آشنایی با فولاد ضد زنگ

دانلود فایل

به طور کلي فولادهاي ضد زنگ فلزاتي هستند که امروزه به طور وسيعي از آنها در صنعت استفاده مي گردد. اين دسته از فولادها داراي استحکام بالا،چکش خواري ،مقاومت به خوردگي خوب و در نتيجه قابليت اطمينان بيشتر مي باشد به علاوه مزيت شاخص اين نوع فولادها سهولت جوشکاري آنها در مقايسه با چدن ها يا حتي آلياژهاي آلومنيم (دورآلومين)است.

 
به طور کلي فولادهاي ضد زنگ فلزاتي هستند که امروزه به طور وسيعي از آنها در صنعت استفاده مي گردد.
اين دسته از فولادها داراي استحکام بالا،چکش خواري ،مقاومت به خوردگي خوب و در نتيجه قابليت اطمينان بيشتر مي باشد به علاوه مزيت شاخص  اين نوع فولادها سهولت جوشکاري آنها در مقايسه با چدن ها يا حتي آلياژهاي آلومنيم (دورآلومين)است .
 
مجموع اين امتيازت ما را بر آن مي دارد که از اين نوع فولاد در طراحي و ساخت بيشتر استفاده نمائيم و چون ما در بيشتر موارد نياز به آن داريم که اتصالات و قطعات رااز طريق جوشکاري بسازيم لذا بررسي مسائل و مشکلات ونحوه جوشکاري اين گونه فولادها يکي از مهمترين نکاتي است که در توليد بايد در نظر گرفته شود.

 

مطالب  ومباحث اين کتاب عمدتا به بررسي و نحوه جوشکاري فولادهاي ضد زنگ آستنيتي  مي پردازد.
متالوژي فولاد ضد زنگ
مکانيزم انجماد:
وقتي آهن به صورت مذاب در مي آيد و ما دما را کاهش داده و زمان مي دهيم تا به حالت انجماد در آيد ،اتم ها ابتدا در حال حرکت هستند و آنقدر به حرکت خود ادامه مي دهند تا در حين کاهش دما انرژي آنان کاهش يافته و اولين اتمي که به کمترين مقدار انرژي خود رسيده با برخورد با اتم هاي ديگر يک کريستال تشکيل مي دهند و از مجموع اين کريستال ها دانه (Grain) به وجود مي آيد.
دانه ها طبق ترتيب خاصي شکل مي گيرند تا اينکه کل انجماد را به وجود آورند.
شبکه کريستالي آهن به دو صورت b.c.c (اتم در مرکز) و شبکه F.c.c (اتم در وجوه مکعب) مي باشد، وقتي که آهن را حرارت مي دهيم در دمايC ?900از شبکه کريستالي b.c.c  به شبکه F.c.c تغيير مي يابد که اين باعث تغييرات فيزيکي و ديگر خواص عملياتي حرارتي مي گردد.
ارتباط شبکه کريستالي و خصوصيات مکانيکي
از آنجايي که ساختمان کليه فلزات در حقيقت از ترکيب تعداد زيادي از تک کريستال ها تشکيل شده است ، اين وضعيتيا نوع شبکه کريستالي (شبکه فضائي) که اتم ها شکل مي گيرند تعيين کننده استحکام (مقاومت) و چغرمگي (toughness ( و در نتيجه خصوصيات عمومي فلز خواهد بود.
شبکه کريستالي آهن و بسياري از فلزات ديگر نظير کرم، واناديم، تنگستن استحکام خوب و چغرمگي بسيار زيادي دارندو اين شبکه به صورت b.c.c مي باشد.   (شکل2-1).
 فلزات ديگري مانند نيکل،طلا، فولادهاي ضد زنگ با پايه نيکلي و بسياري از فلزات ديگر، ساختمانF.c.c دارند که اين شبکه کريستالي داراي چکش خواري زياد بوده و به همين دليل استحکام خوبي دارند.
ديگر شبکه کريستالي b.c.t (تتراگونال) مي باشد که شبيه ساختمان b.c.c بوده با اين تفاوت که بدنه مکعبي شکل b.c.c در يکي از جهات کمي کشيده تر (طويل تر)        مي باشد.
وقتي آهن از ساختمان F.c.c به شبکه b.c.c تغيير مي يابد اگر سرعت سرد شدن زياد باشد مقداري از کربن در بين اتم هاي آن ساختار محبوس مي شود که به آن (b.c.t) مي گوئيم، که اين شبکه  فولادهاي سخت شده دارند و سختي آنان نيز به دليل وجود فاز مارتنزيت (martensite) مي باشد.
براي آشنايي بيشتر با ساختارهاي ميکروسکپي فولاد لازم است با توجه به شناخت دياگرام آهن- کربن ابتدا آنها را بشناسيم:
الف): فريت FERRITE. :
همان طور که روي دياگرام بالا ملاحظه مي کنيد دو نوع فريت داريم که توسط يک سطح آستينتي هم جدا شده اند، فريت بالايي را فريت و فريت پائيني را آلفا فريت* گويند.
ب): سمنتيت  Fe3c (CEMENTITE) : هر گاه مقدار کربن از حدود 025/0% بيشتر شود مابقي کربن به صورت ترکيب در آلياژ ظاهر مي شود.
ساختمان کريستالي آن ارترومبيک** و درصد کربن آن تا 6.67% و نقطه ذوب 1550oc و سختي بيش از 700 برينل و با شکل پذيري کم مي باشد. بنابراين هرگاه سمنتيت در آلياژي وجود داشته باشد آنرا سخت و شکننده مي کند. (در فولادها قسمتهاي سفيد رنگ نشانه وجود سمنتيت است).
ج) آستنيت (Austenite)
به آهن ? که کربن آن حل شده باشد، استنيت گويند که حداکثر 1.7% کربن را در دماي oc 115 در خود حل مي کند.
قدرت حلاليت کربن در ساختمان آهن ? ، قابليت عمليات حرارتي فولاد را مشخص مي کند، هنگاميکه 18% کروم و 8% نيکل به فولاد اضافه مي کنيم (نوع غير مغناطيسي) فاز آستنيت در درجه حرارت محيط پايدار خواهد ماند و بدين ترتيب فولادهاي ضد زنگ آستيني بوجود خواهد آمد.
د) پيرليت (Pearlite ) :
قسمت عمده آن از لايه هاي متناوب فريت و سمنتيت تشکيل شده است.
اين ساختار هنگامي بوجود مي آيد که فولاد آستيني با 8/0% کربن را با آرامي سود کنيم، کربن حل شده در ساختمان f.c.c به شکلي غير از Fe3c رسوب مي کند و در آهن باقي مي ماند.
