منتدى موقع تكنولوجيا المناهج لتعليم التكنولوجيا المنهجية من الصف الخامس وحتى الثاني عشر


أهلا وسهلا بك زائرنا الكريم, أنت لم تقم بتسجيل الدخول بعد! يشرفنا أن تقوم بالدخول أو التسجيل إذا رغبت بالمشاركة في المنتدى

درس المعادن - شرح

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل  رسالة [صفحة 1 من اصل 1]

1 درس المعادن - شرح في السبت فبراير 28, 2009 2:18 pm

Admin


Admin
[size=18]لا بد من وجود مجموعة من الخصائص تتوفر في المادة حتى نسميها معدناً ، ومن هذه الخصائص :
• مادة طبيعية : أي ليس للانسان دور في تكوينها
• مادة صلبة ومتجانسة في تركيبها ، وبذلك لا تسمى المواد في الحالة السائلة أو الغازية معادن.
• مادة بلورية تترتب فيها ذرات العناصر بشكل هندسي ذو ثلاث أبعاد.
• مادة غير عضوية ، تكونت بفعل عمليات غير عضوية.

تصنيف المعادن :
نظرا لكثرة عدد المعادن واختلاف خصائصها كان لا بد من تصنيفها ضمن أحد الأسس التي تشمل البناء البلوري أو اللون أو درجة القساوة أو التركيب الكيميائي أو أي اساس آخر ...
التصنيف الكيميائي للمعادن :
الرقم نوع المعدن أمثلة
1. المعادن الحرة الذهب ، الفضة ، النحاس ، الكبريت
2. الأكسيد الهيماتيت Fe3O4 ، الكورندم Al2O3
3. الكبريتيدات الغالينا Pbs ، البايرات FeS2
4. الكبريتات الجبس CaSO4 ، الباريت BaSO4
5. الكربونات الكالنسيت CaCO3 ، الملاكيت CU2CO3(OH)2
6. الفوسفات الأباتيت (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)
7. الهاليدات الهاليت NaCl ، الفلوريت CaFe2
8. السليكات الكوارتز SiO2

أنواع الحديد :
أولاً : حديد الزهر : من خواصه :
1- يحتوي على نسبة 1.5 -4% كربون بصورة منفردة أو متحد مع الحديد بصورة كربيد الحديد Fe3C ، إضافة الى نسب مختلفة من الفوسفور ، الكبريت ، السيلكون ، المنغنيز .
2- درجة انصهاره – 1150س وتتوقف على نسبة الكربون فيه
3- هش غير قابل للطرق / لا يلين بل ينصهر مباشرة
4- يتحمل الضغوط العالية .

استخداماته : صناعة الجسور ، أنابيب المياه ، المضخات ، الأسرّة .
تعتمد عليه صناعة الحديد الصلب والحديد المطاوع .
أثر الكربون عليه : يعمل الكربون على خفض درجة الانصهار وتقليل المرونة وزيادة الصلابة فيه .

ثانياً : الحديد المطاوع
هو أنقى أنواع الحديد ، يحضر نت حديد الزهر بواسطة الفرن العاكس ، حيث تقل نسبة الكربوت فيه الى 0.25% ، ومن خواصه :
1- ينصهر عند 1500س ويلين عند 1000س.
2- نسبة الكربون فيه 0.25%
3- قابل للطرق والسحب

استخداماته : صناعة السلاسل ، السفن ، المسامير ، الأجراس الكهربائية

ثالثاً : الحديد الصلب
هو سبيكة من الحديد وبعض الفلزات الاخرى ، يحضر من حديد الزهر بطريقة بسمر حيث تقلل نسبة الكربون فيه من 0.1 – 1.5% ، ويتم حرق الكبريت والفوسفور والسيلكون وإضافة العناصر الفلزية اللازمة.
ومن خواصه :
1- درجة انصهاره بين 1350-1500 س.
2- يلين بالحرارة قبل أن ينصهر لذا يسهل تشكيله
3- يتمغنط بصعوبة ويفقد المغنطة بصعوبة لذا يصنع منه المغناطيسيات الدائمة .

