فلزات نسوز کدامند؟

فلزات نسوز به دسته ای از فلزات گفته می شود که دمای ذوبی بالاتر از ۲۲۰۰ درجه سانتیگراد دارند. تعداد کمی از فلزات دمایی ذوبی این چنین بالا دارند که از جمله می توان تنگستن، رنیوم، تانتالیوم، مولیبدن و نیوبیوم را نام برد. برخی از این فلزات در صنعت فولادسازی نیز کاربرد دارند و با اضافه کردن آن ها به فولاد به عنوان یک عنصر آلیاژی می توان خواص شیمیایی و فیزیکی فولاد را تغییر داد. از جمله می توان به تنگستن، مولیبدن و نیوبیوم را نام برد که در صنعت فولاد کاربرد زیادی دارند. 

فلزات نسوز کدامند؟

استفاده از اصطلاح نسوز برای فلزات ممکن است کمی عجیب باشد. چون ما در حالت عادی انتظار نداریم که یک فلز بسوزد! اما منظوراز فلز نسوز فلزی ست که نقطه ذوب بالایی دارد و می تواند حرارت های بالا را نیز به راحتی تحمل کند. چهار عنصر تانتالوم، نیوبیوم، مولیبدن و تنگستن جز بهترین فلزات نسوز به شمار می آیند که در این مقاله به بررسی آن ها خواهیم پرداخت. لازم به ذکر است استفاده از این فلزات به ویژه مولیبدن و نیوبیوم به عنوان عنصر آلیاژی در ساختار فولاد نیز بسیار رایج است که در انتها به آن اشاره خواهیم کرد.

تصویر شماره ۱ - فلزاتی با بیشترین دمای ذوب

۴ فلزی که به آن ها اشاره شد دمای ذوبی بالاتر از ۲۲۰۰ درجه سانتیگراد دارند. البته علاوه بر نقطه ذوب بالا برخی ویژگی های دیگر این فلزات مانند مقاومت به خوردگی، چگالی زیاد و استحکام عالی نیز بسیار مورد توجه قرار دارد و باعث شده است که از آن ها و ترکیباتشان به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود.

آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:

• جدول دمای ذوب فلزات مختلف
• معرفی فلز مولیبدن
• معرفی فلز تنگستن
• معرفی فلز تانتالوم
• معرفی فلز نیوبیوم
• اثرات فلزات نسوز بر خواص فولاد

جدول دمای ذوب فلزات مختلف

در جدول زیر می توانید علاوه بر چهار عنصر ذکر شده، ده فلزی که بیشترین دمای ذوب را دارند مشاهده کنید.

معرفی فلز مولیبدن

مولیبدن از کلمه ای یونانی گرفته شده است و معنای آن “شبیه سرب” است. این عنصر با نماد Mo نمایش داده می شود و عدد اتمی 42 دارد. مولیبدن را به صورت آزاد در طبیعت نمی توان یافت و معمولا به صورت کانی مولیبدنیت در طبیعت پیدا می شود.

مولیبدن خواص مکانیکی فوق‌العاده ای دارد. انبساط حرارتی کم و هدایت گرمایی بالا باعث شده است تا از آن برای ساخت وسایل و تجهیزات حرارتی مانند لنت ها، یاتاقان و قطعات کوره استفاده شود. از مولیبدن به دلیل هدایت پذیری بالا در ساخت هیت سینک نیز استفاده می شود.

مولیبدن را می توان با فلزات دیگر ترکیب کرد و ترکیبات آلیاژی با دمای ذوب و مقاومت بالاتر ساخت.

تصویر شماره ۲ - فلز مولیبدن

معرفی فلز تنگستن

تنگستن از جمله فلزات بسیار سخت است که با نماد W نشان داده می شود عدد اتمی آن ۷۴ است و برای اولین بار در سال ۱۷۷۹ کشف شد. نام تنگستن ریشه ی سوئدی دارد و به معنی سنگ سنگین است. امروزه ذخایر زیادی از تنگستن در کشورهایی مانند بولیوی، آمریکا، چین، پرتقال، روسیه و کره جنوبی وجود دارد. بیش از ۷۵ درصد از تنگستن دنیا توسط چین تولید می شود.

تننگستن رسانای خوبی جریان الکتریسته است و به همین دلیل برای ساخت وسایل الکترونیکی و به ویژه به عنوان رشته های لامپ استفاده می شود. از تنگستن همچنین برای ساخت قطعات مقاوم به سایش، چاقو و مته و ... نیز کمک گرفته می شود.

