بررسی فولادهای هادی حرارت

اگر نگاهی به تاریخ بیاندازید متوجه خواهید شد که بشر در طول سال های طولانی از کار با آهن و فولاد به نتایج بسیار جالبی دست پیدا کرده است. بارزترین نمونه آن را میتوان به ساخت شمشیر و ادوات جنگی ربط داد. جایی که از طریق گرم یا سرد کردن کنترل شده فولاد در حالت جامد به چنین تجهیزاتی رسیدند. اصلی ترین هدف از عملیات حرارتی، ارائه بهترین ویژگی های ممکن به قطعات با توجه به کاربرد آنهاست. اما فولادهای هادی حرارت در برابر گرما مقاومت خاصی از خود نشان می دهند.
فولادهای هادی به آن دسته از موادی گفته می شود که ساختار آنها اجازه میدهد تا گرما به راحتی به درون آنها نفوذ کرده و از آن عبور نماید. باید این مسئله را به خاطر داشته باشید که تمامی مواد موجود در فولادهای هادی حرارت نظیر اتم ها و مولکول های در حرکت مرتعش مرتب به وجود می آیند و گرما به عنوان عاملی برای تحریک بیشتر این ذرات تبدیل می شود.
همیشه موادی بودند که گرما را بهتر از سایر مواد هدایت می کنند زیرا پیکربندی داخلی آنها در تسهیل این جریان انرژی عملکرد بهتری دارد. به عنوان مثال؛ شما هیچگاه نمیتوانید چوب را یک هادی خوب برای انتقال گرما بدانید زیرا گرم شدن آن مدت زمان طولانی را به خود اختصاص می دهد. اما این مسئله در رابطه با آهن، مس و سایر فلزات صادق نبوده و ذرات آنها سریع تر از آن چیزی که فکر می کنید انرژی جنبشی لازم را بدست آورده و داغ می شوند. به همین دلیل فلزات مورد علاقه برای ساخت ظروف آشپزخانه مانند قابلمه هستند. آنها به سرعت گرم می شوند و به دمایی می رسند که غذا درست بپزد. اما دستگیره هایی که با دست کاربر در تماس هستند، از مواد عایق حرارتی دیگری ساخته شده اند. به این ترتیب قابلمه ها به راحتی گرم می شوند در حالی که گرم هستند.
آیا ترغیب شده اید که در این خصوص اطلاعات بیشتری بدست آورید؟ در ادامه قصد داریم کمی بیشتر در خصوص فولادهای هادی حرارت صحبت کنیم. با ما همراه باشید.

انواع رسانا

همواره متخصصان بر این عقیده اند که شما با توجه به نحوه انتقال گرما میتوانید مواد را بر اساس رسانایی به موارد زیر تقسیم بندی کنید:
هادی حرارتی: الماس ها و فلزاتی نظیر مس، روی، آهن و آلومینیوم و… که به خوبی جریان برق را عبور داده و به گرمای مورد نظر میرسند.
عایق حرارتی: موادی مانند پلاستیک، کاغذ، پشم، چوب پنبه و.. که نمیتوان به عنوان یک هادی خوب به آنها نگاه کرد.

هدایت حرارتی مواد

میدانیم؛ هر چه رسانایی گرمایی یک ماده بیشتر باشد، گرما به بهترین شکل ممکن هدایت میشود. از طرفی آن خاصیتی که به طور ذاتی نحوه هدایت گرما در هر یک از مواد را مشخص می کند، هدایت حرارتی مواد میگویند. در اکثریت مواقع به صورت تجربی رسانای گرمایی مواد تعیین می شود. در سیستم بین المللی واحدهای SI، رسانایی گرمایی با وات / متر (کلوین) یا W / (میلی متر کیلوگرم) اندازه گیری می شود و به شرح زیر تفسیر می شود:
1 W / (m.K) معادل 1 وات نیرو است که از طول معادل 1 متر منتقل می شود، هنگامی که اختلاف دما بین دو حد 1 کلوین است.
واحد دیگری برای هدایت حرارتی مورد استفاده در کشورهای آنگلوساکسون BTUH / (ft.ºF) است، جایی که حروف اول BTUH مربوط می شود واحد حرارتی انگلیس در ساعت.