استخداماته : صناعة المدرعات ، الخزائن ، السكك الحديدية ، السيارات .

العوامل المؤثرة في سرعة الصدأ
1- نسبة الرطوبة : تزداد سرعة الصدأ بزيادة نسبة الرطوبة وهذا ما يفسر صدأ الابواب الحديدية في فصل الشتاء.
2- حموضة الوسط المائي : تزداد سرعة الصدأ بوجود ايونات H+ لان الحديد يتفاعل مع الحموض كغيره من الفلزات مطلقا غاز الهيدروجين.
3- وجود بعض الفلزات مع الحديد على شكل شوائب وهي نوعان :
• فلزات اقل نشاطا من الحديد : تزيد من سرعة الصدأ مثل النحاس والقصدير
• فلزات اكثر نشاطا من الحديد : تقلل من سرعة الصدأ مثل الخارصين ، الالمنيوم ، المغنيسيوم.
• وجود الاملاح في الماء : وهذا يفسر سرعة صدأ السفن حيث ان الاملاح تساعد على التوصيل الايوني لماطق الصدأ .

طرق ازالة الصدأ :
• يستخدم ورق الصنفرة لازلة الصدأ عن الابواب الحديدية واجسام السيارات ثم يدهن مكانه جيداً بحيث تعمل طبقة الدهان على منع تعرض الحديد للعوامل المسببة للصدأ .
• استخدام الحموض الضعيفة مثل ملح الليمون
• لإزالة الصدأ عن الاقمشة والملابس يستخدم حمض الاكزاليك H2C2O4 حيث يتحد مع ايونات F23+ الموجودة في الصدأ مكونا مادة ذائبة في الماء .

السبائك : اضافة العناصر الى المعدن تغير في خواصه الفيزيائية والكيميائية : فتزيد صلابته، ومقاومته للتآكل والصدأ ومقاومته للحوامض وتحمل درجات الحرارة العالية ، وقابليته للاحتفاظ بالمغنطة ، صلاحيته للاستخدام في الآلات الحادة .
أهم السبائك وتركيبها :
السبيكة التركيب الاسنخدام
البرونز القصديري Brass (النحاس الاصفر) نحاس ، خارصين العملات ، صناة النوابض
البرونز الرصاصي Bronze نحاس احنر ، خارصين ، قصدير الأدوات والأسلحة
النيكو Alnico ألمنيوم ، نيكل ، كوبالت ، حديد ، نحاس الاحتفاظ بمغنطة دائمة
الفولاذ Steel حديد وكربون (وبعض العناصر الاخرى) حسب نسبة الكربون
المقاومة للصدأ Stainless Steel حديد ، كروم ، نيكل أدوات الطعام (شوك ، سكاكين ، ملاعق، أواني طبخ

الفولاذ هو أحد سبائك الحديد النقية : ويصنع بإذابة نسبة من الكربون الى الحديد المنصهر
ان صفات الحديد الصلب (الفولاذ) لا تعتمد فقط على نسبة الكربون وايضا على طريقة معاملته بالحرارة وعلى نوع المواد التي تخلط معه من فلزات العناصر الانتقالية مثل الكروم، النيكل، النحاس، الفناديوم، التنغستون ...

الخواص العامة للسبائك المعدنية
تستعمل سبائك المعادن المختلفة على نطاق واسع فى الصناعة وذلك لان خواصها الميكانيكية والتكنولوجية اجود من خواص المعادن النقية . كما يمكن ضبط خواص الكثير من السبائك بتغيير التركيب الكيميائي والبنيان الداخلى لها.

السبيكة عبارة عن جسم مركب يحصل عليه من الاجسام البسيطة بانتشار العناصر بعضها ببعض, ويحصل على السبائك احيانا بخلط العناصر فى الحالة السائلة . ولكن بعض السبائك يحصل عليها بتسوية العناصر وانتشار بعضها فى الأخرى فى الحالة الصلبة. وتسمى العناصر اللازمة لتكوين السبيكة بمكونات السبيكة وتنقسم السبائك حسب عدد مكونتها ال ثنائية وثلاثية وهكذا.

