آلیاژ؛ فلزِ بهتر
آهنِ خالص آن‌قدر نرم است که میله‌ای از آن را می‌توان با دست خم کرد. اما پل‌ها، ریل‌های قطار و اسکلتِ ساختمان‌ها از «آهن» ساخته شده‌اند و سال‌ها بارهای سنگین را تحمل می‌کنند. این آهنِ محکم چه فرقی با آهنِ خالص دارد؟
فلز، با کمی چیزِ دیگر
اگر به آهنِ مذاب مقدارِ کمی کربن اضافه کنیم، ماده‌ای سخت‌تر و محکم‌تر به دست می‌آید که فولاد نام دارد. به مخلوطی از یک فلز با یک یا چند فلز یا نافلزِ دیگر آلیاژ می‌گوییم. آلیاژ را معمولاً با ذوب کردن و مخلوط کردنِ مواد درست می‌کنند.
چرا کمی کربن این‌قدر اثر دارد؟ در فلزِ خالص، ذره‌ها ردیف‌های منظمی می‌سازند. وقتی نیرویی به فلز وارد شود، این ردیف‌ها می‌توانند روی هم بلغزند و فلز خم شود. در آلیاژ، ذره‌های دیگری با اندازه‌ی متفاوت لای ردیف‌ها قرار می‌گیرند و جلوی لغزیدنِ آن‌ها را می‌گیرند. پس آلیاژ سخت‌تر است.
آلیاژهایی که هر روز می‌بینیم
- فولاد: آهن با کمی کربن. در ساختمان، خودرو و ابزار.
- فولادِ زنگ‌نزن: فولاد با کروم و نیکل. قاشق، چاقو و سینکِ ظرفشویی از آن است، چون زنگ نمی‌زند.
- چدن: آهن با کربنِ بیشتر. سخت است اما شکننده‌تر؛ تابه‌های سنگینِ قدیمی چدنی‌اند.
- مفرغ: مس با قلع. از مس و قلع سخت‌تر است. هزاران سال پیش در ایران و سرزمین‌های دیگر از آن ابزار، ظرف و زنگ می‌ساختند.
- طلای زرگری: طلای خالص خیلی نرم است، پس آن را با مس یا نقره مخلوط می‌کنند تا انگشتر زود ساییده یا کج نشود.
موادِ هوشمند
دانشمندان امروز آلیاژها و موادی می‌سازند که کارهای شگفتی می‌کنند. بعضی قابِ عینک‌ها از آلیاژی ساخته شده‌اند که اگر خم شوند، با کمی گرما یا خودبه‌خود به شکلِ اولشان برمی‌گردند. به موادی که با تغییرِ دما، نور یا نیرو رفتارشان را تغییر می‌دهند، موادِ هوشمند می‌گویند.
در خانه امتحان کنید
- در آشپزخانه‌ی خانه، سه وسیله‌ی فلزی پیدا کنید: قاشق، قابلمه، تابه یا چاقو.
- با کمکِ برچسب یا پرسیدن از یک بزرگ‌تر، بفهمید هر کدام از چه فلز یا آلیاژی است.
- یک آهن‌ربا به هر کدام نزدیک کنید و ببینید کدام جذب می‌شود. نتیجه را یادداشت کنید.
واژه‌های این درس
- آلیاژ - مخلوطی از یک فلز با فلز یا نافلزی دیگر.
- فولاد - آلیاژِ آهن و کمی کربن.
- مفرغ - آلیاژِ مس و قلع.
- ماده‌ی هوشمند - ماده‌ای که با تغییرِ دما، نور یا نیرو رفتارش عوض می‌شود.
ایده‌ی اصلی
آلیاژ مخلوطی از یک فلز با فلز یا نافلزی دیگر است. ذره‌های دیگر جلوی لغزیدنِ ردیف‌های فلز را می‌گیرند، پس آلیاژ معمولاً سخت‌تر و محکم‌تر از فلزِ خالص است و ویژگی‌های تازه‌ای مثلِ زنگ نزدن دارد.