نوشته‌ها

آشنایی با مبانی و تعریف فولاد ضد زنگ

تاریخچه فولاد زنگ نزن

فولاد زنگ نزن یا استنلس استیل (به انگلیسی: Stainless Steel) به فولادهایی با مقدار عناصر آلیاژی بالا گفته می‌شود که توانایی مقاومت به خوردگی در اتمسفرهای خورنده و دماهای بالا را داشته باشند. فولادهای ضد زنگ معمولی حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم هستند که عامل اصلی مقاومت به خوردگی آنهاست.

پیر بارتیه[۱] مهندس فرانسوی در سال ۱۸۲۱، مشاهده کرد که با افزایش مقدار مشخصی کروم به آهن، سفتی و مقاومت به خوردگی اسیدی آن بسیار افرایش می‌یابد. در ۱۹۰۹، لئون گویله[۲] و آلبرت پورتوین[۳] بطور مستقل در فرانسه ریزساختار آلیاژهای Fe-Cr و Fe-Cr-Ni را بررسی کردند.

معرفی فولاد ضد زنگ

فولادهای زنگ نزن گروه وسیع و گسترده ای ازآلیاژهای ویژه اند که بیشتر برای مقاومت دربرابر خوردگی توسعه یافته اند.ازجمله ویژگیهای ممتازبرای این دسته ازآلیاژها شکل پذیری عالی ، چقرمگی زیاد دردمای اتاق و دمای پایین و مقاومت خوب دربرابر پوسته شدن ، اکسایش و خزش دردمای بالا می باشد که خواص خود را نیز تادماهای بالا حفظ می کنند.

فولادهای ضدزنگ Stainless Steel جزء دسته فولادهای آلیاژی حاوی مقادیر قابل توجهی کرم می باشند. حداقل عنصر کرم متعارف دراین دسته ازفولادها ۱۱ % می باشدو برای اینکه آلیاژهای آهنی خاصیت زنگ نزن داشته باشند میزان کرم درآنها نباید کمترازاین مقدارباشد. عنصر کرم موجب می گردد فولاد خاصیت ضدزنگ داشته باشد بدین معنا که مقاومت به خوردگی درآن بهبود یابد بنابراین کرم عنصر آلیاژی بهبوددهنده مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن است که این بهبود مقاومت دربرابر خوردگی به لحاظ تشکیل لایه محافظ ازاکسیدکرم روی سطح فولاد ضدزنگ می باشد.این لایه نازک سرتاسری تحت شرایط مساعد فولاد رادربرابر موادومحیط های خورنده محافظت می نماید . علاوه بر کرم ، عناصرشیمیایی دیگری نیز درترکیب فولادهای ضدزنگ بکارمی روند که ازآن جمله می توان به مولیبدن ، نیکل اشاره نمود. نیکل عمدتا” موجبات انعطاف پذیری و فرم پذیری را درفولاد ضدزنگ باعث می گردد.

درواقع کشف این آلیاژ جدید، بدین گونه رخ داد که روزی دانشمندان متوجه شدند که اگر بر فولاد، حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد فلز«کُرُم» و اندکی«نیکل» بیفزایند، فولادی به دست می آید که در برابر زنگ زدگی و حمله اسیدها، مقاومت خواهد کرد. پس فولاد ضد زنگ همان فولاد معمولی است که مقداری کرم و گاهی نیز اندکی نیکل بر آن افزوده اند. مصارف فولاد ضد زنگ بسیار است. ما در زندگی روزانه ی خود با صدها جنس سر و کار داریم که همه از فولاد زنگ نزن، ساخـته شده اند. مانند: چاقو، دستگیره ی در، سر چوگان گلف، لوازم برقی، وسایل ماهی گیری و بسیاری از چیزهای دیگر. فولاد ضد زنگ بسیار خوب صـیقل می خورد و براق می شود. از این رو، می توان از آن به جای آینه و نورافکن نیز استفاده کرد. در جایی که آینه شیشه ای، در معرض شکستن باشد به جایش فولاد ضد زنگ را هم چون آینه، قرار می دهند.

 

انواع استنلس بگیر (مغناطیسی)

پرمصرف‌ترین آنها ۱٫۴۰۱۶ می‌باشد. استفاده از آلیاژهایی با کروم پائین در مواردی که حفظ ظاهر در اولویت نیست و شرایط سخت محیطی وجود ندارد، امکان‌پذیر است. افزایش کروم و مولیبدن باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود. افزایش تیتانیوم و نیوبیوم نیز خاصیت جوش پذیری را افزایش می‌دهد.

گروه اصلی:

استنلس نگیر یا غیر مغناطیسی: آلیاژ آهن – کروم- نیکل با کربن کمتر از ۰٫۱٪ (شامل انواع۱٫۴۳۰۱/۳۰۴که معمولاً به عنوان ۸/۱۸ و۱۰/۱۸ نیز نام برده می‌شوند) در حالت استفاده نشده خاصیت غیر آهن‌ربایی دارد و بیش از ۶۵ درصد مصرف جهانی استنلس را به خود اختصاص داده‌است.

استنلس بگیر یا مغناطیسی: آلیاژ آهن – کروم با کربن کمتر از ۰٫۱٪ همراه با خاصیت آهن‌ربایی.

استنلس مارتنزیت: آلیاژآهن – کروم با کربن بالای ۰۱٪ و خاصیت آهن‌ربایی و سختی پذیر.

استیل دوپلکس (Super Duplex stainless steel):آلیاژ آهن-کروم و نیکل با ساختمانی از ترکیب استیل‌های مغناطیسی و غیر مغناطیسی و خاصیت آهن‌ربایی.

انواع فولادهای ضد زنگ

فولاد ضدزنگ آستنیتی : سری Austenitic 300

فولاد ضدزنگ آستنیتی بیشترین مورداستفاده را در بین انواع دیگر فولادهای زنگ نزن داشته و تقریبا ۸۰% بازارجهان را به خود اختصاص داده است. درساختار آن حداقل ۷% عنصر نیکل قرار دارد که ساختارفولاد را تماما آستنیتی نموده و باعث گردیده فولاد خاصیت انعطاف پذیر، مقاوم برای کاربرد دردماهای بالا، غیرمغناطیسی و قابلیت جوشکاری مساعد ازخود نشان دهد.
معرفی فولاد ضد زنگ

بنابراین مشخصه اصلی این طبقه از فولادهای زنگ نزن، سهولت جوشکاری و مقاومت به خوردگی عالی- نرم و انعطاف‌پذیر بودن برای کارسرد و غیرمغناطیس بودن آنها می باشد. طبق آنچه بدان اشاره گردید، فولادهای زنگ نزن را برای استفاده در محیط های اتمسفری، آب دریا و انواع مختلف محیط‌های شیمیایی انتخاب می‌کنند. اما، بستگی به نوع محیط، باید فولاد با ترکیب شیمیایی مناسب انتخاب شود. بجز مقاومت دربرابر محیط‌های خورنده خاص، فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی دارای خواص متالورژیکی

** تبدیل آستنیت به مارتنزیت دراثر کارسرد درانواع ۳۰۱ ، ۳۰۲ و۳۰۴

** کاهش کربن و عنصرآلیاژی کرم برای حذف امکان تشکیل کاربید کرم و جلوگیری از خوردگی بین دانه‌‌یی درانواع L304،L316،۳۲۱،۳۴۷

** آلیاژکردن با مولیبدن برای افزایش مقاومت دربرابر خوردگی حفره‌یی درانواع ۳۱۶

** استفاده از درصدهای بالای عناصرآلیاژی کرم و نیکل برای افزایش استحکام دردمای بالا (فولادهای نسوز) و مقاومت دربرابر پوسته شدن درانواع ۳۰۹ و ۳۱۰ نیز می‌باشند.
موارد کاربرد:

مخازن نگهدارنده موادشیمیایی – لوازم آشپزخانه – لوله های صنعتی –نمای خارجی بناها – استراکچرها

فولاد ضدزنگ فریتی : سری ۴۰۰ Ferritic

این دسته ازفولادهای ضدزنگ خاصیت مغناطیسی و خواص فیزیکی و مکانیکی مناسبی دارند.عنصرآلیاژی عمده دراین گروه کرم در حدکافی جهت پایدار کردن کامل فازفریت می باشد به منظور جلوگیری ازتشکیل فازهایی که دررابطه با انعطاف پذیری و چقرمگی مخرب اند، سریع سردکردن این نوع فولادها که حاوی درصد زیادتری ازعناصر آلیاژی هستند الزامی است . فولادهای ضدزنگ فریتی خواصی مشابه به فولاد ساده کربنی داشته با این تفاوت که مقاومت آنها دربرابر خوردگی به مراتب بهتراست. عموما” این فولادها حاوی مقادیر بین ۱۲ تا ۱۷ درصدکرم درساختارخودمی باشند که فولادهای بامقادیر حدودا” ۱۲ درصد کرم بیشتر برای کاربرد دراستراکچرها و فولادهای بامقادیر حدودا” ۱۷ درصد کرم بیشتر در بویلرها – ماشین های لباسشویی – دکوراسیون داخلی و لوازم خانگی بکارمی روند.
معرفی فولاد ضد زنگ

فولاد ضدزنگ آستنیتی – فریتی : Austenitic-Ferritic (Duplex)

این دسته ازفولادهای ضدزنگ هردو ساختارمتالورژیکی مربوط به فاز های فریت و آستنیت را همزمان درخودداشته ازاینرو آنها را فولادهای ضدزنگ duplex نیز نامگذاری کرده اند این فولادها حاوی مقادیری ازعنصرنیکل به منظور پایدارکننده فازآستنیت و حصول خواص انعطاف پذیری همچنین مقادیری از عنصر کرم به منظورپایدارکننده فازفریت و حصول خواص استحکام و چقرمگی مناسب درفولادمی باشند.

موارد کاربرد:

صنایع پتروشیمی – کاغذسازی – قند و نیشکر همچنین کشتی سازی

فولاد ضدزنگ آستنیتی – فریتی : Austenitic-Ferritic (Duplex)

این دسته ازفولادهای ضدزنگ هردو ساختارمتالورژیکی مربوط به فاز های فریت و آستنیت را همزمان درخودداشته ازاینرو آنها را فولادهای ضدزنگ duplex نیز نامگذاری کرده اند این فولادها حاوی مقادیری ازعنصرنیکل به منظور پایدارکننده فازآستنیت و حصول خواص انعطاف پذیری همچنین مقادیری از عنصر کرم به منظورپایدارکننده فازفریت و حصول خواص استحکام و چقرمگی مناسب درفولادمی باشند.

موارد کاربرد:

صنایع پتروشیمی – کاغذسازی – قند و نیشکر همچنین کشتی سازی
معرفی فولاد ضد زنگ

فولاد ضدزنگ مارتنزیتی : Martensitic

برای بسیاری ازکاربردها که مستلزم نه تنها مقاومت دربرابر خوردگی است بلکه نیاز به استحکام بالا،سختی بالا،مقاومت به سایش و حفظ لبه های تیز و زوایا درقطعه است ، ازفولادهای مارتنزیتی استفاده می کنند این فولادها را می توان ابتدا آهنگری نمود و سپس با آستنیته و سریع سردکردن (تشکیل مارتنزیت) و بازپخت دادن عملیات حرارتی کرد. فولاد ضدزنگ مارتنزیتی خاصیت مغناطیسی داشته و قابلیت حصول محدوده متغیر ازسختی رادارد. برای ساخت بلید توربین های بخار ازاین نوع فولاداستفاده می گردد.

فولاد ضد زنگ حساس‌شده

فولاد ضد زنگ حساس‌شده، فولاد زنگ نزنی است که با فرایند گرمایی اتم‌های کروم آن از حلالیت خارج و بصورت کاربید و زیگما در مرزدانه رسوب کرده‌اند.

چنانچه اگر این فولاد در آب دریا باشد، خوردگی بین دانه‌ای در آن رخ می‌دهد.
هرگز زنگ نمی‌زند

این نوع فولاد در برابر زنگ زدگی و خوردگی بسیار مقاوم است و می‌تواند سال‌ها بدون خوردگی و زنگ زدگی باقی بماند. این دستاورد در خیلی از ساخت و سازها دیده می‌شود و دارای کاربردهای فراوان است. در ساختمان‌های بسیاری از جمله راهروهای زیر زمینی کاخ سفید آمریکا بکار رفته‌است.
آلیاژها

آلیاژهای فولاد زنگ نزن به علت داشتن مقاومت بالا نسبت خوردگی عالی یکی از پر کاربردترین مواد در مهندسی است. این مقاومت به دلیل وجود مقدار زیادی کروم درآن‌ها ناشی می‌شود. مقدار کم کروم، مثلاً ۵٪، مقاومت به خوردگی آهن را مقداری افزایش می‌دهد، اما برای رسیدن به فولاد زنگ نزن، حداقل ۱۲Cr% نیاز است. برابر با نظریه‌های کلاسیک، کروم با تشکیل یک لایه اکسید سطحی که لایه‌های زیرین را از خوردگی محافظت می‌کند، سطح آهن را زنگ نزن می‌سازد. برای ایجاد این لایه محافظ، سطح فولاد زنگ نزن باید در تماس با عوامل اکسید کننده باشد.

اضافه کردن نیکل به فولادهای زنگ نزن مقاومت به خوردگی را در محیط‌های خنثی یا اکسید کننده ضعیف افزایش می‌بخشد اما قیمت آن‌ها را نیز افزایش می‌دهد. هم‌چنین مقدارکافی نیکل قابلیت انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری فولادها را افزایش می‌دهد زیرا امکان نگهداری آستینت (FCC) در دمای محیط را فراهم می‌کند. افزایش مولیبدن به فولادهای زنگ نزن مقاومت به خوردگی را در حضور یون‌های کلر افزایش می‌دهد، حال آن‌که افزودن آلومینیوم مقاومت به پوسته شدن را در دماهای بالا بهبود می‌بخشد. کروم نیز برای افزایش مقاومت به خوردگی آن، اضافه می‌شود.
انواع

آلیاژهای مهم فولادهای زنگ نزن بر مبنای عنصر آلیاژی که به آن افزوده شده‌است به صورت زیر می‌باشد.

آلیاژهای آهن – کروم
آلیاژهای آهن – کروم ـ کربن
آلیاژهای آهن – کروم – نیکل – کربن

فولادهای زنگ نزن بر اساس ساختار متالورژیکی و ترکیب شیمیایی، به صورت زیر تقسیم می‌شوند:

فولاد زنگ نزن فریتی
فولاد زنگ نزن مارتنزیتی
فولاد زنگ نزن آستنیتی
فولاد زنگ نزن آستنیتی – فریتی (دوفازی)
فولاد زنگ نزن رسوب سختی

استیل‌های سری ۳۰۰

رایجترین نوع فولاد ضدزنگ استیل‌های سری ۳۰۰ هستند که خود به انواع مختلفی مثل ۳۰۳، ۳۰۴، ۳۰۵، ۳۱۶، ۳۲۱ و ۳۴۷ تقسیم می‌شوند و در بین آن‌ها استیل ۳۰۴ با اختلاف قابل توجهی از بقیه پرکاربردتر و رایج‌تر است. استیل ۳۰۴ و تعداد دیگری از استیل‌های این سری شامل ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل هستند و به همین دلیل به نام استیل ۸–۱۸ هم شناخته می‌شوند. البته نام استیل ۸–۱۸ اشاره به نوع خاصی از استیل ندارد چون فقط درصد دو آلیاژ نیکل و کروم را نشان می‌دهد. علاوه بر این کربن این استیل‌ها کمتر از ۰٫۰۸ درصد است و خاصیت آهنربایی ندارند.