ه) مارتنزيت (Martensite) :
همانطور که دياگرام 5-1 نشان مي دهد، وقتي آستنيت را زير دماي oc 720 با آرامي سرد مي کنيم ساختاري که بدست خواهد آمد پيرليت است اما وقتي سرعت سرد شدن زياد باشد(مثلا" وقتي که فولاد را در آب سريعا" سرد م يکنيم) ساختار بسيار سختي است که از آستنيت بدست مي آيد مارتنزيت ناميده مي شود که شبکه اتمي آ« به صورت b.c.t خواهد بود.
مارتنزيت ساختاري ناپايدار دارد و اگر دوباره آنرا حرارت دهيم به فريت و سمنتيت تجزيه خواهد شد.
هنگام تشکيل مارتنزيت حجم آن مي شود که اين انسباط به مقدار  درصد کربن بستگي دارد.
   شناخت فولادهاي ضد زنگ آستنيتي (سري 300)
با افزودن 8% نيکل و 18%کرم به فولاد ،فولادي خواهيم داشت با ساختمان آستنيتي که خاصيت ضد زنگ دارد.
با اضافه کردن ديگر عناصر آلياژي با در صد هاي مختلف به اين ترکيب (Cr 18% Ni,8% (  گروه خاصي را تشکيل مي دهند که به سري هاي 300 نمايش مي دهند (مثلا 301،302،...) در جدول زير مشخصات و آناليز کامل اين سري آمده است.
شکل بالا دياگرا م تعادلي کرم – نيکل (فولاد ضد زنگ آستنيتي) با مقدار 18% کرم را نشان مي دهد همان طور که مشاهده مي کنيد با افزايش مقدار نيکل وسعت ناحيه آستنيتي (?) افزايش مي يابد و در درجه حرارت محيط فقط آستيت و سمنتيت با توجه به در صد کربن وجود خواهند داشت.
آستنيت داراي چغرمگي ذاتي و همراه با تغيير طول بسيار خوب مي باشد و در  درجه حرارت هاي زير صفر خاصيت ضربه پذيري بالايي دارد.
جهت کاربرد خواص خوردگي بايد مقدار کربن را تا8 0/0 % کنترل کنيم (نوع 316،304) اما به خاطر مشکلات جوشکاري لازم است که درصد کربن پائين باشد ،     که حداکثر تا3 0/0 % کربن اضافه مي شود (نوع L 304 ،L 316).
اضافه کردن عناصر پايدار کننده تيتانيم (Ti) يا کلمبيم (Cb) از تشکيل کاربيد کرم در حين جوشکاري جلوگيري مي کند زيرا در اين حالت تيتانيم و کلمبيم با کربن موجود
ترکيب و باعث خواهد شد کرم درمحلول باقي بماند و در نتيجه مقاومت به خوردگي بالا مي رود.
اگر مقدار کربن را افزايش دهيم مقاومت در درجه حرارت هاي بالا افزايش مي يابد.
فولاد هاي ضد زنگ آستينتي را نمي توان با سريع سرد کردن در هوا سخت نمود زيرا نيکل باعث پايداري آستنيتدر درجه حرارت محيط و پائين تر از آن مي شود .
 
براي جوشکاري اين سري فولادها مسائل و مشکلات  متالوژيکي وجود دارد که باعث کاهش خواص مطلوب جوش مي شود و براي رفع آن بايد يک سري بررسي دقيق روي خواص متالوژيکي و عوامل موثر در جوشکاري اين نوع فولادها داشته باشيم که در فصل بعدي به آن خواهيم پرداخت.
بررسي مشکلات اساسي جوشکاري فولادهاي ضد زنگ آستنيتي
حساسيت به ترک گرم :
در درجه حرارت بينC? (430-870) کرم و کربن با هم ترکيب شده و در مرز     دانه ها کاربيد کرم رسوب خواهد کرد،کمبود کرم در ناحيه مجاور مرز دانه هاي محلول باعث مي شود تا لايه اکسيدي محافظ فولاد ناکافي باشد و آسيب پذيري فولاد ضد زنگ را در محيط خورنده زياد مي کند ، به اين عيب حساسيت در مقابل ترک گرم گويند و دانه ها در معرض خوردگي قرار مي گيرند.
وقتي ناحيه مجاور جوش به دمايC? (430-870)  برسد با مساله حساسيت در برابر ترک گرم روبرو هستيم ، که از جوش يک لوله فولاد ضد زنگ آستنيتي انتخاب شده است بيانگر تفاوت توزيع کرم روي يک سطح حساس به ترک گرم و غير حساس مي باشد.
چون کربن عامل اصلي تشکيل کاربيد کرم مي باشد،بنابراين يکي از راه هاي جلوگيري از تشکيل کاربيد کرم کنترل مقدار (در صد) کربن است ،يکي از راه حل ها کم کردن مقدار کربن است،  نشان مي دهد که چگونه زمان و درجه حرارت با درصدهاي (مقدار) کربن مختلف روي اين حساسيت اثر مي گذارد.*
روش دوم اينکه از يک تکنيک جوشکاري استفاده کنيم که سرعت سرد شدن سريع باشد تا بدين ترتيب زمان کافي جهت تشکيل کاربيدها نباشد و در نتيجه مشکل حساسيت به ترک گرم را نخواهيم داشت .
متاسفانه ظاهر جوش حساس در مقابل ترک گرم دقيقا مانندجوش سالم است و اگر جوشکار آشنايي کافي با ظاهر متالوژيکي فولاد ضد زنگ نداشته باشد ،قاعدتا       نمي توان يک جوش با کيفيت بالا ايجاد کند،اما با استفاده از مواد (فلزاتي) که کربن کمتري دارند مي توان خطر به وجود آمدن اين عيب را به حداقل رسانيد.
همچنين براي اينکه بتوان مقدار کربن فلز اصلي را به حداقل رسانيد از آلياژهايي استفاده کنيم که داراي کلمبيم(cb) يا تيتانيم (Ti) باشند،زيرا هر دو ي اين عناصر ميل ترکيبيزيادي با کربن دارند و از تشکيل کاربيد کرم جلوگيري مي کنندو در اين صورت مساله کمبود کرم نخواهيم داشت،اين نوع آلياژها با شماره سري 321 مشخص مي شوند و عنصر تيتانيم (Ti) چون نمي تواند به خوبي در طول قوس انتقال پيدا کند  لذا بيشتر از آلياژي استفاده مي کنيم که (علاوه بر عناصر اصلي) فقط کلمبيم (cb) داشته باشد.
راه حل سوم براي جلوگيري از حساسيت به ترک گرم، عمليات حرارتي (سرد کردن) در پايان جوشکاري اس، در دماي (oc 1100- 1040) کاربيد ها مي توانند در حين جوشکاري حل شوند و اگر بتوانيم آنرا سريعا" در آب سرد کنيم اين عيب (حساسيت) اتفاق نمي افتد.
اثر جوشکاری بر دانه بندی مولکولی استنلس استیل
ح)نقش فريت در ايجاد ترکها در جوش
بعضي مواقع در اتصال جوش در نواحي حرارت ديده ترک هاي به طور اتفاقي رخ مي دهد که اغلب اين ترک ها ريز بوده و ديده نمي شوند چون به صورت ترک هايي با شکاف (دهانه) بسته مي باشند و طول آنها نيز از"  کمتر است که به طور اتفاقي در طول جوش توزيع شده اند به اين ترک ها ريز ترک * گويند.
