خرطوم » نوشته ها » تحقیق درباره اهن زنگ نزن ، مقاله در مورد اهن زنگ نزن

تحقیق درباره اهن زنگ نزن ، مقاله در مورد اهن زنگ نزن

تحقیق درباره اهن زنگ نزن و کاربردهای اهن زنگ نزن

تحقیق درباره اهن زنگ نزن ، مقاله در مورد اهن زنگ نزن

در این مقاله ویژگی اهن زنگ نزن و کاربرد اهن زنگ نزن و راهکارهای پیشگیری از زنگ زدن اهن را بررسی میکنیم.

 

اصطلاح آهن زنگ نزن به چه معناست؟

به علت فعال بودن فلز آهن وقتی در مجاورت اکسیژن و رطوبت قرار می گیرد ، اصطلاحا ((زنگ می زند)). در واقع آهن با اکسیژن تشکیل اکسید آهن داده که قرمز رنگ بوده و روی آن را می پوشاند. برای استفاده بهتر از آهن و جلوگیری از زنگ زدن آن، آن را گالوانیزه می کنند . در این روش آهن را با فلز روی پوشش می دهند و در نتیجه زمانی که آهن گالوانیزه در معرض محیط مرطوب قرار می گیرد زنگ نمی زند.
اصطلاح آهن زنگ نزن در مورد این فلز اشتباه رایجی است. زمانی که کربن به آهن اضافه شود ، تبدیل به آلیاژ می شود و از حالت عنصری خارج می شود. به این آلیاژ، فولاد گفته می شود که خواصی بهتر از آهن دارد. یک نوع از این فولادها، فولاد زنگ نزن هستند که علاوه بر آهن و کربن عناصری دیگری مانند کروم به آن اضافه شده که باعث ایجاد مقاومت در برابر زنگ زدن در آنها می شود. پس اصطلاح آهن زنگ نزن اشتباه بوده و فولاد زنگ نزن صحیح می باشد.

کشف آهن زنگ نزن

آیا توجه کرده اید که بعضی از فلزات زنگ میزنند و بعضی زنگ نمی زنند؟ آهن معمولا زنگ میزند. به همین علّت است که وقتی رنگ قسمتی از اتومبیل از بین میرود،هوا باعث می شود که آهن زیر قسمت رنگ شده خیلی زود زنگ بزند. چرا آهن زنگ میزند؟ برای آن که آهن با اکسیژن موجود در هوا ترکیب میشود و اکسید آهن قرمز رنگ را که همان زنگ آهن است تولید میکند. در هر صورت نوعی آهن وجود دارد که زنگ نمیزند. اختراع یا کشف این اهن تصادفــــــی بود! در ســــال 1913، هری بریلی که متخصص ذوب فلزات بود، برای ساخت لوله تفنگ، دنبال فلزی مناسب میگشت، از این رو فلزات گوناگون را باهم ترکیب کرده و آلیاژ های مختلفی به دست اورد اما پس از انجام آزمایش ها تمام نمونه را به گوشه ای انداخت، چند ماه بعد متوجه شد: در حالی که همه ی نمونه های دور ریخته شده زنگ زده اند، یکی از آنها زنگ نزده است! بریلی این آلیژ را با دقت بررسی کرد و فهمید که 14% آن کروم است به این ترتیب فلز زنگ نزن یا (استنلس استیل) وارد زندگی بشر شد.

امروزه اغلب لوازم خانه ها از آهن زنگ نزن استاز آهن زنگ نزن هستند، جنس بیشتر دیگ ها، کتری ها، ماهی تابه ها، قاشق و چنگال ها، چاقو ها و لگن ظرفشویی ها از آهن زنگ نزن است بسیاری از لوازم جرّاحی و قطعات از این آهن است.

از ویژگیهای اهن زنگ نزن می توان به موارد ذیل اشاره نمود

1- شکل پذیری عالی

2- چقرمگی زیاد در دمای اتاق و دمای پایین

3- مقاومت خوب در برابر پوسته شدن

4- مقاومت اکسایش و خزش در دماهای بالا

5- مقاومت به خوردگی

مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن از مقدار زیاد کروم یعنی بالاتر از  %wt12 ناشی می شود، مقدار کم کروم گر چه مقاومت به خوردگی آهن را مقداری افزایش می دهد ولی نمی تواند فولاد را زنگ نزن سازد.

کروم با تشکیل یک لایه اکسید سطحی ، سطح آهن را حفاظت می سازد و لایه های زیرین را از خوردگی محافظت می نماید. تشکیل این لایه محافظت کننده مستلزم قرار گرفتن فولاد(سطح فولاد)زنگ نزن در یک محیط اکسید کننده می باشد.