استیل ۳۱۶ پس از استیل ۳۰۴ دومین استیل رایج در بین استیل‌های آستنیتی است. این استیل که به «استیل ضدزنگ گرید دریایی» هم معروف است و معمولاً شامل ۱۶ درصد کروم، ۱۰ درصد نیکل و ۲ درصد مولیبدن است و به همین دلیل به استیل ۱۰–۱۸ هم معروف است. تغییر در نسبت کروم و نیکل و افزودن مولیبدن باعث شده تا این استیل مقاومت بیشتری در مقابل فرسایش، به‌ویژه فرسایش ناشی از کلر داشته باشد و به همین دلیل برای وسایلی که باید در تماس زیاد با عوامل فرساینده مانند مواد شیمیایی، حلال‌ها، و آب شور باشند، مناسب است. این نوع از استیل معمولاً در ساخت کاردها و ابزارهای برنده و لوازم مرغوب آشپزخانه استفاده می‌شود و برای تاسیات دریایی نیز مناسب است.[۴]
کاربرد آن
استنلس استیل یا همان فولاد ضد زنگ کاربردهای بسیار متفاوت و متنوعی دارد. یکی از این موارد که اکثر خانواده‌ها از آن استفاده می‌کنند و شاید خودشان از این موضوع مطلع نباشند، سینک ظرفشویی است. در اکثر سینک‌های ظرفشویی که امروزه در جهان بسیار کاربرد دارد از استنلس استیل استفاده شده‌است. این فولاد ضد زنگ باعث می‌شود تا سینک ظرفشویی که همیشه در مجاورت آب است به هیچ عنوان زنگ نزند و فرم اولیه خود را از دست ندهد همچنین زیبایی و درخشندگی خاصی به سینک‌ها می‌بخشد تا محیط آشپزخانه از یکنواختی خود خارج شود.

 

 

آشنایی با مبانی تعریف کشش سرد

معرفی برخی از آلیاژهای فلزات

این لغت از یک واژه ی فرانسوی گرفته شده و معنایش ترکیب کردن است.آلیاژ مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن‌را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی و یا غیرفلزی است. آلیاژ معمولا خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان همگنی در اختلاط عناصر، آلیاژ می‌تواند تکفاز یا چند فازی باشد. هدف از آلیاژسازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و غیره‌ست. خواص فیزیکی آلیاژ با نمودار فازی توصیف می‌شود.

  • ویژگی‌های 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 پدید می‌آورند 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 تاثیرگذار 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.

  • برخی آلیاژهای آشنا

معمولا آلیاژها بر اساس درصد وزنی عناصر موجودشان گزارش می‌شوند. بر اساس تعداد عناصر، آلیاژ را دوتایی، سه‌تایی و غیره می‌نامند. برای بیان یک آلیاژ مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر، اصطلاح سیستم بکار می‌رود. مثلا، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن است که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین ۰.۰۲ تا ۲.۱۴ درصدقابل‌تغییر است.

تولید آلیاژها 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

مفرغ نخستین آلیاژی است که بشر ساخته است؛ احتمالا 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 بوده است

  • فولاد

وجود کمتر از ۲ درصد تا ۰.۰۲ کربن در آهن، فولاد را به وجود می‌آورد. اضافه کردن عناصر دیگر غیر از کربن، هرکدام خواص متفاوتی به فولاد می‌دهد. منگنز سبب سختی فولاد، نیکل باعث جلوگیری از خوردگی فولاد، تنگستن باعث محکمی و وجود کروم و نیکل سبب ضدزنگ شدن فولاد می‌شود. آهن ورزیده نیز آلیاژی است با کربن کم که در ساختن میخ پرچ، لوله آب، زنجیر و غیره به کار می‌رود.

  • چدن

وجود بیش از ۲ تا ۶ درصد کربن در آهن، تشکیل چدن می‌دهد.

  • ملغمه نقره

یا آمالگام دندانی آلیاژی از نقره و جیوه است که از آن برای تهیه مواد پرکننده دندان هم استفاده می‌شود. در این آلیاژها فلز پایه، جیوه است.

  • طلا و نقره

طلاو نقره معمولا با مس ترکیب شده و تشکیل آلیاژ می‌دهند. عیار طلا، نشان‌دهنده مقدار فلز اضافه شده در آن است. عیار طلای خالص را ۲۴ فرض می‌کنند. بنابراین طلای ۱۸ عیار، طلایی است که از ۲۴ قسمت، ۱۸ قسمت‌اش طلا و باقی مس است.

  • ورشو

یکی از آلیاژهای مشهور غیرآهنی ورشو است. این آلیاژ ترکیبی است از مس به عنوان فلز پایه و روی و نیکل به عنوان عناصر حل شونده. ورشو به علت شباهت‌اش به نقره، نقره آلمانی و نقره انگلیسی نیز گفته می‌شود.

  • آلیاژ برنج

شامل یک سری از آلیاژهای مس با حداکثر ۴۰ Zn% می‌باشد. با تغییر مقدار روی، خواص آلیاژهای Cu-Zn نیز تغییر می‌کند. برنج‌ های مس- روی که عناصر اضافی مانند قلع، آلومینیوم، سیلیسیوم، منگنز، نیکل و سرب دارند به‌ عنوان برنج‌ های آلیاژی نامیده می‌شوند.

  • 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 آلفاـبتا: 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 آرسنیکی: 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.

  • آلیاژ برنز

از ترکیب مس با عناصری همچون قلع ، آلومینیوم ، منگنز و یا فسفر تولید می شود. آلیاژ هایی که اساساً از مس و قلع تشکیل شده ‌اند، برنزهای قلع ‌دار نامیده می‌شوند. از آنجا که به منظور اکسیژن زدایی هنگام ریخته گری، فسفر به این آلیاژها افزوده می‌شود، برنزهای قلع ‌دار با نام تجاری « برنزهای فسفردار » نیز شناخته می‌شوند. این آلیاژها خواص مطلوبی مثل استحکام زیاد، مقاومت به سایش و مقاومت خوبی به خوردگی در آب دریا دارند.

  • کنستانتان

آلیاژی مرکب از مس که ۴۵% آن نیکل است. مقاومت برقی آن در اثر دما تغییر نمی‌کند. این آلیاژ برای ساختن جعبه‌های مقاومت و مقاومت‌های دستگاه دقیق برقی وترموکوپلها کاربرد دارد

  • فولاد زنگ نزن

وقتی که « آهن » را با « کربن » ترکیب کنیم، فولاد به دست می آید و این فولاد به مراتب سخت تر و محکم تر از آهن می باشد. سپس با افزودن فلز دیگری به نام « کُرُم »، فولادمان یک فلز زنگ نزن می گردد.

  • سکه

سکه های طلا و سکه های زینتی، آلیاژ طلا و مس هستند. زیرا طلای خالص به حدی نرم است که خیلی قابل استفاده نمی تواند باشد.

