فلزات نسوز و اثر آن ها بر فولاد

فلزات نسوز گروهی از فلزات هستند که دمای ذوب آنها بالاتر از 2200 درجه سانتیگراد است. تعداد کمی از فلزات از جمله تنگستن، رنیوم، تانتالیم، مولیبدن و نیوبیم دارای چنین دمای ذوب بالایی هستند. برخی از این فلزات در صنعت فولاد نیز کاربرد دارند و با افزودن آنها به عنوان عنصر آلیاژی به فولاد می توان خواص شیمیایی و فیزیکی فولاد را تغییر داد. از آن جمله می توان به تنگستن، مولیبدن و نیوبیم اشاره کرد که در صنعت فولاد کاربرد فراوانی دارند.

فلزات نسوز چیست؟

استفاده از واژه نسوز برای فلزات می تواند کمی عجیب باشد. زیرا ما معمولاً انتظار نداریم فلزی بسوزد! اما فلز نسوز به معنای فلزی است که نقطه ذوب بالایی دارد و به راحتی می تواند دمای بالا را تحمل کند. چهار عنصر تانتالیوم، نیوبیم، مولیبدن و تنگستن برخی از بهترین فلزات نسوز هستند که در این مقاله به آنها خواهیم پرداخت. لازم به ذکر است که استفاده از این فلزات به ویژه مولیبدن و نیوبیم به عنوان عنصر آلیاژی در ساختار فولاد نیز بسیار متداول است که در پایان به آن اشاره می کنیم.

4 فلز ذکر شده دمای ذوب بالاتر از 2200 درجه سانتیگراد دارند. البته علاوه بر نقطه ذوب بالا، برخی از خصوصیات دیگر این فلزات مانند مقاومت در برابر خوردگی، چگالی بالا و استحکام عالی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است و باعث شده است که آنها و ترکیبات آنها در صنایع مختلف مورد استفاده گسترده قرار گیرند.

معرفی فلز مولیبدن

مولیبدن از یک کلمه یونانی به معنای “شبیه سرب” گرفته شده است. این عنصر با نماد mo نشان داده می شود و دارای عدد اتمی 42 است. مولیبدن به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی شود و معمولاً به شکل کانی مولیبدنیت در طبیعت یافت می شود.

مولیبدن دارای خواص مکانیکی عالی است. انبساط حرارتی کم و رسانایی حرارتی بالا باعث شده است که از آن برای ساخت تجهیزات حرارتی مانند لنت ها، یاتاقان ها و قطعات کوره استفاده شود. مولیبدن نیز به دلیل رسانایی بالا در ساخت هیت سینک استفاده می شود.

مولیبدن را می توان با فلزات دیگر ترکیب کرد و ترکیبات آلیاژی با درجه حرارت و قدرت ذوب بالاتر ساخت.

معرفی فلز تنگستن

تنگستن یکی از فلزات بسیار سخت است که با نماد w نشان داده می شود، عدد اتمی آن 74 است و اولین بار در سال 1779 کشف شد. نام ولفرام ریشه سوئدی دارد و به معنای سنگ سنگین است. امروزه ذخایر تنگستن زیادی در کشورهایی مانند بولیوی، آمریکا، چین، پرتغال، روسیه و کره جنوبی وجود دارد. بیش از 75 درصد تنگستن در جهان توسط چین تولید می شود.

تنگستن رسانای خوبی برای الکتریسیته است و به همین دلیل از آن برای ساخت وسایل الکترونیکی و به ویژه به عنوان رشته های لامپ استفاده می شود. از تنگستن برای ساخت قطعات مقاوم در برابر سایش، چاقو، مته و غیره نیز استفاده می شود.

دمای ذوب تنگستن 3410 درجه سانتیگراد است که باعث برتری آن نسبت به تمام فلزات نسوز می شود.

معرفی فلز تانتالیوم

تانتالیوم فلزی نقره ای رنگ است که نرم و در برابر خوردگی بسیار مقاوم است. تانتالیوم با نماد ta نشان داده می شود و دارای عدد اتمی 73 است. تانتالوم به دلیل دمای ذوب بالا (3017 درجه سانتیگراد) و مقاومت خوب در برابر خوردگی، برای جابجایی مواد خورنده و ساخت تجهیزات الکتریکی مانند خازن استفاده می شود.

معرفی فلز نیوبیم

نیوبیم با نماد nb شناخته می شود و دارای عدد اتمی 41 است.این عنصر اولین بار در سال 1801 کشف شد. در ابتدا به دلیل شباهت های این عنصر و تانتالیوم، دانشمندان نتوانستند این دو را از هم جدا کنند، اما در نهایت در سال 1846 موفق به کشف مجدد آن شدند.

نیوبیم یک فلز کمیاب است و در طبیعت آزاد نیست. از نظر فراوانی در طبیعت، 34 عنصر کمیاب در نظر گرفته می شود. مواد معدنی نیوبیم معمولاً حاوی تانتالیوم نیز هستند.

نیوبیم یک فلز خاکستری مایل به سفید است که جریان الکتریکی را هدایت می کند. این عنصر چکش خوار و چکش خوار است. نیوبیم در دمای اتاق با اکسیژن ترکیب نمی شود، اما اگر برای مدت طولانی در معرض هوا قرار گیرد، رنگ آن به آبی تغییر می کند.

دمای ذوب نیوبیم 2477 درجه سانتیگراد است و از آن برای ساخت آلیاژهای مغناطیسی ابررسانا، موشک و غیره استفاده می شود.

تاثیر مولیبدن بر فولاد

مولیبدن نیز مانند کروم مقاومت به خوردگی فولاد را افزایش می دهد. مولیبدن همچنین سختی، چقرمگی و استحکام کششی فولاد را افزایش می دهد. مولیبدن موجود در فولاد همچنین خطر ایجاد حفره در برابر یون های کلرید را کاهش می دهد.

تاثیر نیوبیم بر فولاد

استفاده از نیوبیم در فولاد استحکام آن را افزایش می دهد. مقدار نیوبیم در فولاد معمولاً کمتر از 0.5 درصد است، اما تأثیر زیادی بر چقرمگی، سختی و جوش پذیری فولاد دارد.

سخن نهایی

همانطور که در مقاله بالا ذکر شد، ورق فولاد نسوز را می توان در آلیاژهای زیادی، به تنهایی یا ترکیبی ساخت.