فلزات آهنی

بشر از دیرباز با آهن و فولاد و چدن که امروزه به عنوان پرمصرف ترین فلزات جهن می باشند، آشنا بوده است. استفاده از آلیاژهای آهن در بنا حتی در میزان بسیار اندک و محدود در ابنیه اعصار گذشته کتر به چشم می خورد. اما تنها از اوائل قرن هیجدهم با پیشرت می خورد. اما تنها از اوائل قرن هیجدهم با پیشرفت صنعت، استفاده از این فلز رو به فزودنی گذاشته است. از این طریق ایده های نو و پدیده های بدیع وارد صنعت ساختمانی گردید. در ابتدا از آهن برای کارهای جزئی همچون تزئینات و یا کلاف بندی بناهای سنگی استفاده می شد. در همین زمان آهن در بعضی از پوشش های کم وزن مثل سقف تئاتر فرانسه که در بوردو ساخته شد به کار رفت، اما به علت عدم توسعه صنایع تصفیه آهن استفاده از این فلز محدود است. در اواسط قرن هیجدهم در انگلستان قدم های شایان توجهی در بهبود و پیشرفت صنعت یا]ن برداشته شد. دراواخر این قرن نتیاجی این پیشرفت ها دراختیار عموم قرار گرفت و این صنعت با توجه به توسعه روزافزودن صنایع اسلحه سازی بهبود حاصل کرد و اولین ابنیه با اعضای باربر فلزی همچنین پل های فولادی بنا شدند و فصل نوینی در تاریخ ساختمان سازی آغاز شد و دروازه های استفاده از آهن در ساختمان گشوده شد.

قدیمی ترین مورد مصرف آهن در تولید اسلحه و وسایل دیگر در عصر آهن در اروپا در قرن سیزدهم میلادی بوده است؛ پیشرفت های با ارزش در استفاده ازآهن در ساختمان گشوده شد.

قدیمی ترین مورد مصرف آهن د رتولید اسلحه و وسایل دیگر در عصر آهن در اروپا در قرن سیزدهم میلادی بوده است؛ پیشرفت های با ارزش در استفاده از آهن در ساختمان، استفاده از یک زنجیر از جنس آهن نرم تحت کشش در گنبد کلیسای سنت پاول (PALE) برای جلوگیری از ریزش دیواره ها به بیرون و استفاده از چدن توس طپاکستون در قسمت های پیش ساخته ساختمان کریستال پالاس (قصره بلورین) در سال 1851 م. می باشند فولاد ماده نسبتا جدیدی است و در مقادیر صنعتی تنها درآمد. اولین ساختمان بلند 10 طبقه با اسکلت فلزی در سال 1858 م. در شیکاگو توسط ویلیام لوبادن جنی ساخته شد.

متالورژی آهن و فولاد

روند متالورژی برای تولید محصول فلزی با شکل و خاصیت مورد نظر به کار برده می شود. تولید چدن اولین قدم در تبدیل سنگ آهن که مخلوطی از اکسیدهای آهنی و نمک های معدنی و مخلوطی از 5 سیلیس، آلومین، سنگ آهک و سایر اجزای است، می باشد.

با ارزش ترین سنگ معدنی برای تولید چدن، سنگ آهن مغناطیسی یا مگنتیت Fe304 هماتیت ،لیمونیت ، و سنگ آهن اسپانیک می باشند که باید از ناخالصی های مضر مانند سولفورها و فسفورها عاری باشند. بیشترین مقدار آهن در انها باید مگنتیت و هماتیت تا 70% می باشد. اهن موجود در سنگ آهن لیمونیت و اسپانیک معمولا کمتر از 50 یا 60% است.

سوخت در روند کوره بلند ذوب آهن کّک می باشد که محصول تصفیه و خشک کردن زغال در درجه حرارت بین 900 تا 1100 درجه می باشد. از کک فقط برای تولید حرارت استفاده نمی شود، بلکه به منظور احیای سنگ آهن نیز به کار می رود.

درجه حرارت ذوب سنگ معدنی به کمک بارگیری مواد گدازآوری مانند سنگ آهک، کوارتز، ماسه سنگ و کوارتزیت کاهش می یابد.