  • الکتروم

آلیاژی از طلا و نقره است که هم به طور طبیعی وجود دارد و هم توسط انسان قابل تولید است. رنگ الکتروم با توجه به مقدار طلا و نقره موجود در آن از زرد روشن تا زرد کم‌رنگ متغیر است.

شهرت این آلیاژ فلزی بیشتر بخاطر ضرب یکی از قدیمی‌ترین سکه‌های تاریخ با استفاده از آن است. سکه‌های الکتروم در پادشاهی لیدیه واقع در آسیای صغیر در هزاره اول پیش از میلاد ضرب شدند. درصد طلای موجود در معادن کنونی الکتروم آناتولی غربی حدود ۷۰ تا ۹۰ درصد است اما سکه‌هایی که از دوران لیدیه بر جای مانده حدود ۴۵ تا ۵۵ درصد طلا دارند. این می‌رساند که لیدی‌ها موفق به استحصال نقره خالص شده و آن را به الکتروم می‌افزودند و یکی از دلایل ضرب سکه توسط آن‌ها استفاده از تفاوت ارزش طلا و نقره با افزایش درصد نقره در سکه‌ها نسبت به فلز معمولی الکتروم بوده‌است.

الکتروم با توجه به استحکام بیشتر مناسب‌تر از طلا برای سکه‌زنی بود. در این آلیاژ علاوه بر طلا و نقره مقادیری از فلزات دیگر مثل مس و پلاتین نیز دیده می‌شود.

  • طلای سفید

به آلیاژی از طلا همراه با دست‌کم یک فلز سفیدرنگ گفته می‌شود. آلیاژ طلا برای ساخت طلای سفید معمولا نیکل، منگنز، و پالادیم و در مواردی نقره، روی، پلاتین، و مس است. البته رنگ طلای سفید مرسوم در جواهرسازی رنگ واقعی این آلیاژ نیست بلکه با روکش کردن طلا از فلز رودیم به دست می‌آید.

از آن‌جا که طلا در حالت خالص بسیار نرم است، در جواهرسازی با افزودن فلز دیگری آن را مقاوم‌تر می‌سازند. برای ساخت طلای زرد معمولاً از مس استفاده می‌شود اما برای طلای سفید از فلزی سفید یا نقره‌ای رنگ استفاده می‌شود. ویژگی‌های طلای سفید بسته به نوع و مقدار فلزی است که به طلا اضافه می‌شود. نیکل فلزی محکم و سخت است و در نتیجه آلیاژ طلا و نیکل برای ساخت حلقه، سنجاق و گیره مناسب است. آلیاژ طلا و پالادیم نرم‌تر و انعطاف‌‌پذیرتر است و برای سرویس‌های جواهرات و سنگ‌های قیمتی کاربرد دارد. گاهی فلزات دیگری مثل مس، نقره و پلاتین هم برای افزودن مقاومت و افزایش وزن طلای سفید هم به این آلیاژ اضافه می‌شوند.

آلیاژ طلا، نیکل، مس، روی (طلا: ۷۵۰ قسمت، نیکل: ۱۳۵، مس: ۸۵ و روی: ۳۰ قسمت) که در آن نیکل برای افزایش استحکام، مس برای افزایش چکش‌خوری و روی برای استحکام، جلوگیری از زنگ‌زدن مس به طلا اضافه شده و همچنین آلیاژ طلا، پالادیم، نقره (طلا: ۷۵۰، پالادیم: ۲۰۰، نقره: ۵۰) از انواع متداول دیگر طلای سفید است. همچنین آلیاژ طلا و آلومینیم (۷۸٫۴۹٪ طلا و بقیه آلومینیم) برای تولید طلای ارغوانی و آلیاژ طلا و ایندیم (۴۶٫۱۷٪ طلا و ۵۳٫۸۳٪ ایندیم) برای تولید طلای آبی استفاده می‌شوند.

آلیاژ طلا و نیکل ارزان‌تر از طلا و پالادیم است اما برخی افراد به نیکل حساسیت دارند و استفاده طولانی از طلاهای حاوی نیکل در آن‌ها موجب بروز جوش‌های پوستی می‌شود.

در طلای سفید هم مثل طلای زرد میزان طلای خالص عیار نامیده می‌شود. عیار ۱۸ از ۲۴ به معنای ۱۸ قسمت طلا و ۶ قسمت فلز یا فلزات دیگر است.

  • فولاد مارایجینگ

از آلیاژهای آهنی می‌باشد که بدلیل دارا بودن استحکام بالا بدون از دست دادن قابلیت چکش‌خواری، معروف است. آهن با مقادیر بالای نیکل آلیاژ می‌شود تا محصول عملیات حرارتی شده بسیار ویژه‌ای تولید گردد. دیگر عناصر آلیاژی مهم عبارت‌اند از مولیبدن، آلومینیوم، مس و تیتانیم که برای ایجاد ترکیبات بین‌فلزی افزوده می‌شود. کبالت حدود ۱۲درصد برای افزایش سرعت واکنش رسوب‌سختی و نیز یکنواختی و افزایش میزان رسوبات اضافه می‌شود. فولاد مارایجینگ ذاتاً فاقد کربن می‌باشد و این خصیصه‌ای است که آن را از سایر فولادها متمایز می‌سازد. نتیجه این موارد محصولی است شرایط زیر را داراست:

استحکام و چقرمگی بالا

قابلیت ماشینکاری آسان با کمترین اعوجاج

تغییر ابعاد یکنواخت در حین عملیات حرارتی

مقاومت به خوردگی و انتشار ترک

این فولاد جزء کلاس فولاد کم‌کربن با استحکام فوق بالا دسته‌بندی می‌شود که استحکام آنها بدلیل کربن نیست بلکه بدلیل رسوب ترکیبات بین‌فلزی می‌باشد. ایده توسعه این آلیاژها از فولادی با ۲۵-۲۰درصد نیکل که مقادیر اندکی آلومینیم، تیتانیم و نایوبیم داشت ایجاد شد. نمونه شناخته شده این آلیاژ که گرید زنگ‌نزن نمی‌باشد دارای ۱۹درصد نیکل، ۱۲-۸درصد کبالت، ۵-۳درصد مولیبدن و ۶/۱-۲/۰درصد تیتانیم است. گرید زنگ‌نزن وابسته به عنصر کروم می‌باشد البته نه تنها به دلیل جلوگیری از زنگ زدن بلکه بدلیل تقویت قابلیت سختی‌پذیری آلیاژ که با وجود نیکل کاهش یافته‌است. این مورد تغییر فاز به مارتنزیت را در حین عملیات حرارتی تسهیل می‌کند. برخلاف آلیاژهای پرکروم که مارتنزیتی هستند، آلیاژهای با درصد نیکل بالا دارای ساختار اوستنیتی بوده و توانایی استحاله مازتنزیتی در آنها وجود ندارد.

  • مسوار

پیوتر آلیاژی است از قلع و مس. بطور سنتی حدود ۸۵ تا ۹۹ درصد مسوار را قلع و بقیه را مس تشکیل می‌دهد. مس در این آلیاژ نقش سخت‌کننده را دارد. پیوتر را نباید با مسوار اشتباه گرفت؛ مسوار می تواند تا ۷۲ درصد حاوی مس باشد و رنگ آن بین زرد و قرمز(شبیه مس)است.

  • نایتینول

(به انگلیسی: Nitinol)‏ یا آلیاژ نیکل-تیتانیوم یکی از آلیاژهای حافظه‌دار مهم است. خواص این آلیاژ اولین بار در سال ۱۹۶۲ در آزمایشگاه مهمات نیروی دریایی آمریکا کشف شده‌است. بوهلر و همکاران ایشان در آزمایشگاه مهمات نیروی دریایی آمریکا با استفاده از روش‌های بلورشناسی بصورت کیفی نشان دادند که یک استحاله مارتنزیتی (بدون نفوذ) عامل این خواص حافظه‌داری است.

  • نقره استرلینگ

آلیاژی از نقره است که ۹۲۵ در هزار از نقره و ۷۵ واحد از فلزی دیگر (معمولاً مس) تشکیل می‌شود. نقره استرلینگ نقره استاندارد جواهرسازی است و بیشتر زیورآلات نقره با این آلیاژ تولید می‌شوند.

نقره خالص بسیار نرم است و برای ساخت زیورآلات و ظروف مناسب نیست از این رو با افزودن مس هم مقاومت آن افزایش یافته و هم چکش‌خوری آن بیشتر می‌شود. البته از هر فلزی می‌توان برای این منظور استفاده کرد اما تجربه قرن‌ها تجربه نقره‌سازی نشان داده که بهترین فلز همراه نقره مس است که علاوه بر افزایش سختی و ماندگاری آن، رنگ نقره را تغییر نمی‌دهد. همچنین برای ایجاد خصوصیاتی خاص در نقره ممکن است به جای مس از فلزات دیگری برای افزودن به نقره استفاده شود و بخشی از مس یا تمام آن با فلزاتی چون پلاتین، ژرمانیوم، روی جایگزین شود.

نقره استرلینگ در جواهرسازی برای افزایش درخشندگی معمولاً با لایه نازکی از نقره ۹۹۹ عیار روکش می‌شود، گاهی هم از روکش رودیم یا طلا استفاده می‌شود.

واژه استرلینگ در واحد پول بریتانیا یعنی پوند استرلینگ هم برگرفته از نام نقره استرلینگ است چرا که در اصل یک پوند استرلینگ معادل یک پوند (۴۵۳ گرم) نقره استرلینگ ارزش داشته‌است.
برنز :
برُنز، آلیاژی از مس و قلع می‌باشد. برخی از انواع برنج‌ها برنز هم نامیده می‌شوند. بطور کلی آلیاژ CU و Sn برنز قلع و در اصطلاح عامیانه برنز نامیده می شود این آلیاژ در زمانهای قدیم در ایران بنام مفرغ مشهور بوده است اما از لحاظ کلی برنز به آلیاژهای مس به علاوه یک عنصر غیر از روی اطلاق می شود.

مانند آلیاژ مس و آلومینیوم که به آلومینیوم برنز مشهور است یا مس و نیکل که به نیکل برنز مشهور است. بررسی نمودار تعادلی آلیاژ Cu و Sn نشان می دهد که با افزایش عنصر قلع نقطه ذوب کاهش می یابد لذا با افزایش عنصر قلع سختی و استحکام آلیاژ افزایش و انعطاف پذیری آن کاهش میابد ، لذا برنزهای قلع ریختگی حداکثر ۲۵% قلع دارند علاوه برای به منظور بهبود نرمی از خواص آلیاژ برنز قلع به آن عناصر مختلفی اضافه می شود که مهمترین آنها عبارتند از Zn , Pb , P اضافه نمودن Zn به آلیاژ برنز قلع باعث افزایش سیالیت مذاب و سهولت ریختگری می گردد.
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. از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند: مثلاً در دکوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش، در مهمات جنگی، در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد (مثل مغزی قفل‌ها)، و 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 (از طریق اثر اولیگودینامیک) 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 آلفاـبتا : 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 آرسنیکی : 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.

  • ورشو :

ورشو آلیاژی است از مس و نیکل و روی. ورق روشو جلایی مانند نقره دارد. در برابر زنگ‌زدگی مقاوم است . این آلیاژ در اروپا به «نقره نیکلی» یا «نقره آلمانی» معروف است . ظاهرا چون ورشو اولین بار از کشور لهستان به ایران آمد، در ایران بنام پایتخت لهستان ورشو نام گرفت . چینیان این آلیاژ را از قرن‌ها پیش می‌شناختند. در قرن نوزدهم در اروپا روش ساختن آن بدست آمد. در ایران سماور‌هایی که از ورشو ساخته می‌شد، به ویژه نوعی که در بروجرد ساخته می‌شد شهرت داشت و به «سماور ورشو» مشهور بود.
مفرغ :  آلیاژی است از مس و قلع و روی که حداقل ۶۷ درصد مس دارد  . هزاران سال است که از مفرغ کالاهای گوناگون می سازند . مفرغ اگرچه فلزی بسیار سخت است و کارکردن با آن دشوار ، اما گفته می شود که چینی ها و مصری ها و یونانی های قدیم آن را می شناختند . رومی ها نیز آن را می ساختند . مفرغ را معمولاً در ارتباط با انگلیس می دانند و دلیل هم برای این گفته وجود دارد . در کورنوال معدنهای زیادی که دارای ذخیره های عظیم قلع بوده وجود داشته است . بنابراین ، انگلیسی ها در دوران های بسیار دور ظروف مفرغی می ساخته اند ، و قلعی از که از کورنوال به دست می آمده برای ساختن مفرغ در بخشهای دیگر اروپا استفاده می شده است .
مفرغ به سه صورت مورد استفاده قرار می گرفته است : برای ظرفهای کلیسا ، برای نیازهای روزمره ، و در کارهای مورد نیاز . استفاده از کاسه های مفرغی از قرون وسطی در کلیساهای انگلیس متداول شده است . در انگلیس ساختن بشقاب و فنجانهای مفرغی بسیار رایج بود . اما در همان زمان اشخاص ثروتمندتر از ظروف نقره ای استفاده می کردند و استفاده از ظروف مفرغی فقط مختص طبقه ی متوسط بود .
در فرانسه ، در قرن چهاردهم ، از مفرغ برای ساختن ظرفهای نوشابه ، بشقاب ، نمکدان ، و قابلمه های غذا استفاده می کردند . در قرن چهاردهم در آلمان کارخانه ای تأسیس شد که در آن محصولاتی از مفرغ می ساختند در همان زمان در بلژیک ، هلند ، سوئیس ، روسیه و اسکاندیناوی نیز ظروف مفرغی می ساختند .

  • ورشو (نقره آلمانی) :

فلزی سفید به رنگ سیم . فلز مرکبی را گویند نقره مانند که در شهر ورشو از آن ظروف و اوانی میسازند. (ناظم الاطباء). آلیاژی از نیکل ۲۰% و روی ۳۵% و مس ۴۵% که به خوبی ذوب و به آسانی قالب گیری میشود، از این جهت ساختن اسبابهای مختلف از آن آسان است و چون سفیدرنگ و محکم و فسادناپذیر است از آن جهت ساختن قاشق و چنگال و مقاومتهای الکتریکی استفاده میکنند.

برگرفته شده از اینترنت

  • برنز :

برُنز، آلیاژی از مس و قلع می‌باشد. برخی از انواع برنج‌ها برنز هم نامیده می‌شوند. بطور کلی آلیاژ CU و Sn برنز قلع و در اصطلاح عامیانه برنز نامیده می شود این آلیاژ در زمانهای قدیم در ایران بنام مفرغ مشهور بوده است اما از لحاظ کلی برنز به آلیاژهای مس به علاوه یک عنصر غیر از روی اطلاق می شود.