انواع فولادهای هادی حرارت

الماس

الماس به عنوان یکی از هادی های حرارت شناخته می شود که از نظر متخصصان بهترین هادی حرارتی در دمای اتاق است. حتی از مس و فلزات نیز بهتر عمل می کند. الماس به عنوان یک عایق الکتریکی قادر است تا از طریق انتشار ارتعاشات در ساختار بلوری عملکردی سازمان یافته از خود نشان دهد. این ارتعاشات فونون نام دارد. هر چند ضریب انبساط حرارتی آن کم است اما به هنگام داغ شدن به ابعاد اصلی خود نزدیک باقی میماند. هنگامی که به یک رسانای گرمایی خوب احتیاج است که الکتریسیته را انتقال ندهد، بهترین گزینه الماس است.

 

مس

مس را باید یکی از پرکاربردترین فلزات برای هدایت حرارتی دانست. زیرا به هیچ عنوان خورده نمی شوند و از نقطه ذوب بالایی برخوردار می باشند. از بارزترین مزایای آن میتوان به شکل پذیری مس اشاره کرد. علاوه بر اینکه خاصیت مغناطیسی نداشته و قابل بازیافت است.
با توجه به ویژگی های بسیار خوب، مس به عنوان یک هادی حرارتی شناخته می شود و از آن در سیستم های گرمایش مرکزی، رادیاتور اتومبیل و دستگاه های الکترونیکی برای دفع گرما استفاده می شود.

لیتیوم

لیتیوم یکی از سبک ترین فلزات و فولادهای هادی حرارت است. هر چند واکنش پذیر بوده و خرده می شود و کار با آن به احتیاط بالایی نیاز دارد. اما فراوانی آن باعث شده تا در ترکیبات بسیاری مورد استفاده قرار گیرد. رسانایی حرارتی آن را باید مشابه با طلا بدانید، هرچند که بسیار ارزان تر از آن است. کربنات لیتیوم اغلب ترکیبی عمل می کند و در ساخت شیشه و سرامیک های مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. از جمله دیگر کاربردهای لیتیوم باید به تولید باتری های سبک و البته بادوام اشاره کرد جایی که از آن به جهت استخراج لیتیوم فلزی از کلرید لیتیوم به سراغ آن میروند.

آهن

آهن به عنوان یک فلز تاریخی شناخته می شود و به دوران ماقبل تاریخ برمیگردد و یکی از فلزاتی‌ است که در پیشرفت های بزرگ فن آوری نقش موثری داشته است.
امروزه چدن برای ساخت ظروف و ابزار جایگاه ویژه ای را در ساخت و ساز مواد خصوصا در ساخت قطعات خودرو ایفا می کند. اما آهن به عنوان یک رسانای بسیار خوب گرما این توانایی را دارد که گرما را به درستی توزیع کرده و آن را برای مدت زمانی طولانی نگه دارد. از طرفی به واسطه در اختیار داشتن نقطه ذوب بالا، در برابر گرما مقاومت بالایی از خود نشان می دهد. به همین دلیل سودمندی آن در ساخت انواع اجاق گازها چه صنعتی و چه خانگی بسیار رایج است.

کلام آخر

در این مقاله تا حد امکان تلاش کردیم به بررسی فولادهای هادی حرارت بپردازیم. فولادهایی که به واسطه مقاومت بالا در برابر حرارت و قابلیت انتقال آن از خود، به جایگاه بسیار ویژه ای در صنعت دست پیدا کرده اند. با این حال اگر سوالی ذهن شما را به خود مشغول کرده و یا اگر مسئله ای وجود دارد که نیاز به مشورت دارید، توصیه می شود به بخش تماس باما مراجعه کنید. کارشناسان و متخصصان سایت فولاد پایتخت آماده اند تا راهنمایی های کامل و اطلاعات دقیقی را در این خصوص در اختیار شما قرار دهند.