علت اينکه چرا اتصال جوش به اين نوع ترک ها تمايل پيدا مي کنند تا مدت ها            نا مشخص بود (تا حدود چهل سال قبل) اما به زودي مشخص شد (در سال 1980) و در يافتند که اگر يک مقدار فريت (3-2)% در محلول باشد جوش ايجاد شده سالم بوده و عاري از هر گونه ترک و ترک هاي ريز است.
مکانيزم ايجاد اين گونه ترک ها بدين صورت است که چون نقطه ذوب فريت C?(1200-1100) پائين تر از آستنيتC? (1455-1425) مي باشد، اين اختلاف دما C?(315-260) در نقطه ذوب باعث مي شود که در حين سرد شدن مذاب (جوش)، انقباض حاصله و تنش هاي کششي همراه با لايه هاي ضعيف فريت اين ترک هاي ريز را به وجود مي آورد. با کاهش مقدار فريت (تا حدود 3%-2%) مي توان از وقوع چنين ترک هاي جلوگيري کرد .
شکل(3-2)
 
 شکل (3-2) ريز ساختار يک نوع جوش ** که در لايه هاي فريت در شبکه آستنيت قرار گرفته اند را نشان مي دهد.
     زير نويس
وقتي که فريت موجود در جوش کم باشد، اين باعث افزايش سطح تماس مرز دانه ها مي گردد و تمرکز ناخالصي ها در مرز دانه اه را کاهش داده  و از حل شدن مقدار نسبتا" زيادي از ترکيبات مضر فسفري و سولفوري که به تجمع ناخالصي ها کمک مي کنند جلوگيري مي کند در غير اينصورت افزايش ذرات ناخالصي در بين مرزدانه ها (در حالتيکه فريت در جوش زياد باشد) باعص ضعف در آن نقاط خواهد شد و چون شاختار آستنيت قوي تر است هنگام منقبض شدن در نواحي ضعيف شدن ترکهايي رخ مي دهد.
با استفاده از دياگرام هاي مخصوص مي توان درصد (مقدار) فريت موجود در محلول و همچنين تاثير عناصر آلياژي روي مقدار فريت و ساختار بدست آمده را پيش بيني کرد.
آنتن شغلر * مخترع چنين دياگرامي بود، در اين دياگرام شکل (4-2) اثر عناصر فريت را در مقابل عناصر آستنيت را بررسي مي کند.
 شکل 4-2
 روي محور عمودي اين دياگرام مقدار برابري نيکل که شامل عناصر نيکل، منگنز و کربن که همه آستنيت زا هستند و با تاثيرهاي متفاوت و هريک بعنوان فاکتوري موثر در نظر گرفته مي شود و در روي محور افقي م قدار برابري کروم که از عناصر فريت زاي کرم، موليبدنيم، سليکون و کلمبيم تشکيل شده واقع شده است.
شکل زير نيز طرح ديگري از دياگرام شفلر مي باشد که به کمک آن مي توان درصد فريت يا عدد فريت (FN) را بدست آورد، براي اين کار با توجه به آناليز فلز مورد استفاده ابتدا مقدار برابري نيکل و همچنين برابري نيکل و برابري کروم را (قبلا" توضيح داده شده است) بدست مي آوريم، سپس اين مقادير را به ترتيب روي محور عمودي و سپس افقي علامت مي زنيم و از روي اين نقاط خطوطي به موازات محور افقي و عمودي رسم مي کنيم، محل تلاقي اين دو خط در روي نمودار مقدار درصد فريت جوش را نشان مي دهد.
 
شکل 5-2
علاوه بر دياگرام شفلر، براي تعيين مقدار فريت موجود در جوش از گيج هاي مغناطيسي مخصوصي نيز استفاده مي گردد. در شکل 6-2 يکي از اين نوع گيجها به نام (severn) ديده مي شود.
همچنين مي توان با روشهاي محاسباتي به کمک فرمول زير درصد فريت ها را محاسبه نمود :
فرمول
 فاز سيگما ?
 اين فاز که تشکيل آن به علت فريت بيش از حد مي باشد باعث تاثيرات سوء روي جوش مي گردد، فاز ? در درجه حرارت oc (870-540) شکل مي گيرد و مي توان با حرارت دادن به آن در دماي حدود oc 1155 اين فاز را دوباره حل نموده و سپس با سريع سرد کردن از ايجاد فاز سيگما جلوگيري کرد. شکل 7-2 نحوه شکل گيري فاز ? (سيگما) را نشان مي دهد، در اين روش شکل خطوط پيوسته (پر) فريت آنيل شده و خط چين ها فريت سخت (?) مي باشد.
همانطور که قبلا" نيز اشاره گرديد مقدار کم فريت در جوش از ايجاد ترکهاي ريز جلوگيري مي کند، همچنين استحکام و در برخي موارد مقاومت به خوردگي را بهبود مي بخشد.
بنابراين مي توان نتيجه گرفت که با تغيير ترکيب سيم جوش و به کمک دياگرام شفلر اين مقدار فريت را مي توان تعيين کرد، که اين مقدار تقريبا" (15%-12%) و کمتر از آن مي باشد.
 فازسيگما( ?) در دماي oc73 به سرعت شکل مي گيد اما در درجه حرارتهاي پايين تر به زمان بيشتري نياز دارد، در جوشهايي که دما به حدود oc(930-590) مي رسد و همچنين در مواردي که عمليات حرارتي و تنش زدايي روي جوش صورت مي گيرد. اين فاز نيز مي تواند تشکيل شود و باعث کاهش داکتيليته گردد، با توجه به شکل بالا (8-2) در اين حالت فاز سيگمايي در جايي رخ داده که ترکيب 45% کروم و 55% آهن  داريم. با تغيير دادن آناليز مواد مصرفي مقدار اين فاز و درجه حرارت شروع شکل گيري آن را مي توان تغيير داد، موليبدنيم و کلبيم سرعت واکنش فاز ? را زياد مي کنند و نيکل باعث مي شود که تشکيل اين فاز در درجه حرارت بالاتري انجام شود.
آهن مقدار زيادي از کروم را در خود حل مي کند و چون در فريت جوشهاي آستيني معمولا" منقدار کافي کروم وجود دارد که برعکس فاز سيگما (فاز ?) نفوذ کمي (در محلول جامد) دارند بنابراين پس از انجماد مي توان با دوباره حرارت دادن تا دماي oc1515 فاز ? را دوباره حل کرده و با سريع سرد کردن از تشکيل آن جلوگيري کنيم.
انتخاب الکترود براي جوشکاري فولادهاي ضد زنگ آستنيتي
در جوشکاري فولادهاي معمولي مي توان از الکترودهايي که از لحاظ ترکيب و آناليز با فلز اصلي فرق مي کند استفاده کرد تا يک جوش مقاوم را بوجود آوريم.
