کتاب شناخت، خواص و کاربرد مواد در صنعت

عنوان کتاب: شناخت، خواص و کاربرد مواد در صنعت

نویسنده: مهندس سهیل حاتمی، مهندس سیدمحمدرضا حسینی علی آباد

کتاب شناخت، خواص و کاربرد مواد در صنعت اثر آقایان مهندس سهیل حاتمی و مهندس سیدمحمدرضا حسینی علی آباد در مورد پیشرفت صنعتی کشور و توسعه و ایجاد کارخانجات فولادسازی و ذوب فلزات و کاربردهای گسترده­ ای که مواد فلزی در صنعت به خود اختصاص داده ­اند و همچنین در مورد کاربرد فلزات که امروزه  با زندگی روزمره ما آمیخته گردیده است و لحظه ­ای نمی­توان زندگی بدون استفاده از فلزات را حتی تصور کرد به نگارش درآمده است.

هدف نویسندگان از تهیه این کتاب شناخت و بیان خواص موادی است که در صنعت مورد استفاده قرار می ­گیرد. علاقه مندان به حوزه صنایع می توانند با تهیه این کتاب آشنایی کاملی را از این حوزه علمی بدست آوردند.

قسمتی از کتاب را باهم میخوانیم:

طبقه بندی مواد

مواد جامد که بیشتر کاربرد آن­ها در ساخت و سازهای مهندسی است، در سه گروه: فلزات، سرامیک‌ها و پلیمرها طبقه بندی می‌شوند. این تقسیم بندی بر اساس خواص شیمیایی و ساختار اتمی است و بیشتر مواد در یکی از این سه حیطه قرار می‌گیرند، ولی با این وجود تعدادی از مواد هستند که خواص واسطه‌ای میان این سه گروه دارند.

برای نمونه می‌توان به کامپوزیت‌ها (مواد مرکب) اشاره کرد، که ترکیبی از دو یا سه گروه ذکر شده هستند و خواص میانه‌ای خواهند داشت.

فلزات

موادی که در گروه فلزات قرار می‌گیرند، ترکیبی از یک یا چند عنصر فلزی (مانند: آهن، آلومینیم، مس، تیتانیم، طلا، نیکل و غیره) و عناصر غیر فلزی (مانند: کربن، نیتروژن و اکسیژن به مقدار کم هستند.

در حقیقت باید به این نکته توجه کرد که هر چند در علم شیمی عناصر فلزی به صورت منفرد به کار گرفته، و نامبرده می‌شوند، اما در علم مواد، فلزات به ندرت به صورت خالص به کار می‌روند، چرا که خواص چندان مناسبی برای کاربرد ندارند.

از این رو بیشتر با ترکیب عناصر فلزی با یکدیگر یا با عناصر غیر فلزی، آلیاژسازی می‌کنند تا موجب افزایش مکانیکی و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی در آن­ها شود. آلیاژ، ماده‌ای است با خواص فلزی و تشکیل شده از دو یا چند عنصر شیمیایی که حداقل یکی از آن­ها فلز است (جدول ۱-۱).

اتم‌ها در فلزات و آلیاژهای آن­ها در ساختار بسیار منظمی (که در ادامه به آن اشاره خواهد شد) قرار می‌گیرند که این ساختار برای هر عنصر فلزی ترتیبی معین دارد. در زمینه خواص مکانیکی این مواد دارای سختی و استحکام خوبی هستند، در حالی که قابلیت کشسانی (انعطاف‌پذیری) زیادی نیز دارند.

این خواص باعث می‌شود تا چنین موادی در سازه‌ها به وفور به کار روند. بخش عمده‌ای از خواص فلزات، به الكترون‌های آزاد در آن­ها مربوط می‌شود. این مواد بیشتر دارای خواص انتقال حرارتی و رسانایی الکتریکی بسیار خوبی هستند و عده‌ای از آن­ها مثل آهن، نیکل و کبالت خواص مغناطیسی دائمی‌دارند

نکته:

اهمیت وزن قطعات در ماشین آلات تا آنجا اهمیت یافته که فلزات را به دو گروه فلزات س نگین و سبک تقسیم کرده‌اند فلزاتی را که دارای چگالی جرم مخصوص بیشتر از  ۵ هستند را فلزات سنگین و فلزات دارای جرم کمتر از این مقدار را فلزات سبک می‌نامند.

سرامیک‌ها

سرامیک‌ها ترکیباتی میان فلزات و غیر فلزات دارند و بیشتر آن­ها شامل اکسیدها، نیتریدها و کاربيدها هستند. برای مثال سرامیک‌های مرسوم شامل اکسید آلومینیم و سیلیسیم هستند که پس از ترکیب در شرایط خاص، ساختار سرامیکی تشکیل می‌دهند.

سرامیک‌ها کاربرد فراوانی در زندگی ما دارند (شکل 9-1 از الف تا ج). از مرسوم‌ترین آن­ها می‌توان به سفال، چینی، شیشه و سیمان اشاره کرد که بیشتر با آن­ها سر و کار داریم.

پلیمرها

پلیمرها از زنجیرهای بلند کربنی (منومر) در کنار یکدیگر به وجود می­آیند. این مواد شامل گروه اصلی پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها هستند. تعداد زیادی از پلیمرها دارای پایه آلی هستند، مانند لاستیک که از صمغ نوعی درخت خاص تهیه می‌شود.

از پلیمرهای بسیار رایج می‌توان به پلی اتیلن، نایلون و پلی وینیل کلراید (PVC) اشاره کرد. چگالی کم، مقاومت در مقابل خوردگی و انعطاف‌پذیری از جمله خواص پلیمرها به شمار می آیند (شکل 1- 11).

بیشتر این مواد دارای چگالی کمی هستند و خواص منحصر به فردی دارند. از جمله این خواص، نسبت استحکام به وزن آن­هاست که باعث می‌شود در شرایط مساوی این نسبت در آن­ها بسیار بهتر از فلزات و حتی سرامیک‌ها باشد.

پلیمرها به راحتی به اشکال پیچیده تر در می ­آیند، زیرا در دمای زیاد، خاصیت جاری شدن این مواد به شدت افزایش می­یابد و امکان قالب‌گیری آن­ها را در فرم‌های مختلف فراهم می‌سازد.

بیشتر این مواد در محیط­های خورنده بی اثر هستند و خواص شیمیایی خود را به خوبی حفظ می‌کنند، ولی مقاومت حرارتی آن­ها کم است و همین امر استفاده از آن­ها را محدود می‌سازد. به علت عایق بودن پلیمرها در برابر جریان الکتریسیته، از آن­ها برای جلوگیری از عبور جریان برق در تجهیزات گوناگون استفاده می‌شود.