دمای ذوب تنگستن ۳۴۱۰ درجه سانتیگراد است که آن را از این نظر برتر از تمام فلزات نسوز قرار می دهد.

تصویر شماره ۳ - فلز تنگستن

بیشتر مطالعه کنید: وانادیوم و کاربرد آن در صنعت فولاد

معرفی فلز تانتالوم

تانتالوم فلزی به رنگ نقره است که درحال خالص نرم بوده و مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی دارد. تانتالوم با نماد Ta نشان داده می شود و عدد اتمی ۷۳ دارد. به دلیل دمای ذوب بالا (۳۰۱۷ درجه سانتیگراد) و همچنین مقاومت خوب در برابر خوردگی از تانتالوم برای جابجایی مواد خورنده و ساخت تجهیزات وسایل الکتریکی مانند خازن ها استفاده می شود.

تصویر شماره ۳ - فلز تانتالوم

معرفی فلز نیوبیوم

نیوبیوم با نماد Nb شناخته می شود و عدد اتمی ۴۱ دارد. این عنصر برای نخستین بار در سال ۱۸۰۱ میلادی کشف شد. در ابتدا به دلیل شباهت هایی که بین این عنصر و تانتالیوم وجود داشت دانشمندان موفق به تفکیک این دو نشدند اما سرانجام در سال ۱۸۴۶ موفق به کشف دوباره آن شدند.

نیوبیوم فلزی نادر است و در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شود. از نظر فراوانی در طبیعت ۳۴ مین عنصر به شمار می اید. سنگ های معدنی نیوبیوم معمولا دارای عنصر تانتالیوم نیز هستند.

نیوبیم فلزی سفید متمایل به خاکستری ست و هادی جریان الکتریسیته می باشد. این عنصر چکش خوار و شکل پذیر است. نیوبیوم در دمای اتاق با اکسیژن ترکیب نمی شود اما اگر مدت طولانی در معرض هوا قرار بگیرد رنگ آن به آبی تغییر می کند.

دمای ذوب نیوبیوم ۲۴۷۷ درجه سانتیگراد است و از آن برای ساخت الیاژهای مغناطیسی ابر رسانا، موشک ها و … استفاده می شود.

تصویر شماره ۴ - فلز نیوبیوم

اثرات فلزات نسوز بر خواص فولاد

اثر تنگستن بر فولاد

تنگستن یکی از قدیمی ترین عناصری ست که برای ایجاد یک آلیاژ به فولاد اضافه می شود. تنگستن به منظور اصلاح خواص مکانیکی و شیمیایی فولاد به آن اضافه می شود. به دلیل نقطه ذوب بالای تنگستن، آلیاژ فولاد حاوی تنگستن نیز دمای ذوب بالایی خواهد داشت. سختی تنگستن می تواند باعث افزایش سختی فولاد ساخته شده نیز بشود. تنگستن همچنین می تواند مقاومت به خوردگی فولاد را نیز افزایش دهد.

مقدار تنگستن موجود در آلیاژ فولاد می تواند متغیر باشد. در فولاد مقاومت بالای کم آلیاژ مقدار تنگستن می تواند کمتر از ۱ درصد باشد در حالی که در فولاد های ابزار سرعت بالا تنگستن استفاده شده به بیشتر از ۱۵درصد نیز میرسد.

بیشتر مطالعه کنید: تنگستن و کاربرد آن در صنعت فولاد

اثر مولیبدن بر فولاد

مولیبدن مانند کروم باعث می شود تا مقاومت به خوردگی در فولاد افزایش یابد. مولیبدن همچنین سختی، چقرمگی و استحکام کششی فولاد را نیز افزایش می دهد. مولیبدن موجود در فولاد ریسک خوردگی حفره ای در برابر یون های کلرید را نیز کم می کند.

در مولیبدن در ساخت فولادهای ابزار استفاده می شود.

اثر نیوبیم بر فولاد

استفاده از نیوبیوم در فولاد باعث افزایش استحکام آن می شود. مقدار نیوبیوم موجود در فولاد معمولا کمتر از ۰.۵ درصد است اما تاثیر زیادی بر چقرمگی، سختی و جوش پذیری فولاد دارد.

بیشتر مطالعه کنید: تاثیر عناصر مختلف بر فولاد