مانند آلیاژ مس و آلومینیوم که به آلومینیوم برنز مشهور است یا مس و نیکل که به نیکل برنز مشهور است. بررسی نمودار تعادلی آلیاژ Cu و Sn نشان می دهد که با افزایش عنصر قلع نقطه ذوب کاهش می یابد لذا با افزایش عنصر قلع سختی و استحکام آلیاژ افزایش و انعطاف پذیری آن کاهش میابد ، لذا برنزهای قلع ریختگی حداکثر ۲۵% قلع دارند علاوه برای به منظور بهبود نرمی از خواص آلیاژ برنز قلع به آن عناصر مختلفی اضافه می شود که مهمترین آنها عبارتند از Zn , Pb , P اضافه نمودن Zn به آلیاژ برنز قلع باعث افزایش سیالیت مذاب و سهولت ریختگری می گردد.
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. از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند: مثلاً در دکوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش، در مهمات جنگی، در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد (مثل مغزی قفل‌ها)، و 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 (از طریق اثر اولیگودینامیک) 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 .

میلگرد چیست؟

میلگرد (به طور خلاصه برای تقویت میله) به عنوان یک تقویت کننده و استحکام بخش فولادی، میله یا شبکه ای از سیم های فولادی است که به عنوان یک دستگاه کشش در تقویت بتن و محکم کردن سازه های ساختمان از آن استفاده می‌شود. سطوح میلگرد اغلب به عنوان یک الگو برای بهتر متصل نمودن بتن ها به هم می‌باشد.

 

  • تاریخچه میلگرد

 

در زمان های دور، سازه های بتنی تقویت نشده بودند. استفاده از میله های بتنی در ساخت و ساز حداقل به قرن ۱۵ میلادی بر میگردد. به عنوان مثال در قلعه وینسنس (Vincennes) از ۲۵۰۰ متر میله استفاده شده بود.

در نیمه اول قرن هجدهم، از میلگرد برای پیکربندی برج کج نویانسک (Nevyansk ) روسیه، به دستور صنعتگر معروف آکینیفی دمیدف (Akinfiy Demidov ) استفاده شده است. چدن مورد استفاده برای میلگرد هنوز از کیفیت بالایی برخوردار است و هیچ گونه خوردگی و زنگ زدگی ندارد. پیکر برج به وسیله قالب های آهنی که در روی سقف خیمه بسته اند به هم متصل می‌شود و به وسیله میله های برقی (که برای اولین بار بود) پوشانده شده است. اخیراً این تکنیک ها به وسیله جاساز کردن میله های فولادی در بتن بهبود یافته و با تغییر شکل میله ها منجر به اتصال بهتر آن‌ها شده و در نتیجه موجب تولید بتن مسلح در شکل مدرن می‌شوند.
استفاده از بتن و سنگ تراشی

بتن ماده ای است که تراکم بسیار قوی دارد اما در کشش نسبتاً ضعیف است. برای جبران این عدم تعادل در بتن، میلگرد را در قالب آن قرار می دهند (برای حمل بارهای کششی). بیش‌ترین مقدار تقویت فولادی به دو تقویت اولیه و ثانویه تقسیم می‌شود اما کاربردهای کوچک دیگری نیز دارد.

تقویت اولیه فولاد که برای تضمین مقاومت مورد نیاز برای سازه به عنوان یک کل برای حمایت از طراحی بارها اشاره دارد.
تقویت ثانویه که به عنوان توزیع یا تقویت حرارتی شناخته شده است که در دوام و زیبایی محصول کاربرد دارد که به وسیله ارائه مقاومت موضعی کافی برای محدود کردن ترک خوردگی و مقاومت در برابر تنش های ناشی از تغییرات دما و انقباض شناخته می‌شود.
میلگرد هم‌چنین برای دادن مقاومت به بارهای متمرکز کاربرد دارد به این صورت که برای گسترش یک بار از طریق یک منطقه وسیع­تر، مقاومت موضعی کافی و هم‌چنین سفتی ارائه می دهد.
هم‌چنین ممکن است میلگرد برای نگه داشتن دیگر میله های فولادی در موقعیت درست خودشان کاربرد داشته باشد.
میله های گره دار فولادی خارجی می‌توانند سنگ تراشی بناء را تقویت کرده و فشار لازم را به آن‌ها تحمیل کنند مانند تصاویر گرافیکی برج نویانسک و یا ساختارهای باستانی در روم و واتیکان.

سازه های سنگ تراشی و ملات آن‌ها خواصی شبیه بتن دارند و هم‌چنین توانایی محدودی در حمل بارهای کششی از خود نشان می دهند. برخی از واحدهای سنگ تراشی استاندارد مانند بلوک و آجر، به جای میلگرد حفره هایی دارند که از این حفره ها برای نگه داشتن دوغاب استفاده می‌شود. این ترکیب به عنوان یک تقویت کننده برای سنگ تراشی شناخته شده است.

مادامی که فولاد و بتن ضرایبی مشابه انبساط حرارتی دارند، هر گونه ماده ای با استحکام کششی مناسب، جهت تقویت بتن، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد (فیبرهای سنگی و شیشه ای نیز رایج است). عضو ساختاری بتن با فولادی (که حداقل فشار را در طی یک انسباط از دو ماده به هم پیوسته که در اثر تغییرات دمایی به وجود آمده را تحمل کرده) تقویت می‌شود.
ویژگی های فیزیکی میلگرد

فولاد دارای ضریب انبساط حرارتی نزدیک به مساوی با بتن مدرن است. اگر این گونه نبود مشکلاتی در رابطه با تنش طولی و عمودی در دماهای متفاوت به وجود می آمد. اگرچه میلگرد دارای دنده ای است که به طور مکانیکی به بتن متصل شده است می‌تواند از بتن تحت فشار بالا، به طرف بیرون کشیده شود، این اتفاقی است که اغلب به همراه فروریختگی در مقیاس بزرگ در ساختار رخ می دهد. برای جلوگیری از چنین اتفاقی، میلگرد به صورت عمقی در اعضای سازه مجاور تعبیه می‌شود (۴۰ تا ۶۰ برابر قطر) و یا می‌توان به وسیله خم کردن و قلاب نمودن آن در انتها در سراسر بتن و دیگر میلگردها از این رویداد جلوگیری کرد. در روش اول، نیروی اصطکاک جهت قفل کردن میله به محل تعبیه شده افزایش می ابد در حالی که در روش دوم از نیروی فشار بالای بتن استفاده می‌شود.

به طور معمول، میلگرد از فولاد آبدیده ناتمام ساخته می‌شود و نسبت به زنگ زدن حساس است. به طور کلی پوشش بتن قادر به ارائه دادن ارزش PH بالاتر از ۱۲ برای جلوگیری از واکنش زنگ زدگی می‌باشد. پوشش کمی بیش‌تر بتن می‌تواند از طریق بیکربنات شدن در سطح و یا با نفوذ نمک محافظت شود. پوشش خیلی بیش‌تر بتن می‌تواند سبب ترک های عریضی شود که هم‌چنین سبب سازش با گارد موضعی می‌شود. در نتیجه زنگ زدن در حجم بزرگتری از فولاد که در ترکیبات آن موجود است؛ رخ می دهد و سبب چندین تنش داخلی در اطراف بتن شده، منجر به ترک، ورقه ورقه شدن و در نهایت شکست ساختاری می‌شود.

این پدیده به عنوان سرقت اکسید شناخته شده است. این یک مشکل خاص است که در آن بتن در معرض آب نمک قرار میگیرد؛ مانند نمکی که در زمستان بر روی جاده پاشیده می‌شود؛ و یا استفاده از آن در برنامه های کاربردی دریایی بدون وجود پوشش، مقاومت در برابر خوردگی مقادیر کم کروم/ کربن (یک میلیونیوم مرکب)، پوشش اپوکسی، میلگردهای فولادی یا گالوانیزه ممکن است در این شرایط با مصرف اولیه بیش‌تر کاربرد داشته باشند اما به طور قابل توجهی مقدار این مصرف از عمر پروژه کم‌تر است.