الکترودهاي مناسب براي جوشکاري هريک از انواع فولادهاي آستنيتي را بيان مي کند. (البته در ادامه اين فصل ما در باره انتخاب دقيق الکترود به روشهاي مختلف به طور مفصل خواهيم گفت).
استحکام ذاتي و چنرمگي جوشهاي آستنيتي باعث مي شود که بتوانيم آنان را به فولادهاي معمولي جوش دهيم که اغلب براي اين منظور از نوع 312 با 05/0% موليبدنيم (جهت کنترل رقت) استفاده مي گردد.
نوع 309 به علت گرانقيمت بودن پيشنهاد نمي شد و از نوع 308 براي جوشکاري فولادهاي منگنزدار (HAD FILD) استفاده ميکنند، بايد توجه داشت که اين نوع براي جوشکاري فلزات غير همجنس توصيه نمي شود باستثناء فولادهاي آستنيتي منگنزدار و در مواردي که جوش تحت تاثير تنشهاي جزئي قرار بگيرد.
اگر از الکترود 308 (18% کروم و 8% نيکل) براي جوشکاري فولاد کم کربن استفاده کنيم، به دليل رقت پايين و داکتيله جوش کم و ساختار جوش مارتنزيتي خواهد شد.
به طور کلي اگر از نوع 312 و 309 استفاده کنيم چون اين دو نوع الکترود مقدار کروم و نيکل کافي دارند حالت آستنيتي حفظ ميگردد و در نتيجه جوش مقاوم و داکتيل ايجاد ميکنند.
الکترود استنلس استیل  316 و 308  پرکننده محل جوشکاری
انتخاب الکترود براي اتصال فولادهاي ضد زنگ آستنيتي به فلزات غير همجنس (فولاد معمولي)
دياگرام شفلر براي ما پيش بيني ميکند که با توجه به آناليز فلز پايه، جوش چه نوع ساختاري ايجاد مي کند.
طريقه استفاده از دياگرام شفلر در اين رابطه را با ذکر يک مثال توضيح مي دهيم:
براي اينکه تشخيص دهيم ساختار جوش در کدام قسمت از ناحيه فازي قرار خواهد گرفت، بدين صورت عمل مي کنيم که ابتدا با توجه به آناليز (ترکيب) فولاد معمولي و فولاد 30، مقدار برابري نيکل (Ni.eq) و برابري کروم(Cr.eq) را بدست آورد و محل هر دو را روي دياگرام توسط دو نقطه مشخص مي کنيم، سپس اين دو نقطه را به کمک يک پاره خط به هم وصل مي کنيم، در اين حالت فرض مي کنيم که مقدار نفوذ به دو طرف يکسان است و در وسط اين خط يک نقطه ديگري به نام Mid point در نظر مي گيريم. (نقطه وسط)
حال اگر از الکترود نوع 310 براي اتصال جوش استفاده کنيم، محل ساختار جوشي مکه بدست مي آيد بين نقطه 310 و نقطه وسط قرار خواهد گرفت که اگر از کل اتصال جوش 75% آن سهم الکترود و 25% سهم فلز پايه باشد، در اين صورت ساختار جوش بو جود آمده در محل نقطه 1 قرار خواهد گرفت.
اگر اين عمليات را براي الکترود 309 انجام دهيم، ساختار جوش در نقطه 2 واقع مي شود و براي 308 در نقطه 3 و براي 312 در نقطه 4 قرار خواهد گرفت. از بين اين چهار نقطه به دست آمده و بررسي نمودار در مي يابيم که ترکيب جوش بدست آمده با نوع 312 در ناحيه فازي آستنيت + فريت (A+F) قرارگرفته است که ترکيب مناسبي است اما حدود 50% از فلز پايه را مي تواند به طرف جوش جذب کند، که باز هم در ناحيه (A+F) خواهيم بود.
اگر از نوع 310 استفاده کنيم ساختاري کاملاً آستنيتي خواهيم داشت و ساختار جوش توام با ترکهاي ريز خواهد بود و نوع 308 در کنار خط مارتنزيتي قرار مي گيرد که مقداري مارتنزيت داريم و نوع 309 در کنار خط کاملاً آستنيت قرار مي گيرد که اگر بخواهيم اين جوش را انجام دهيم به تکنيک هاي خاصي نياز داريم چون خطر حساسيت به ترک گرم وجود دارد.
با بررسي نتايج فوق، الکترود نوع 312 به عنوان اولين (مناسبترين) انتخاب و نوع 309 را به عنوان دومين انتخاب براي انجام اين جوشکاري خواهد بود.
جوشکاري فولاد ضد زنگ آستنيتي
براي ايجاد يک جوش مطلوب در اينگونه فولادها به چها رعامل بايد توجه داشت:
نوع و جنس فلز پايه که بوسيله طرح ارائه مي شود (مثلا" نوع  309،304  و ....)
پوشش سطح فلز از لحاظ شيميايي
رقت* و نفوذ فلز پر کننده (سيم جوش) به داخل فلز پايه که با توجه به نوع پروسه جوشکاري و توسط سازنده مشخص مي شود.
انتخاب الکترود که با توجه به ميزان رقت، بوسيله محاسبات خاصي انجام مي شود.
رقت:
رقت فاکتور مهمي است که به کمک تغيير آن مي توانيم عمليات جوشکاري را به شرايط مطلوب نزديک کنيم و يک جوش با پيوستگي خوب و سالم ايجاد کنيم، به عنوان مثال اگر يک قطعه با ترکيب 18% کروم و 8% نيکل و مقدار کربن حدود 08/0 (فولاد آستنيتي نوع 304) را بخواهيم جوشکاري کنيم بايد از الکترودي استفاده کنيم که مقدار کروم و نيکل آن از فلز پايه بيشتر و کربن آن کمتر باشد، اين انتخاب را مي توان به کمک فاکتور رقت فلز پايه تعيين کرد. عناصر آلياژي تاثير زيادي روي رقت نمي گذارند اما کربن به مقدار زيادي رقت را افزايش مي دهد که باري جبران اين بايد پاس هاس جوش اضافي بدهيم که از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست و رقت بايد طوري تنظيم شود تا تعداد پاسهاي جوشکاري به حداقل برسد.
ساده ترين روش براي بدست آوردن فاکتور رقت را مي توان با ايجاد جوش روي يک ورق (به طور آزمايشي) و با در نظر گرفتن کليه پارامترهاي جوشکاري به شرح زير توضيح داد:
شکل 3-2 يک مقطع عرضي جوش تک پاسي را نشان مي دهد، سطح A بيانگر مقدار الکترود (فيلرمتال) و سطح B مقدار فلز پايه را نشان مي دهد و هر دو سطح A و B رويهم کل جوش را تشکيل مي دهند.