علاوه بر  کروم، عناصر آلیاژی دیگری از قبیل نیکل و مولیبدن نیز به این فولادها اضافه می شوند که نه تنها مقاومت به خوردگی را در بعضی مواقع افزایش می دهند بلکه باعث پایداری فاز های دیگر شده و برخی از خواص مکانیکی را نیز بهتر می کنند.بطور مثال افزایش نیکل به فولادهای زنگ نزن ، مقاومت به خوردگی  در محیط های خنثی و یا اکسید کننده ضعیف را بهبود می بخشد.همچنین مقدار کافی نیکل قابلیت انعطاف پذیری و شکل پذیری فولادها را افزایش  می دهد چرا که امکان نگهداری فاز آستنیت با شبکه کریستالی Fcc در دمای اتاق را میسر می سازد.

اضافه نمودن کروم و نیکل و عناصر دیگر به آهن،فازهای متنوعی علاوه بر فریت و آستنیت را میتواند به وجود آورد که در بررسی هریک از این فازها به نمودارهای سه تایی و چهارتایی نیاز است که در ذیل با استفاده از نمودارهای مناسب به بررسی این فازها پرداخته می شود.

موارد کاربرد آهن زنگ نزن

امروزه اغلب لوازم آشپزخانه ها از آهن زنگ نزن هستند. جنس بیشتر دیگ ها٬کتری ها٬ماهی تابه ها٬ قاشق و چنگال ها٬ چاقو ها و لگن ظرفشویی آشپزخانه ها از آهن زنگ نزن است؛ همین طور بسیاری از لوازم جرّاحی و قطعات خودرو ها از این فلز ساخته می شوند. فولاد زنگ نزن بسیار خوب صـیقل می خورد و براق می شود. از این رو، می توان از آن  به جای آینه و نورافکن نیز استفاده کرد.

فرایند زنگ زدن
زنگ زدن عبارتی است که به اکسیداسیون آهن اطلاق می‌شود. اکسیداسیون آهن معمولا از طریق واکنش با اکسیژن صورت می‌گیرد اما نوع‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که حاصل واکنش آهن و کلر است که به آن زنگ سبز می‌گویند. “زنگ” نام متداول یکی از ترکیبات بسیار رایج یعنی اکسید آهن با فرمول Fe2O3 است. این نام رایج است زیرا آهن به سرعت با اکسیژن ترکیب شده و تشکیل زنگ آهن را می دهد. در حقیقت آهن را به ندرت می توان به صورت خالص در طبیعت پیدا کرد. زنگ آهن (یا فولاد) نمونه ای از فرایند خوردگی است: فرایند الکتروشیمیایی شامل آند (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون از دست می دهد)، الکترولیت (مایعی که به حرکت الکترون ها کمک می کند) و یک کاتد (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون می پذیرد) است. وقتی فلزی خورده می شود، الکترولیت به تولید اکسیژن در آند کمک می کند. سپس اکسیژن با فلز ترکیب شده و الکترون آزاد می شود. وقتی الکترون ها از طریق الکترولیت به سمت کاتد جریان می یابند، آند با جریان الکتریکی حذف می شود یا به کاتیون های فلزی تبدیل شده و زنگ تشکیل می شود.

انواع پوشش برای اهن زنگ نزن

پوشش های رنگها و جلاها
ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد. آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت رنگهای الکتروستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوشش های فسفاتی و کروماتی
این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند. این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوشش های اکسید فلزات
اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد. همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به ‌اکسید آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن “سیاه‌کاری آهن یا فولاد” می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوشش های گالوانیزه
گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است. در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و … مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

پوشش های قلع
قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و … بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوشش های کادمیم
این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند. روکش کادمیم مخافظ خوبی برای کالاهای آهنی و فولادی در برابر زنگ زدگی و فسادتدریجی در اثر هوا می باشد. روکش کادمیم بیشتر قسمت های اساسی هواپیماها و کشتی ها و کالاهایی که در آب و هوای گرمسیری مصرف دارد، به کار برده می شود. پوشش های کادمیم مخصوصا در محیط های طبیعی موثرند. مقاومت این پوشش ها در مقابل فساد تدریجی در مناطق روستایی بیشتر از مناطق صنعتی است.

پانزده − 5 =

باز نشر مطالب سایت با درج لینک مجاز می باشد. اللــهم صــل علــی محــمد و آل محــمد و عجل فرجهــم