مراقبت های بیش‌تر در طول حمل و نقل، ساخت، بررسی، نصب و فرایند بتن­سازی در حالی که با میلگرد با پوشش اپوکسی کار می‌شود، خطر خوردگی میلگردها را در طولانی مدت کاهش خواهد داد. حتی میله های آسیب دیده عملکرد بهتری نسبت به میله های تقویت شده بدون پوشش از خود نشان داده هر چند که موضوعاتی در رابطه با اتصالات پوشش اپوکسی و خوردگی تحت پوشش اپوکسی گزارش شده است. این میله ها در بیش از ۷۰۰۰۰ پل در ایالات متحده آمریکا به کار رفته شده است.

میلگردهای پلیمری که با الیاف فیبری تقویت شده ، در محیط هایی که از خورندگی بالایی برخوردارند استفاده می‌شود. این میلگردها در اشکال مختلفی استفاده می‌شوند مانند میله های مارپیچی که برای استحکام ستون ها استفاده می‌شود، میله های مشترک و میلگردهای به کار برده شده برای مشبک کردن. بیش‌ترین میلگردهای تجاری در دسترس از فیبرهای شیشه ای یک سویه ساخته شده از رزین ترموست، هستند.

تقویت و استحکام فولاد می‌تواند با ضرباتی مانند زمین لرزه ها جابجا شود و در نتیجه منجر به شکست ساختاری شود. به عنوان مثال می‌توان به ریزش پل بتونی خیابان سایپرس (Cypress) در اوکلند و زمین لرزه لوما پریتا که در سال ۱۹۸۹ در کالیفرنیا رخ داد و موجب مرگ ۴۲ نفر شد؛ اشاره کرد. تکان هایی که در اثر زمین لرزه ایجاد می‌شود موجب جدا شدن میلگردها از بتن و خم شدن آن‌ها می‌شود. با به روز رسانی طراحی ساختمان از جمله به کار بردن میلگردهای جانبی بیش‌تر، می‌تواند موجب کاهش خرابی های ناشی از زلزله شود.

  • میلگرد

عموما برای تقویت بتن و سازه‌های سنگی در تحمل نیروهای کششی ، از میله‌های فولادی استفاده می‌شود. بتن به صورت ذاتی برای تحمل نیروهای فشاری استحکام دارد، اما نیروهای کششی می‌توانند باعث شکستن آن بشوند. میلگردها به عنوان یک عامل تقویت‌کننده‌ی بتن از سال ۱۹۶۸ به شکل استاندارد تولید و استفاده می‌شوند، هرچند انواع مسطحی از میله‌های تقویتی هم وجود دارند که بیشتر برای تقویت سطوح افقی بتنی از جمله مسیر بزرگراه‌ها و اجزای پل‌ها به کار برده می‌شوند.

سازه‌های سنگی و دیواره‌های ملاتی مشخصاتی تقریبا شبیه به بتن دارند و در تحمل تنش‌های کششی نسبتا ضعیف هستند. برخی قطعات استاندارد سنگی مانند بلوک‌ها و آجرها طوری طراحی شده‌اند که در آن‌ها حفره‌های مخصوصی برای قرارگیری میلگردهای تقویتی تعبیه شده است. اگرچه برای تقویت استحکام کششی بتن می‌توان از هر ماده‌ای با استحکام کششی بالا به عنوان عامل تقویت‌کننده استفاده کرد، اما فولاد و بتن وجه اشتراک خاصی دارند که این باعث استفاده‌ی بیشتر از فولاد برای ساخت میلگردهای تقویتی شده است. این وجه مشترک ضریب انبساط دمایی است و نزدیک بودن مقدار آن برای فولاد و بتن باعث می‌شود در شرایط دمایی مختلف، تغییر طول‌های یکسان مانع از بروز تنش‌های اضافی درونی در ساختار بتن شود و به این شیوه از تخریب زودهنگام بتن جلوگیری می‌شود.

آجدار کردن میلگرد با هدف بهبود چسبندگی میان بتن و فولاد تقویتی صورت می‌گیرد. طرح آج روی میلگرد مشخصات معینی ندارد، اما فضای میان برآمدگی‌ها و ارتفاع آج‌ها باید مطابق استانداردهای مربوط باشد. آج‌های ساخته شده روی بدنه‌ی میلگردهای فولادی اغلب با ایجاد سطح اصطکاک کافی، امکان چسبندگی فولاد و بتن را فراهم می‌کنند، اما همچنان این احتمال وجود دارد که با اعمال نیرویی که به اندازه‌ی کافی قوی باشد، از جای خود خارج شوند. این اتفاق اغلب در موقع تخریب ساختمان رخ می‌دهد. برای پیشگیری از بروز این مشکل، میلگردها را در عمق زیاد در ساختار بتن جاسازی می‌کنند و یا اینکه انتهای آن‌ها را خم می‌کنند تا تا با ایجاد شکل قلاب‌مانند درون بتن قفل شوند و از جای خود حرکت نکنند. میلگردهای فولادی که از فولاد پرداخت‌نشده ساخته می‌شوند بیشتر در معرض زنگ زدن قرار دارند. زنگ‌خوردگی میلگرد باعث اعمال فشار درونی مضاعف به بتن می‌شود که در نهایت می‌تواند با ایجاد ترک منجر به تخریب ساختار بتن شود. این مشکل به خصوص در مناطقی که نزدیک به آب‌های شور قرار دارند، یا در ساختمان پل‌هایی که در مناطق سردسیر هستند و در فصل زمستان روی سطح آن‌ها نمک پاشیده می شود و یا کاربردهای دریایی اهمیت بیشتری دارد. برای غلبه بر این مشکل، از میلگردهای فولادی ضد زنگ یا میلگردهای با روکش اپوکسی استفاده می‌شود که هرچند هزینه‌ی بیشتری در بر دارند، اما طول عمر پروژه را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهند. همچنین در مناطقی که احتمال زنگ زدن میلگرد بیشتر است، ممکن است از میلگردهای فولادی کامپوزیتی تقویت‌شده با فیبرهای پلیمری استفاده گردد.

  • مشخصات میلگرد

میلگردها عموما با استفاده از انواع گوناگون فولاد طی فرآیند نورد گرم تولید می‌شوند. بیشتر میلگردها از فولادهای تازه تولیدشده ساخته می‌شوند، اما گاهی از ضایعات فولاد هم برای تولید میلگرد استفاده می‌شود. میلگردها باید حاوی اطلاعات شناسایی خاصی باشند که از روی آن بتوان مشخصات آن را تعیین کرد.

انجمن آزمایش و مواد آمریکا مجموعه‌ای از اطلاعات استاندارد را تعیین کرده که باید برای هر میلگرد معلوم باشد:

شماره‌ی شناسایی اندازه‌ی میله
نوع فولاد مورد استفاده. به عنوان مثال حرف N به معنای این است که میلگرد از فولاد نو ساخته شده و حرف W به معنای این است که میلگرد از فولاد ریخته‌گری‌شده ساخته شده است.
شناسه‌ی درجه‌ی میلگرد که در سیستم اندازه‌گیری انگلیسی می‌تواند ۶۰ یا ۷۵ باشد و در سیستم اندازه‌گیری متریک می‌تواند ۴۲۰ یا ۵۲۰ باشد. این شناسه بیان‌گر استحکام تسلیم میلگرد است.
نشانه‌ی اختصاری تولیدکننده‌ی میلگرد. این نشانه اغلب به شکل حرف اول اسم کارخانه‌ی سازنده است.