در این کوره استوانه ای شکل که از جنس فولاد و به کمک آجرنسوز آستر شده است و کوره بلند نامیده می شود، چدن به صورت مذاب به دست می آید. مواد اولیه بر اساس مقادیر از پیش مشخص شده از بالای کوره بارگیری و بر اساس نیروی جاذبه به سمت پایین کوره هدایت می شوند و رفته رفته داغ تر می شوند تا به حالت مذاب در می آیند. مواد مذاب حاصل شامل آهن خام و سرباره می باشند که به سمت بوته کوره که قسمت تحتانی استوانه است جاری می شوند. و به علت وزن مخصوص متفاوت آهن و سرباره این دو از یکدیگر جدا م یشوند و آهن توسط شیر تخلیه تحتانی و سرباره توسط شیر تخلیه فوقانی از انتهای کوره بلند تخلیه می شوند.(

میزان کربن در فلزات آهنی:

مقدار کربن که با آهن آلیاژ شده به خاطر اثر مخصوصش بر ساختار بلوری میکروسکپی تاثیری مشخص بر خواص فیزیکی فلز می گذارد. برخی از اشکال کریستالی کربن و آهن که با نسبت آهن و کربن بستگی دارند، مثل: فریت، پرلیت و سمانتیت در دمای معمولی پایدار هستند؛ اما با افزایش دما، اشکال کریستالی فوق ناپایدار می شوند و در شکل گیری مجدد، کریستال ارسنیت را پدید می آورند؛ این ساختار را می توان با آبدیده کردن سریع فولاد داغ سرخ در دمای معمولی به تاخیر انداخت؛ در حقیقت با این روش از بولریزه شدن دوباره که روندی طبیعی است جلوگیری می کنیم. این اثرات در عملیات مختلف گرمایی که برای بهبود خواص فیزیکی فولاد بر روی آن انجام می شود به خوبی پدیدار می شود.

فولاد

به کمک کاهش ناخالصی کربن و سایر مواد زائد، فولاد را از چدن سفید تهیه می کنند.

روش های امروزی برای ساخت فولاد شامل روش اکسیژن، روش اپن هارت (زیمنس –مارتن) و روش فولادسازی با کوره الکتریکی می باشند.

صرف نظر از روش تولید، روند فولاد سازی شامل اکسیداسیون ناخالصی های نامطلوب می باشد که تبدیل به سرباره می شوند ویا می سوزند.

در روش بسمر و اکسیژن ، هوا یا گاز اکسیژن به داخل پاتیل متحرک که با چدن مذاب بارگیری شده است با فشار دمیده شده و باعث اکسید شدن ناخالصی ها می شود.

فولادهای سازه ای:

میزان کربن فولادهای سازه ای چوش پذیر در حدود (25/0 تا 16/0 درصد) است. فولاد سازه ای معمولا بلورگیری شده است. میزان قابل توجه ازدیاد طولی که موجب می گردد تا مقاطع ضخیم تر آهسته تر از مقاطع نازک سرد شوند موجب افزایش تفاوت های مشخص در ویژگی های فیزیکی می شود. به طوری که مقاومت ویژه یک مقطع 90 میلیمتر می تواند از یک مقطع 16 میلیمتر حدود 10 درصد کمتر باشد.

فلزات غیر آهنی

بهای اولیه فلزات غیرآهنی معمولا بسیار بیشتر از فلزات آنی می باشد. ولی این تفاوت اغلب به علت مزیت های بی شمار آنها از نظر اغلب به علت مزیت های بی شمار آنها از نظر کارایی و مقاومت در برابر پوسیدگی قابل چشم پوشی است. در جدول های شماره 2 و 3 بعضی از مهم ترین خصوصیات فلزات آهنی و غیرآهنی با چند مصالح غیرفلزی مقایسه شده است. فلزات رایج در کارهای ساختمانی و آلیاژهای آنها نیز نمایش داده شده است.

آلومینیوم

زمانی که مجسمه اروس در سال 1893 م. در لندن نصب شد آلومینیوم فلز گرانبهایی بود. این فلز از خاک رس بوکسیت به کمک الکترولیز به دست می آید و 17000 کیلو وات ساعت برق برای تولید یک تن آلومینیوم نیاز است.

آلومینیوم یا به صورت کاملا خالص است و یا شامل 99 درصد یا بیشتر آلومینیوم و بقیه آلیاژ آن به حساب می آیند که هر کدام دارای خصوصیات ویژه ای هستند.

وزن مخصوص آن پایین و در حدود 2700 کیلوگرم در متر مکعب است. این وزن تقریا برابر وزن مخصوص گرانیت و ثلث وزن مخصوص فولاد است.از نظر هدایت الکتریسیته این فلز بعد از مس قرار دارد ، و در حدود 60% آن است. دیرزمانی است که از این فلز به عنوان هادی برق استاده شده است. به کارگیری ان در ساختمان پس از توسعه تولید آلومینیوم عملی شد.

فلزات آهنی و غیر آهنی

مقدمه

بخشی از تحقیق

فلزات آهنی

فلزات غیر آهنی

فهرست مطالب

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “فلزات آهنی و غیر آهنی” لغو پاسخ