براي بدست آوردن درصد رقت طبق فرمول زير عمل مي کنيم.
رقت%=
لازم به تذکر است که بهترين درصد رقت 50 مي باشد (يعني سطح A برابر با سطح B مي باشد).
بررسي پارامترهاي موثرروي رقت:
با در نظر گرفتن اينکه جوش به روش اتوماتيک انجام شده باشد، عوامل مختلفي که روي فاکتور رقت تاثير دارند مورد تحليل و بررسي قرار مي گيرند:
الف) کاهش آمپر:
با کاهش آمپر (جريان) حرارت ورودي به قطعه کار کاهش يافته و مقدار نفوذ نيز کمتر خواهد شد که در نتيجه سطح B کاهش يافته و رقت کمتر خواهد شد که اين از لحاظ اقتصادي مقداري از هزينه را جبران مي کند زيرا به تعداد پاسهاي کمتري نياز داريم.
سکل 3-4 تاثير تغييرات آمپر (جريان ) را نشان مي دهد.
در جوشکاري با الکترود دستي افزايش بيش از حد جريان باعث بزرگ شدن گروه جوش (dig) خواهد شد و براي کاهش رقت از قطب معکوس استفاده مي کنيم.
ب) تاثير کاهش ولتاژ:
انرژي حرارتي ايجاد شده توسط اعمال جريان و ولتاژ اثر مستقيمي روي ميزان رقت دارد و هر گاه جريان ثابت باشد  و ولتاژ تغيير کند، مقدار رقت نيز تغيير مي کند.از آنجاييکه جريان و سرعت تغذيه سيم جوش روي مقدار فلز اضافه شده با سطح A اثر مستقيم دارد، ولتاژ بالاتر باعث ايجاد حرارت بيشتر و در نتيجه ذوب بيشتر فلز پايه و افزايش رقت خواهد شد که اين مسئله در پروسه جوشکاري زير پودري مفيد خواهد بود زيرا استفاده از فلاکسهاي پودري و مقدار رسوب زياد در اين پروسه ممکن است نفوذ زيادي ايجاد نکند که با کنترل ولتاژ مي توان نفوذ را در اين فرايند بهبود بخشيد.
همچنين در جوشکاري با گاز محافظ، افزايش ولتاژ باعث مي شود تا مقدار حرارتي را که در اثر تشعشع از بين مي رود جبران شود و طول قوس در اين حالت افزايش مي يابد.
شکل بالا 5-3 تاثير ولتاژ روي رقت را بررسي مي کند.
ج) تاثير استفاده از قطب مثبت:
اگر قطب مثبت دستگاه جوشکاري را به الکترود متصل نماييم (REVERSE POlARITY) نفوذ جوش بيشتر مي شود ، در نتيجه رقت افزايش مي يابد و اگر قطب منفي دستگاه را به الکترود متصل کنيم (STRAIGHT POLARITY) نفوذ کمتر است و بوسيله آن مي توانيم گروه جوش بهتري ايجاد  کنيم. شکل بالا قطب مثبت و قطب معکوس را با هم مقايسه مي کند.
د) تاثير ميزان تغذيه سيم جوش:
در پروسه جوشکاري  MIG  هرگاه فاصله بين نازل وقوس الکتريکي (Stick- out) بيشتر شود انرژي بيشتري صرف پيشگرم شدن سيم جوش مي شود و باعث افزايش مقدار رسوب جوش خواهد شد در نتيجه نفوذ کمتر خواهد شد و با عث کاهش رقت مي گردد.
ديگر عواملي که روي رقت جوش اثر م يگذارند عبارتند از:
کاربرد فيلتر متال اضافي باعث کاهش رقت خواهد شد (درجوشکاري TIG ).
 سرعت بيشتر در جوشکاري رقت را افزايش مي دهد.
هرچه زاويه الکترود با سطح افق کمتر باشد مقدار رقت کمتر و بالعکس هرچه مقدار اين زاويه بيشتر باشد رقت نيز افزايش مي يابد.
بررسي روشهاي انتخاب الکترود:
الف) روش تقريبي
اولين قدم براي انتخاب الکترود جوشکاري فولادهاي ضد زنگ آستنيتي محاسبه دقيق درصد رقت مي باشد. براي اين کار ابتدا روي يک ورق به طور آزمايشي با يک الکترودي که شامل آلياژهايي باشد که در جوش مورد نياز است جوش مي دهيم، سپس از مقطع عرضي آن جوش عکس تهيه کرده و به روش زير مقدار رقت را محاسبه مي کنيم:
سطوح A و B را به مربع هاي مساوي تقسيم مي کنيم سپس با استفاده از فرومول زير درصد رقت را بدست مي آوريم:
شکل 8-3 به طور فرضي درصد رقت جوش را بدست آورده است که در اين مثال 35% است.
در مرحله بعد به کمک دياگرام شفلر (شکل 8-3) و با توجه به درصد رقت محاسبه شده مي توان نوع الکترود مناسب يک جوش را حدس زد.
لازم به تذکر است چونکه در پروسه هاي مختلف جوشکاري يک سري عناصر آلياژي در حين جوشکاري اکسيد مي شوند. (burn out) و يا برعکس ممکن است به گروه جوش اضافه شوند (Pick up) بايد در انتخاب الکترود آن عوامل را مد نظر داشت.
ب) روش محاسباتي دقيق:
اگر بخواهيم گروه جوش ما ترکيبي از لحاظ شيميايي دقيق داشته باشد و بتوانيم الکترودهاي استاندارد را مورد استفاده قرار دهيم بايد آزمايش و محاسبات دقيق را با فرمول انجام دهيم، همچنين بايد ا ثر اکسيد شدن عناصر آلياژي که در حين پروسه خاص جوشکاري رخ مي دهد (burn out) و يا عناصري که ممکن است با بکار گيري پروسه خاصي به صورت اضافي وارد گروه جوش شوند (Pick up) را در نظر داشت.
روش محاسبه با ارائه يک مثال به شرح زير مي باشد:
فرض کنيم مي خواهيم گروه جوشي روي يک فلز مشخص (فولاد 347) ايجاد کنيم، طبق جدول روبرو آناليزرسوب  فلز مورد نظر و همچنين فلز پايه را مي نويسيم.
در مرحله بعدي مقدار رقت را به روشي که فبلا" توضيح داده شده بدست آورده و بررسي م يکنيم. در اين مثال کليه عواملل ياد شده رعايت شده اند.
حال به يکسري فاکتور و اطلاعات طبق جدول زير نياز داريم.
فاکتوري که نشان مي دهد پروسه جوشکاري مورد استفاده عناصر آلياژي را به گروه جوش انتقال داده است و يا اينکه باعث اکسيد شدن عناصر خاصي شده است را در سمت راست جدول (فاکتور انتقال) مي بينيد.
