هستند که از ترکیب آهن، کربن به دست آمده‌اند. انواع چدن‌ها عبارتند از :

۱. چدن خاکستری

۲. چدن دایتل

۳. چدن سفید

۴. چدن مایبل

۵.  چدن گرافیت فشرده (نشکن)

از چدن به منظور ساختِ پل، ماشین آلات ، لوله‌ها، در پوش چاه‌های خیابان استفاده می‌شود.

انواع آلیاژهای آهنی

۱. فولادهای ساختمانی؛

که از جمله آن می‌توان به تیرآهن، نبشی، پروفیل، قوطی، ناودانی، میلگرد های آجدار ورق ساختمانی و… اشاره نمود.

۲. فولادهای عملیات حرارتی؛

این دسته از متریال فولادی به شکلِ خام و در فاز پیش حرارتی هستند و ترکیب اصلی آن نیکل و کروم است.

۳. فولادهای سخت شونده سطحی؛

این دسته از فولادها به صورت سطحی تغییر می‌یابند، مقدار کربن آن ها خیلی کم و کربن‌ دِهی سطحی است.

۴. فولاد های فنر؛

روی مقطع میلگرد وجود دارد، دارای ویژگی ارتجاعی است و در برابر سایش و حرارت مقاوم است.

۵. فولاد های یاتاقان؛

معروف‌ترینِ این دسته ( cr6100 )، فولاد ابزار سرد کار – فولاد ابزار گرم کار هر دو نوع ویژگی هایی تقریبا یکسان دارند.

۶. فولادهای مقاوم به حرارت؛

با نام فولادهای آتش خوار شاخته شده و به شکلِ ورق لوله ساخته می‌شوند؛ بیشترین کاربرد این فولاد در صنایع نفت و پتروشیمی است.

۷. فولاد های ضدِ زنگ؛

این دسته فولاد به دو نوع فولاد بگیر و نگیر تفکیک می‌شود. فولاد “بگیر” دارای نیکل کم و افزودنی کربن زیاد و فولاد “نگیر” دارای نیکل و کروم زیاد ولی کربن کم هستند.

۸.  فولاد ضدِ زنگِ نسوز؛

دارای مقاومت حرارتی تا 1400 درجه سانتی گراد است.

۹. فولاد تندبر؛

دارای ترکیبات تنگستن و کبالت که باعث سرعتِ بالای انتقال حرارت می‌شود.

2. آلیاژهای غیرآهنی

فلز پایه این دسته، عنصری غیر از آهن است. انواع فلزهای غیر آهنی شامل:

• آلومینیوم؛

آلومینیوم‌ها وزن سَبُکی دارند و برای تولیدِ هواپیما، وسایل نقلیه موتوری، فضا و موشک و… کاربرد دارند.

• سرب؛

در ساختن الکترود باتری‌های قوی کاربرد دارد.

• روی؛

در اتومبیل سازی کاربرد دارد.

• طلا و نقره؛

در جواهرسازی استفاده می‌شوند، این فلزات نرم بوده و با بقیه فلزات ترکیب می‌شوند.

کاربرد آهن آلیاژی در صنعت 

آلیاژ‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردشان، در صنایع مختلف کاربرد دارند. پیشرفت علم و کشفِ ترکیبات مناسب آلیاژی برای هر صنعت را باعث شده است. در اینجا نمونه‌ای از کاربردهای آهن آلیاژی با هم می‌خوانیم:

عناصر آلیاژساز

1. کربن

استحکام کششی را بالا می‌برد. کربن ، به فولاد استحکام داده و عملیات را حرارت پذیر می‌کند. قابلیتِ سخت کاری سطحی فولاد با کربن  را افزایش می دهد.

2. سیلیسیم

برای تولید فولاد به علتِ بالا بودنِ اکسیژن، به عنوان یک عنصر اکسیژن‌زا به کار می‌رود. این عنصر استحکام کششی فولاد را بالا می‌برد.

3. منگنز

۱ درصد منگنز به فولاد، در حالت بدون عملیات حرارتی ، کشش و تنش تسلیم فولاد را افزایش می دهد. فولادهای منگنز دار باید در دمای بالا قرار بگیرند.

4. فسفر

قابلیتِ چقرمگی فولاد را کاهش داده و باعث بهبودِ قابلیت ماشین کاری می‌شود.

5. گوگرد

گوگرد نیز مشابه با فسفر عمل می‌کند.

6. کروم

کروم به طور معمول برای فولاد هایی که تحت عملیات حرارتی بالا قرار می‌گیرند، عنصر آلیاژی مهمی است.

7. مولیبدن

به دلیل خواصِ زیاد فولاد تولیدی از مولیبدن، کاربرد این عنصر غیرقابل اجتناب شده است. این عنصر شکنندگی در فولاد را کاهش می‌دهد. همچنین باعث مقاومت گرمایی فولاد می‌شود.

8. نیکل

خاصیتِ چقرمگی فولاد را حتی در دمای پایین بهبود می‌بخشد و قابلیت سخت پذیری فولاد را افزایش می دهد.

9. وانادیم

استحکام کششی فولاد را بالا برده و حساسیت به دمای بالا را می‌کاهد.

معروف‌ترین آلیاژ‌های موجود در بازار 

نمونه‌های زیادی از آلیاژ در بازار آهن آلات معروف هستند که در اینجا با برخی از آن‌ها آشنا می‌شویم:

۱. آلیاژهای هستلوی

۲. اینکونل

۳. وسپلوی

۴. رنه

۵. اینکولوی

۶. MP98T

۷. آلیاژهای TMS

۸. آلیاژهای تک کریستال CMSX

امروزه آلیاژها در صنایع مختلف و حساس مثل انرژی هسته‌ای، موشک سازی و هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پرکاربردترین فلزهای آلیاژی 

به کمک آزمایشات و تحقیقات گسترده در حوزة فلزات، امروزه تعداد زیادی از آلیاژها تهیه شده است. این آلیاژها از دو بخش عنصر پایه و ترکیبات ساختاری تشکیل شده اند و در صنایع مختلفی کاربرد دارند. در این‌جا با نمونه‌ای از این ترکیبات آشنا می‌شویم:

استعلام قیمت و خرید آهن آلیاژی از آهن اسپات

عوامل بسیاری بر فرآیند خرید و سفارش ما موثر باشند. از جمله این عوامل قیمت روزانه محصولات است. آهن اسپات، به عنوان ابزاری برای بررسی و مقایسه قیمت آلیاژهای تولیدی شرکت‌های مختلف کاربرد دارد.

اگر قصد سفارش آلیاژهای آهنی را دارید، به کمک آهن اسپات می‌توانید محصول مدنظر خود را انتخاب و سفارش دهید. در صورتی که در مورد هر یک از محصولات و قیمت‌های موجود در بازار آهن سوالی داشتید می‌توانید با کارشناسان در تماس باشید.