میلگردهای استحکام پایین تنها با سه نشانه که معرف نورد مورد استفاده در ساخت میلگرد، اندازه‌ی میلگرد و نوع فولاد مورد استفاده هستند شناسایی می‌شوند. در میلگردهای فولادی استحکام بالا، از خطوط ممتد برای تعیین درجه‌ی استحکام میلگرد استفاده می‌شود. دو خط موازی ممتد نشانه‌ی این است که میلگرد تحت نورد ۷۵۰۰۰ پوند بر اینچ مربع ساخته شده، و یک خط به نشانه‌ی تولید میلگرد تحت نورد ۶۰۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است.

 

 

 

آلیاژ فولاد (به انگلیسی: Alloy steel) فولادی است که با عنصرهای گوناگون به صورت آلیاژ درآمده، برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی فولاد می‌توان از ۱٫۰ تا ۵۰٪ از وزن آن را آلیاژ کرد. آلیاژهای فولاد دو دسته‌اند: فولاد کم‌آلیاژ و فولاد پُرآلیاژ. تفاوت میان این دو، می‌توان گفت، قراردادی است: اسمیت و هاشمی تفاوت این دو را در ۴٫۰٪ دانسته‌اند در حالی که گروه دگرمو آن را در ۸٫۰٪ می‌دانند.[۱][۲] در حالت کلی وقتی صحبت از «آلیاژ فولاد» می‌شود منظور فولاد کم‌آلیاژ است.

خود فولاد در واقع نوعی آلیاژ است. اما تمام گونه‌های فولاد را آلیاژ نمی‌خوانند. ساده ترین نوع فولاد که تقریبا می‌توان گفت آهن است (نزدیک به ۹۹٪) خود با عنصر کربن آلیاژ شده‌است (بسته به نوع فولاد از ۰٫۱٪ تا ۱٪). بنابراین منظور از آلیاژ فولاد، ترکیبی از فولاد، کربن و دیگر عنصرها است. عنصرهایی که بیشتر برای این هدف کاربرد دارند، عبارتند از: منگنز (پرکاربردترین)، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم، سیلیسیم و بور. و عنصرهای کم کاربردتر عبارتند از: آلومینیم، کبالت، مس، سریم، نیوبیم، تیتانیم، تنگستن، قلع، روی، سرب و زیرکونیم.

از ترکیب عنصرهای بالا با فولاد و آلیاژسازی، برخی ویژگی‌های فولاد کربن مانند مقاومت، سختی، چقرمگی، سایش، سخت شدگی و سختی در دمای بالا به گونهٔ درخور توجهی بهبود می‌یابد. برای دستیابی به بعضی از این ویژگی‌ها باید عملیات حرارتی روی فلز انجام شود.

ویژگی‌های یادشده در بالا در کاربردهای ویژه‌ای چون پرّه‌های توربین، موتور جت، فضاپیماها و رآکتورهای هسته‌ای بسیار مورد نیاز است. به دلیل ویژگی‌های فرومغناطیس آهن، بعضی آلیاژهای فولاد و پاسخی که این آلیاژها در محیط مغناطیسی می‌دهند، اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. در موتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها نیز چنین است.
محتویات

۱ فولاد کم‌آلیاژ
۲ مطالعهٔ مواد
۳ منبع
۴ جستارهای وابسته
۵ مطالعهٔ کتابخانه‌ای

فولاد کم‌آلیاژ

از فولاد کم‌آلیاژ بیشتر برای دستیابی به توان سخت شدگی استفاده می‌شود. چون با رسیدن به این ویژگی دیگر ویژگی‌های مکانیکی هم بهبود می‌یابند. همچنین آن‌ها برای مقاومت در برابر خوردگی در شرایط خشن هم کاربرد دارند.[۳]

اگر درجهٔ کربن فولاد کم‌آلیاژ متوسط یا بالا باشد، فرایند جوش در آن‌ها دشوار می‌شود. با کاهش کربن و قرار دادن آن در بازهٔ ۰٫۱۰٪ تا ۰٫۳۰٪ و همچنین کاهش دیگر عنصرهای آلیاژی توان جوش پذیری و شکل‌پذیری فولاد را افزایش می‌دهیم. چنین فولادی در ردهٔ فولاد کم‌آلیاژ پراستحکام قرار می‌گیرد.

چند مورد از فولادهای کم‌آلیاژ عبارتند از:

D6AC
۳۰۰M
۲۵۶A

فولادهای کم‌آلیاژ اصلی
نام در SAE ترکیب
۱۳xx Mn ۱.۷۵٪
۴۰xx Mo ۰.۲۰٪ یا ۰.۲۵٪ یا ۰.۲۵٪ Mo & ۰.۰۴۲٪ S
۴۱xx Cr ۰.۵۰٪ یا ۰.۸۰٪ یا ۰.۹۵٪، Mo ۰.۱۲٪ یا ۰.۲۰٪ یا ۰.۲۵٪ یا ۰.۳۰٪
۴۳xx Ni ۱.۸۲٪، Cr ۰.۵۰٪ to ۰.۸۰٪، Mo ۰.۲۵٪
۴۴xx Mo ۰.۴۰٪ یا ۰.۵۲٪
۴۶xx Ni ۰.۸۵٪ یا ۱.۸۲٪، Mo ۰.۲۰٪ یا ۰.۲۵٪
۴۷xx Ni ۱.۰۵٪، Cr ۰.۴۵٪، Mo ۰.۲۰٪ یا ۰.۳۵٪
۴۸xx Ni ۳.۵۰٪، Mo ۰.۲۵٪
۵۰xx Cr ۰.۲۷٪ یا ۰.۴۰٪ یا ۰.۵۰٪ یا ۰.۶۵٪
۵۰xxx Cr ۰.۵۰٪، C ۱.۰۰٪ min
۵۰Bxx Cr ۰.۲۸٪ یا ۰.۵۰٪
۵۱xx Cr ۰.۸۰٪ یا ۰.۸۷٪ یا ۰.۹۲٪ یا ۱.۰۰٪ یا ۱.۰۵٪
۵۱xxx Cr ۱.۰۲٪، C ۱.۰۰٪ min
۵۱Bxx Cr ۰.۸۰٪
۵۲xxx Cr ۱.۴۵٪، C ۱.۰۰٪ min
۶۱xx Cr ۰.۶۰٪ یا ۰.۸۰٪ یا ۰.۹۵٪، V ۰.۱۰٪ یا ۰.۱۵٪ min
۸۶xx Ni ۰.۵۵٪، Cr ۰.۵۰٪، Mo ۰.۲۰٪
۸۷xx Ni ۰.۵۵٪، Cr ۰.۵۰٪، Mo ۰.۲۵٪
۸۸xx Ni ۰.۵۵٪، Cr ۰.۵۰٪، Mo ۰.۳۵٪
۹۲xx Si ۱.۴۰٪ یا ۲.۰۰٪، Mn ۰.۶۵٪ یا ۰.۸۲٪ یا ۰.۸۵٪، Cr ۰.۰۰٪ یا ۰.۶۵٪
۹۴Bxx Ni ۰.۴۵٪، Cr ۰.۴۰٪، Mo ۰.۱۲٪
ES-۱ Ni ۵٪، Cr ۲٪، Si ۱.۲۵٪، W ۱٪، Mn ۰.۸۵٪، Mo ۰.۵۵٪، Cu ۰.۵٪، Cr ۰.۴۰٪، C ۰.۲٪، V ۰.۱٪