براي پيدا کردن سيم جوش مورد نياز با توجه به شکل 8-3 روي محور عمودي شکل مذبور مقدار برابري نيکل (NI-eq) را که از جمع درصد وزني عناصر آستنيت زا (گاما ژن) بدست مي آيد:
(NI EQUIVALENT = Ni% + 30 x C% +0.5 x  Mn%)                     
 جدا مي کنيم (علامت مي زيم) و روي محور افقي مقدار برابري کروم (Cr-EQ)   را که از جمع درصد وزني عناصر فريت زا (آلفاژن) بدست مي آيد مشخص مي کنيم.
Cr EQUINALENT= Cr% + MO% + 1.5 x Si% + 0.5 x cb%            
 در اين نمودار 8-3 فلز پايه با مربع A در سمت چپ و آناليز (رسوب) جوش مورد نياز با مربع B  مشخص گرديده است. *
طرح به کمک دياگرام شفلر بايد ترکيبي را انتخاب کند که در آن مقدار فريت رد حدي باشد که از ترک گرم جلوگيري کند، حال به کمک رسم خطوطي از مربع A  به مربع B و امتداد دادن آن خطوط ترکيب الکترودي که بايد انتخاب شود تا گروه جوش مورد نظر را ايجاد کند مشخص مي گردد. اين آناليز با مربع C نمايش داده شده است (سمت راست نمودار) براي ترسيم مربع C ابتدا بايد يک نقطه از آن را داشته باشيم، اين نقطه را به کمک يک فرمول که بيانگر حداقل کروم سيم جوش مي باشد را بدست مي آوريم، از اين نقطه به دست آمده که روي محور افقي خواهد بود خطي عمود به طرف بالاي نمودار رسم مي کنيم تا امتداد خطوط قبلي (خطوطي که مربع A را به B وصل کرده و امتداد يافته اند) را قطع کند، سپس مربعع C را که در حقيقت آناليز سيم جوش مورد نياز را براي ما مشخص مي کند ترسيم مي کنيم.
با توجه به شکل 8-3 يک نمونه از روش انتخاب الکترود نشان داده شده است که ر اين مثال مقدار رقت 35% فرض شده است بنابر اين داريم:
و در نهايت آناليز الکترود مورد نياز همانطور که شکل نشان مي دهد 30% برابري کروم و 15% برابري نيکل با عنصر آلياژي تقريبا" متعادل است.
با توجه به درصد رقت ثابت شده است که سهم فلز پايه 35% و سهم فيلرمتال (الکترود) 65% مي باشد، لذا بايد يکسري محاسبات ديگر نيز انجام دهيم که در جدول زير نوشته شده است.
و در نهايت آناليز مورد نظر الکترود طبق جدول زير بدست مي آيد.
بررسي فرايند هاي جوشکاري در فولادهاي ضد زنگ آستنيتي:
اينگونه فولادها را به طور کلي بسته به کيفيت مورد نظر و اينکه از لحاظ اقتصادي محصول تمام شده چه قيمتي داشته باشد با اغلب پروسه هاي جوشکاري قابل جوش دادن هستند.
اگر تيراژ ساخت بالا باشد (توليد انبوه) بايد از روش اتوماتيک استفاده کنيم و در جاييکه جوشکاري قطعات مشکل باشد مهارت بيشتر مورد نياز است و در قطعات ضخيم مجبور هستيم تا چندين پاس جوشکاري کنيم، بنابراين براي انتخاب نوع پروسه جوشکاري بايد کليه عوامل و محدوديتها در نظر گرفته شود.
 جوشکاري اکسي استيلن:
همانطور که مي دانيم در اين روش از مخلوط گاز استيلن و اکسيژن به عنوان منبع حرارتي و همچنين براي محافظت در مقابل اتمسفر هوا استفاده مي گردد.
شعله خنثي توليد گاز Co و H مي کند که در مجاورت اکسيژن هوا در بيرون از نازل (مشعل) ايجاد حرارت مي کند و اين بيشتر براي فولادهاي معمولي استفاده مي گردد که در اين حالت اکسيژن و کربن با اتمسفر هوا در حال تعادل است.
اما به طور کلي جوش اکسي استيلن د رجوشکاري فولادهاي ضد زنگ به دلايل زير کمتر مورد استفاده قرار مي گيرد:
شعله اکسيدي يک لايه اکسيد روي سطح جوش  و قطعه کار ايجاد مي کند که براي بر طرف کردن آن مجبوريم از فلاکس استفاده کنيم و در برخي موارد برطرف کردن اين لايه اکسيدي بسيار مشکل است.
راندمان حرارتي کم جوش اکسي استيلن: زيرا فقط يک مقدار از کل حرارت ايجاد شده صرف ذوب فلز مي شود و بقيه هدر مي رود.
حرارت سطح زيادي از قطعه را تحت تاثير قرار مي دهد و باعث تغيير شکل در فلز پايه مي گردد و مي تواند روي مقاومت به خوردگي فلاد ضد زنگ آستنيتي اثر سوء داشته باشد.
خطر کربوريزه شدن سطح کار: اين مسئله باعث کاهش مقاومت به خوردگي لايه هاي سطحي قطعه کار د رفولادهاي آستنيتي که کربن کمتري دارند خواهد شد.
 جوشکاري با الکترود دستي:
 در اين روش از يک الکترود مصرفي که هسته فلزي و پوشش غير فلزي دارد استفاده مي شود که هرکدام از اين دو وظايف ويژه اي دارند.
پوشش الکترود علاوه بر اينکه سرباره کافي براي حفاظت از گروه جوش ايجاد مي کند، همچنين از نفوذ هوا به داخل گاز يونيزه شده قوس جلوگيري کرده و باعث پايداري قوس مي شود.
در اين پروسه از الکترودهاي سلولزي براي فولادهاي ضد زنگ استفاده نمي شود بلکه بيشتر در ترکيبات قليايي کربناتها را بکالر مي برند ، اين ترکيبات به راحتي در طبيعت يافت مي شوند و در پوشش الکترودهاي فولاد ضد زنگ بکار مي روند که وظيفه جلوگيري از اکسيد شدن مذاب را بعهده دارند، اما اين حفاظت کاملا" موثر نيست و برخي از عناصر مذاب الکترود پوششي اکسيده خواهند شد که قسمتي از اين ضعف به دليل نفوذ هوا به داخل گاز يونيزه شده قوس است و همچنين مي تواند در نتيجه واکنش بين ترکيبات هسته و پوشش الکترود باشد. مثلا" کروم مي تواند در نتيجه واکنش بين ترکيبات هسته و پوشش الکترود باشد، مثلا" کروم مي تواند با کربناتها  واکنش نشان دهد  (ترکيب شود) و ترکيبهاي اکسيدي پيچيده کروم و کلسيم را بوجود آورد. اين حالت واکنش براي تيتانيم (TI) نيز صادق است.
اين عيب در جوشکاري فولادهاي ضد زنگ آستنيتي که به روش قوس دستي، انجام مي شود. به دليل استفاده از الکترودهايي که عناصر آلياژي در پوشش الکترود بکار مي رود رخ مي دهد. در صورتيکه الکترودهايي که در پوشش آنها از سيليکات کمتري استفاده شده است، اکسيده شدن جوش در معرض هوا ديد ه نمي شود، بنابراين افزايش درصد عنصر سيليکات در فلز اثر نامطلوبي دارد.
 از ديگر عيوب اين پروسه اين است که عناصر خاص با نقطه جوش نسبتا" پايين در قوس الکتريکي (وقتي که قوس آرام باشد) مي تواند به بخار تبديل شود که اين باعث پايين آ»دن کيفيت جوش خواهد شد.
بررسي عوامل فوق مي تواند به عنوان راهنمايي ما در اين فرايند قرار بگيرند به عنوان مثال وقتي که با يک الکترود 18% کروم و 10% نيکل (بدون وجود کروم در پوشش) جوش را انجام مي دهيم. در حدود 3-1% کروم در حين جوشکاري از بين مي رود که براي جبران آن سازندگان الکترود بايد عناصر آلياژي لاتزم را در پوشش الکترود در نظر بگيرند يا اينکه از پودر فلزي (لازم) در پوشش الکترود استفاده کنند و بالاخره اينکه اگر پوشش الکترود رطوبت داشتته باشد قابليت به ايجاد تخلخل و ترک را افزايش مي دهد که بايد رطوبت الکترودها را بوسيله حرارت (قبل از جوشکاري) از بين ببريم.
 وقتي که جريان کم باشد در درجه حرارت پلاسما (تحرک ذرات گاز باردار) پايين است و در نتيجه درجه يونيزاسيون کم است.
افزايش جريان باعث افزايش درجه يونيزاسيون و در ضمن کاهش (افت) ولتاژ خواهد شد.
در جريانهاي بالا ذرات يونيزه شده افزايش بيشتري مي يابد اما سرعت متوسط آنها و همچنين جريان به طور همزمان با کاهش پتانسيل افزايش مي يابد.
کليه عوامل گفته شده روي مقدار يونيزاسيون پلاسما و پايداري  قوس اثر ويژه اي دارند، زيرا با توجه به خصوصياتن منبع انرژي داده شده تغييرات در هر پارامتر (ولت يا آمپر) باعث تغيير در قوس از لحاظ پايداري و يا عدم پايداري مي شود. در يک جريان ثابت با افزايش طول قوس، توان دستگاه جوش پايين مي شايد.
از آنجاييکه الکترود پوشش دار به صورت دستي بوسيله جوشکار به طرف قوس هدايت مي شود، بنابراين تغييرات قوس غير قابل اجتناب خواهد بود که بسته به ويژگي منبع قدرت باعث تغيير در جريان خواهد شد. با توجه به شکل 2-4 که اين تغييرات روي يکنواختي و کيفيت جوش تاثير خواهد گذاشت زيرا نفوذ و ميزان ذوب الکترود بستگي زيادي به جريان (I) دارد.
اين تغييرات را مي توان با انتخاب  يک منبع انرژي که در يک  رينج حرارتي تغييرات آمپر زيادي نداشته باشد و همچنين الکترود مناسب به حداقل رسانيد. زيرا انرژي لازم جهت ايجاد يونها و الکترونها بايد پايين باشد.
 نقش فلاکس و سرباره:
ترکيبات فلاکس موجود در پوشش الکترودهاي فولاد معمولي به دليل مقاومت طبيعي اکسيدهاي تشکيل شده روي آلياژهاي جوش، براي فولادهاي ضد زنگ کافي نيستند. برا ياينکه عيوب نفوذ نقص ايجاد نشود، پوششها برا يفولادهاي ضد زنگ بايد يک عامل فعال کننده سياليت مانند ترکيبات قليايي، فلئوريدها ، کروئوليتها داشته باشد که البته اين ترکيبات روي پايداري قوس اثر نامطلوبي دارند و در کاربرد آنها بايد دقت کرد.
همچنين براي اکسيد زدايي جوش مقداري سيليکون ، منگنز يا فرو منگنز در مواد مصرفي بکار مي برند.
از آنجايي که سرباره تشکيل شده روي جوش حفاظت متالوژيکي مذاب جوش را بعهده دارد بنابراين ويسکوزيته سرباره به دلايل زير اهميت زيادي دارد:
الف) واکنش شيميايي سرباره – مذاب در حالتيکه سياليت سرباره زياد باشد  راحت تر صورت مي گيرد.
ب) گروه صاف تر و بهتر با سرباره اي بدست مي آيد که سياليت آن زياد باشد.
ج) گروه جوش محدود و مناسب و استفاده از الکترود در موقعيتهاي مختلف جو شکاري (تخت، افقي، سربالا، بالاي سر) بستگي به کشش سطحي و ويسکوزيته سرباره خواهد داشت.
 کنترل ترکيب فلز جوش:
همانطور که قبلا" نيز اشاره گرديد در فولادهاي ضد زنگ  براي جران عناصري که در حين جوشکاري اکسيد مي شوند معمولا" مقدار کمي از کروم يا فرو کروم به صورت پودر در پوشش الکترودها در نظر گرفته مي شود که اين علاوه بر جبران عناصري که در حين ذوب از بين مي روند باعث مي شود تا پوشش هاي مختلف الکترود، رسوبهاي متفاوتي از لحاظ ترکيب شيميايي ايجاد مي شود.
 
 
 
 
 
 
به محلول جامدي که حداقل يکي از اجزاي آنها فلز بوده و خواص فيزيکي وشيميايي فلزي داشته باشند، آلياژ فلزي و به محلول‌هاي جامدي که حداقل يکي از اجزاي آن‌ها سراميکي بوده و خواص سراميکي داشته باشند، آلياژ سراميکي گفته مي‌شود.
 
آلياژ
از ويکي‌پديا، دانشنامه? آزاد
 
آلياژ آهن و کربن را فولاد گويند.
آلياژ مخلوط يا محلول جامد فلزي متشکل از يک فلز اصلي که آن‌را فلز پايه مي‌گويند با يک يا چند عنصر فلزي و يا غيرفلزي است.[?] آلياژ معمولاً خواصي متفاوت از عناصر تشکيل دهنده خود دارد. بسته به ميزان همگني در اختلاط عناصر، آلياژ مي‌تواند تک فاز يا چند فازي باشد. هدف از آلياژسازي، تغيير و بهبود خواص ماده مانند چقرمگي، استحکام، سختي و غيره‌ست. خواص فيزيکي آلياژ با نمودار فازي توصيف مي‌شود.
معمولاً آلياژها بر اساس درصد وزني عناصر موجودشان گزارش مي‌شوند. بر اساس تعداد عناصر، آلياژ را دوتايي، سه‌تايي و غيره مي‌نامند. براي بيان يک آلياژ مشخص با دامنه متغير از درصد عناصر، اصطلاح سيستم بکار مي‌رود. مثلاً، فولاد سيستم آلياژي دوتايي از آهن و کربن است که در اين سيستم آلياژي دامنه کربن بين ?.?? تا ?.?? درصد قابل‌تغيير است.
به محلول جامدي که حداقل يکي از اجزاي آنها فلز بوده و خواص فيزيکي وشيميايي فلزي داشته باشند، آلياژ فلزي و به محلول‌هاي جامدي که حداقل يکي از اجزاي آن‌ها سراميکي بوده و خواص سراميکي داشته باشند، آلياژ سراميکي گفته مي‌شود.
محتويات
  [نهفتن] 
• ? تاريخچه
o ?.? مفرغ
• ? ويژگي‌هاي آلياژها
• ? انواع آلياژها
o ?.? آلياژهاي آهني
? ?.?.? فولاد
? ?.?.? چدن
o ?.? آلياژهاي غيرآهني
? ?.?.? ملغمه نقره
• ? جستارهاي وابسته
• ? منابع
تاريخچه[ويرايش]
توليد آلياژها سابقه‌اي طولاني دارد و شايد به زماني برسد که انسان فلز را شناخت. اولين آلياژها از فلزاتي ساخته شدند که در دسترس انسان و فراوان بودند. مس، قلع، سرب و روي از اولين فلزاتي بودند که انسان از آن‌ها آلياژ ساخت.
مفرغ[ويرايش]
نوشتار اصلي: مفرغ
مفرغ نخستين آلياژي است که بشر ساخته است؛ احتمالاً از ترکيب اتفاقي مس و قلع به صورت مذاب و سرد کردن مخلوط‌شان. اين آلياژ چون سخت‌تر از هردو فلز مس و قلع بود، براي ساختن چاقو و نيزه و مانند آن به کار رفت. پس از آن هم انواع مختلفي از آلياژها به دست بشر ساخته شد و با توجه به نياز و ويژگي‌هاي‌شان مورد استفاده قرار گرفت. يکي از پرکاربردترين آن‌ها، آلياژ برنج است که ترکيبي است از مس و روي. اين آلياژ به سبب سختي زياد از ديرباز مورد استفاده بوده است.[?]
ويژگي‌هاي آلياژها[ويرايش]
در برخي از آلياژها پس از آميخته شدن عناصر تشکيل دهنده آلياژ، خواص تمام عناصر تشکيل‌دهنده در آلياژ تشکيل شده مشاهده مي‌شود. درست مانند حل شدن نمک در آب، يکي از عناصر در ديگري فقط حل مي‌شود. اما در برخي از آلياژها، فلزها چنان در هم مي‌آميزند که آرايش ذرات آن‌ها دگرگون شده و يک ترکيب شيميايي به دست مي‌آيد. آلياژها از ذرات بسيار کوچکي تشکيل شده‌اند. برخي از اين ذرات به هم مي‌پيوندند و مجموعه‌هايي پديد مي‌آورند که به آن‌ها دانه گفته مي‌شود. اندازه اين دانه‌ها در خواص بعدي آلياژها بسيار تاثيرگذارند. همچنين اندازه دانه‌ها به عواملي همچون ميزان حرارت داده شده به مواد تشکيل‌دهنده و سرعت سرد کردن آن‌ها بستگي دارد؛ در حقيقت هرچه مواد را سريع‌تر سرد کنيم، اندازه دانه‌ها ريزتر مي‌شود. به اين ترتيب، ريزي و درشتي دانه‌ها، در خواص بعدي آلياژها تاثيرگذار است و از راه تنظيم ميزان حرارت داده شده و سرعت سرد کردن مي‌توان خواص مورد نظر را در آلياژ ايجاد کرد. بيشتر آلياژها از فلزات تشکيل‌دهنده‌شان سخت‌ترند. به همين دليل از شکل‌پذيري کمتري برخوردارند. همين‌طور بيشتر آلياژها در دمايي کمتر از دماي ذوب فلزات تشکيل‌دهنده ذوب مي‌شوند و رسانايي الکتريکي ضعيف‌تري دارند.[?]
انواع آلياژها[ويرايش]
آلياژها را با توجه به فلز پايه‌شان به دو دسته‌ي آهني و غيرآهني تقسيم مي‌کنند. آلياژهاي آهني، آلياژهايي هستند که فلز پايه در آن‌ها آهن است. از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به فولاد اشاره کرد. در مقابل، تمام آلياژهايي که فلز پايه در آن‌ها، فلزي غير از آهن است، آلياژهاي غيرآهني خوانده مي‌شود.
آلياژهاي آهني[ويرايش]
فلز پايه در اين آلياژها آهن است. بسته به ميزان کربن ترکيب شده در آن، به دو دسته فولادها و چدنها تقسيم مي‌شوند.
فولاد[ويرايش]
نوشتار اصلي: فولاد
وجود کمتر از ? درصد تا ?.?? کربن در آهن، فولاد را به وجود مي‌آورد. اضافه کردن عناصر ديگر غير از کربن، هرکدام خواص متفاوتي به فولاد مي‌دهد. منگنز سبب سختي فولاد، نيکل باعث جلوگيري ازخوردگي فولاد، تنگستن باعث محکمي و وجود کروم و نيکل سبب ضدزنگ شدن فولاد مي‌شود. آهن ورزيده نيز آلياژي است با کربن کم که در ساختن ميخ پرچ، لوله آب، زنجير و غيره به کار مي‌رود.
چدن[ويرايش]
نوشتار اصلي: چدن
وجود بيش از ? تا ? درصد کربن در آهن، تشکيل چدن مي‌دهد.
آلياژهاي غيرآهني[ويرايش]
فلز پايه در اين آلياژها، فلزي غير از آهن است. مفرغ، برنج و بسياري آلياژهايي که مي‌شناسيم، آلياژهاي غيرآهني هستند. امروزه بيشتر چيزهاي فلزي که استفاده مي‌کنيم از آلياژها ساخته شده‌اند. کمتر اتفاق مي‌افتد که از فلزات به شکل خالص استفاده شوند. حتي طلا و نقره هم به صورت آلياژ استفاده مي‌شوند. افزودن فلزات ارزان قيمت به طلا و نقره، نه تنها از جلوه‌شان نمي‌کاهد، بلکه باعث مي‌شود در برابر سايش نيز مقاوم‌تر شوند. طلا و نقره معمولاً با مس ترکيب شده و تشکيل آلياژ مي‌دهند. عيار طلا، نشان‌دهنده مقدار فلز اضافه شده در آن است. عيار طلاي خالص را ?? فرض مي‌کنند. بنابراين طلاي ?? عيار، طلايي است که از ?? قسمت، ?? قسمت‌اش طلا و باقي مس است. يکي از آلياژهاي مشهور غيرآهني ورشو است. اين آلياژ ترکيبي است از مس به عنوان فلز پايه و روي و نيکل به عنوان عناصر حل شونده. ورشو به علت شباهت‌اش به نقره، نقره آلماني و نقره انگليسي نيز گفته مي‌شود.[ ?]