واغلب مكونات السبائك تذوب في بعضها البعض فى الحالة السائلة ولكن بعض ازواج المعادن كالنحاس والرصاص , والحديد والرصاص لا تذوب عمليا حتى فى الحالة السائلة , ويفسر هذا بالفرق الكبير بين أحجام ذراتها ودرجة انصهارها.

يمكن ان تكون مكونات السبائك عند التجمد اما:
ا) خليطا ميكانيكيا
2) محلول صلب
3) مركبا كيميائيا
وتبعا لذلك يختلف بنيان السبائك المختلفة فى الحالة الصلبة .
خواص المواد :
لابد ايضا من معرفة خواص المواد :
الخواص الميكانيكية مثل الليونه – المرونة – القساوة – الجهد .
الخواص الفيزيائيه – الحجم – التمدد –التوصيل الكهربائ- درجة الانصهار.
الخواص الكيمائية – الصدأ - مخلفات الحريق – الاكسدة – التأكل
الفرق بين الحديد المطاوع والحديد الصلب :
توجد فروق مغناطيسية هامة بين الحديد المطاوع والحديد الصلب وتتوقف إلى حد كبير على نسب العناصر الأخرى الداخلة في تركيبهما وعلى الطريقة التي عولجا بها في أثناء صناعتهما.
فإذا تعرض كل من الحديد المطاوع ، والحديد الصلب لتأثير قضيب مغناطيسي واحد فإن الحديد المطاوع يتمغنط أكثر من الحديد الصلب ، وعند إبعادهما عن القضيب المغناطيسي المؤثر يفقد الحديد المطاوع معظم مغناطيسيته المكتسبة بينما يحتفظ الحديد الصلب بجزء كبير منها.
وكذلك عند تمغنط الحديد المطاوع ، والحديد الصلب بالتيار الكهربي نجد أن كلاً من الحديد المطاوع والحديد الصلب يتمغنط بالتيار الكهربي ، وأن الحديد المطاوع يتمغنط بمقدار أكبر من تمغنط الحديد الصلب ، كما أن الحديد المطاوع يفقد معظم أو كل مغناطيسيته عند فتح الدائرة الكهربية أو عند إبعاده عن المجال المغناطيسي للملف ، بينما يحتفظ الحديد الصلب بجزء كبير من تمغنطه .
لهذا السبب يستخدم الحديد المطاوع في عمل المغناطيسات الكهربية المؤقتة بينما يستخدم الحديد الصلب في عمل المغناطيسات الدائمة .
إن الأثر المغناطيسي في حالة الحديد الصلب يكون أقل من الحديد المطاوع ، لهذا فإن الحديد الصلب لايفقد مغنطته التأثيرية عندما يبتعد القضيب المغناطيسي عنه ، بينما الحديد المطاوع يفقد مغنطته بسرعة. أي أن الحديد الصلب له خاصية الإحتفاظ بجزء من المغنطة الناتجة بالتأثير في حين أن الحديد المطاوع يفقد كل المغنطة عندما يزاح المجال المؤثر عنه لذا تصنع المغناطيسات القوية الدائمة من الحديد الصلب بينما تصنع المغناطيسات المؤقتة من الحديد المطاوع وذلك كما في كثير من الأجهزة الكهربية مثل الجرس الكهربي ، ومزلاج قفل الباب الكهربي.
لذلك إذا أردنا الحصول على مغناطيس قوي يفقد تمغنطه بمجرد زوال المؤثر فإننا نستعمل قضبانًا من الحديد المطاوع ، وإذا أردنا مغناطيسًا دائمًا فإننا نستعمل قضبانًا من الحديد الصلب.

معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو http://school-it.ibda3.org

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة  رسالة [صفحة 1 من اصل 1]

صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى