استخدم علم السبائك (علم الإشبانة) منذ الآف السنين؛ وقد تمت الإشارة إلى عملية صهر معدن النحاس في سورة سبأ لنبي الله سليمان عليه السلام، وورد وصف السبيكة التي استخدمها ذو القرنين لصنع سد يأجوج ومأجوج في سورة الكهف.
فقد استخدم ذو القرنين خام الحديد أو زبر الحديد مخلوطًا بالأحجار؛ بعدما تم صهر الحديد بالنفخ في الفحم، ثم تمت إضافة النحاس أو القطر لصنع سبيكة متينة ملساء؛ لئلا يتمكن يأجوج ومأجوج من تسلقها أو حتي ثقبها.
ما السبائك؟
وبشكل عام فإن مرحلة استخلاص المعادن وتنقيتها من الشوائب تسبق مرحلة السباكة؛ ثم يتم سبك المعادن المتنوعة بصهرها ووضعها في قوالب ثم تبريدها؛ لإنتاج مسبوكات ذات خواص معينة (كالصلابة والخفة والمتانة وسهولة التشكيل ومقاومة الصدأ والأحماض والتآكل)؛ وتتفاوت الخواص الناتجة طبقًا لنوع وكمية المعادن المخلوطة الداخلة في تكوين السبيكة.
يدخل الحديد في تصنيع السبائك الحديدية؛ مثل: سبائك الحديد مع الكربون (لإنتاج الصلب)، وسبيكة الحديد مع المنجنيز التي تتميز بصلابتها، وسبائك النيكل مع الصلب التي تتميز بمقاومتها للصدأ والأحماض، ويضاف الفانديوم أيضًا لسبيكة الصلب ليزيد مقاومتها للتآكل.
ويدخل الألومنيوم مع السكانديوم لتكوين سبيكة تتميز بخفتها وشدة صلابتها، ويدخل الألومنيوم مع المنجنيز لتكوين سبيكة تتميز بمتانتها وتحملها لدرجات الحرارة المرتفعة، ويدخل الألومنيوم مع المنجنيز لتكوين سبيكة تتميز بمقاومتها للتآكل، ويدخل النحاس مع القصدير لإنتاج سبيكة البرونز.
أنواع السبائك
وتتكون السبيكة من عنصرين أو أكثر سواء فلزات أو لافلزات؛ مثل:
- من السبائك التي يدخل في تكوينها فلزات: سبائك الحديد مع عنصر الكروم أو المنجنيز أو الفانديوم أو النيكل.
- من السبائك التي يدخل في تكوينها فلزات ولا فلزات: سبيكة القصدير والرصاص (الداخلة في صناعة سلك اللحام المستخدم في لحام الدوائر الكهربية)، وسبيكة برونز الفوسفور المكونة من النحاس والفوسفور والقصدير (المستخدمة في صناعة مراوح دفع السفن).
- وسبائك البزموت مع الرصاص والقصدير والكادميوم وتدخل في صناعة أسلاك المنصهرات، وسبيكة الأنتيمون مع الرصاص لصناعة بطاريات الرصاص الحامضية.
تقسيم السبائك حسب طريقة تصنيعها
يتم تحضير السبائك إما بالصهر أو بطريقة الترسيب الكهربي؛ حيث تتنوع السبائك فمنها:
- السبائك الاستبدالية: يتم فيها استبدال بعض ذرات عنصر ما بذرات من عنصر آخر، وبشرط أن يكون العنصران متشابهين في الخواص الكيميائية والشكل البلوري لهما، مثل: سبيكة الذهب والنحاس، وسبيكة الحديد والنيكل، وسبيكة الاستانلس ستيل (أو الصلب الذي لا يصدأ التي تتكون من الحديد والكروم).
- السبائك البينفلزية: يتم فيها عمل اتحاد كيميائي لعنصرين أو أكثر؛ لإنتاج سبائك ذات صيغة غير خاضعة لقوانين التكافؤ وأعداد تأكسد العناصر؛ مثل: سبيكة الذهب مع الرصاص Au2Pb، وسبيكة السيمنتيت Fe3C، وسبائك الديورألومين (التي يدخل في تركيبها الألومنيوم مع النحاس أو مع النيكل).
- السبائك البينية: يتم فيها ملء الفراغات البينية الموجودة في الشبكة البلورية لعنصر (أ مثلًا) بذرات من عنصر آخر (ب مثلًا)، وبشرط أن يكون العنصر الآخر (ب) ذا خواص فيزيائية مختلفة تمامًا عن الخواص الفيزيائية للعنصر الأول (أ)، وأن تكون ذرات العنصر الآخر (ب) أصغر حجمًا من ذرات العنصر الأول (أ)، كما في سبيكة الحديد الصلب؛ حيث تستخدم ذرات الكربون الأصغر حجمًا والمختلف تمامًا في الخواص الفيزيائية لملء الفراغات البينية الموجودة في الشبكة البينية لعنصر الحديد.
ابدعتي منى صديقتي العزيزة
مرحبا من جديد، وشكرا جزيلا صديقتي العزيزة شهد يوسف عويجة على تعليقك الذي يسعدني وأعتز به كثيرا، ودمتم بخير وسلام وسعادة.
يجب عليك تسجيل الدخول أولاً لإضافة تعليق.