هر آنچه که باید در مورد آلیاژهای فولادی بدانید
امروزه با قاطعیت می‌توان گفت که فلز فولاد و آلیاژهای آن پرکاربردترین فلزات دنیای معاصر هستند. تولید فولاد هر ساله افزایش می‌یابد و بیشتر صنایع، بدون آن امکان ادامه فعالیت نخواهند داشت. فولاد تقریباً بدون افت کیفیت، قابلیت بازیافت دارد. در این مطلب به آلیاژهای فولادی خواهیم پرداخت.
معرفی آلیاژهای فولادی و انواع آنها
فولاد از ترکیب آهن و به وجود می‌آید. اتصال و پیوند کربن از طریق یک ریزساختار مولکولی قوی انجام میشود که در سختی و استحکام کششی فولاد بسیار تأثیرگذار است. هنگامی‌که عناصر دیگری از فلزات و غیر فلزات به ترکیبات فولاد کربنی اضافه شوند، فولاد آلیاژی به وجود می‌آید. این فولادهای آلیاژی ویژگی‌های مختلفی از لحاظ محیطی، شیمیایی و فیزیکی دارند که با تغییر عناصر مورداستفاده در آلیاژ، متفاوت خواهند شد. تولیدکنندگان محصولات فولادی می‌توانند با دست‌کاری عناصر آلیاژی فولاد، خواص مکانیکی مورد نیاز برای کاربردهای مختلف را به دست آورند. آلیاژ فولادی به روش‌های گسترده‌ای تولید میشود، اما می‌توان آن را بر اساس ترکیب، در چهار گروه عمده زیر تقسیم‌بندی کرد:
- فولاد کربن
- فولاد ضدزنگ
- فولاد ابزار
- آلیاژ فولاد
فولاد کربن
کربن آلیاژ اصلی فولاد کربنی است و حدود 2 درصد وزنی آن را تشکیل میدهد. در ساخت فولاد کربنی از مقدار کمی عناصر آلیاژی دیگر مانند منگنز و سیلیکون هم استفاده میشود.
فولاد کربنی را می‌توان نسبت به درصد کربن مورداستفاده در آن، به سه دسته زیر تقسیم کرد:
فولاد کم‌کربن : حاوی 0.04 تا 0.30 درصد کربن می‌باشد و با عنوان فولاد ملایم نیز معروف است. کم بودن کربن باعث جوش‌پذیری و برش آسان‌تر فولاد میشود.
فولاد کربن متوسط: از 0.31 تا 0.60 درصد کربن تشکیل شده و از فولاد کم‌کربن، قوی‌تر و مستحکم‌تر است.
فولاد کربن بالا: بین 0.61 تا 1.50 درصد کربن دارد. کربن بالا در فولاد باعث میشود جوشکاری آن مشکل شود. به‌طور کلی رابطه کربن در فولاد با استحکام آن، مستقیم است. یعنی هر چه سطح کربن در فولاد افزایش یابد، استحکام آن هم زیاد میشود. از سوی دیگر، با کاهش سطح کربن در فولاد، خواص برشکاری آن بیشتر می‌گردد. فولادهای کربنی قوی، از لحاظ اقتصادی مقرون‌به‌صرفه و به‌آسانی قابل بازیافت هستند.
فولاد ضدزنگ
فولاد ضدزنگ از جمله آلیاژهای فولادی می‌باشد که ویژگی اصلی آن، مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی است و عناصر اصلی آلیاژی آن عبارتند از کروم، نیکل، مولیبدنیوم. رایج‌ترین درجه‌های ساخت فولاد ضدزنگ، فریتی، آستنیتی، مارتنزیتی و دوبلکس نام دارند. فولاد ضدزنگ به دلیل ویژگی‌های متعدد، کاربردهای گوناگونی را نیز ارائه میدهد.
فولاد ابزار
فولاد ابزار همان‌طور که از نام آن پیدا است، آلیاژ فولادی مناسبی برای تبدیل شدن به ابزار می‌باشد. فولادهای ابزار را می‌توان از ویژگی‌های سخت بودن، مقاومت بالای آنها در برابر سایش و دماهای بالا شناخت. عناصر آلیاژی اصلی که در فولاد ابزار به کار می‌روند، شامل تنگستن، کروم، وانادیم و مولیبدنیوم هستند. نقش این عوامل آلیاژی، بالا بردن سختی فولاد و دستیابی به کیفیت بالا است. زیرا برای تبدیل شدن به ابزار، باید در کوره‌ها سخت‌کاری و آبکاری شوند تا مقاومت آنها در برابر ساییدگی و قابلیت تحمل آنها برای کارهای ابزاری پرتنش افزایش یابد.
فولاد آلیاژی
از ترکیب فولاد کربنی با یک یا چند فلز، فولاد آلیاژی تشکیل میشود. از فلزات آلیاژی مورد استفاده می‌توان به منگنز، سیلیکون، نیکل، تیتانیوم، مس، کروم و آلومینیوم اشاره کرد. با دست‌کاری این فلزات در ترکیب فولاد کربنی می‌توان ویژگی‌های مقاومت در برابر خوردگی، شکل‌پذیری، جوش‌پذیری و استحکام آلیاژهای فولادی را به‌دلخواه تغییر داد که البته کاری بسیار تخصصی است. این تغییرات در ترکیب آلیاژ به نوبه خود منجر به کاربرد فولاد آلیاژی در طیف گسترده‌ای از کاربردها میشود. محصولاتی را که می‌توان با فولاد آلیاژی ساخت بی‌شمار هستند و اگر به اطراف خود بنگرید، مطمئناً این محصولات را خواهید دید.
عناصر مورداستفاده در آلیاژهای فولادی
عناصر آلیاژی فراوانی وجود دارند که می‌توان آنها را به فولاد کربنی اضافه کرد تا فولادهای آلیاژی خاصی به دست آید که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارا باشند. عناصر پرکاربرد و ویژگی‌های هر یک از آنها در زیر به‌صورت خلاصه آمده‌اند:
- منگنز: افزایش مقاومت در برابر دمای بالا و سایش، شکل‌پذیری و سخت شدن بهتر
- آلومینیوم: جداسازی فسفر، گوگرد و اکسیژن از فولاد
- تنگستن: افزایش استحکام و سختی آلیاژ
- کروم: افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر سایش
- نیکل: افزایش مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون
- وانادیوم: افزایش مقاومت در برابر خوردگی و ضربه
- سیلیکون: افزایش قدرت مغناطیسی
- مولیبدنیوم: متوقف کردن رشد باکتری‌ها و میکروب‌ها
- بیسموت: بهبود ماشین‌کاری
- بورون: افزایش سختی
- سولفور: بهبود خواص ماشین‌کاری فولاد
- مس: افزایش مقاومت در برابر خوردگی و افزایش رسانایی
روش ساخت آلیاژهای فولادی
روش‌های آلیاژسازی و فرآوری فولاد آلیاژی به نتیجه دلخواه بستگی دارد. اما روند عمومی و خلاصه‌شده آن به این شکل است که ترکیب مورد نیاز عناصر، ابتدا با همدیگر در کوره‌ای با دمای بیش از 1600 درجه سانتی‌گراد به مدت 8 تا 12 ساعت ذوب می‌گردند. سپس فولاد در دمای بیش از 500 درجه سانتی‌گراد و به‌منظور حذف ناخالصی‌ها و تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی، آنیل میشود. در مرحله بعد، فلس آسیاب (مخلوطی از اکسیدهای آهن) که از فرآیند بازپخت حاصل می‌گردد، قبل از تکرار فرآیند بازپخت و رسوب‌زدایی با اسید هیدروفلوئوریک از سطح فولاد خارج میشود. در نهایت، فولاد ذوب‌شده، نورد می‌گردد و به شکل نهایی آن درمی‌آید.
کاربردهای آلیاژهای فولادی
کاربردهای آلیاژهای فولادی از حساب خارج است و امروزه کمتر صنایع و ساخت و سازی را می‌توان سراغ داشت که از این آلیاژها بی‌نیاز باشد. فولادهای کم آلیاژ به دلیل استحکام فوق‌العاده، ماشین‌کاری، مقرون‌به‌صرفه بودن و در دسترس بودن در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها در وسایل نقلیه نظامی، تجهیزات ساختمانی، کشتی‌ها، خطوط لوله، سکوهای حفاری نفت، مخازن تحت‌فشار و در اجزای ساختاری یافت می‌شوند. تولید فولادهای پر آلیاژ ممکن است گران و پردازش آنها دشوار باشد. با این وجود، سختی، چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی، آنها را برای اجزای ساختاری، کاربردهای خودروسازی، پردازش شیمیایی و تجهیزات تولید برق ایده‌آل می‌کند.
جمع‌بندی
فولاد به خاطر ویژگی منحصربهفرد آن که با عناصر مختلف ترکیب میشود و آلیاژهای فولادی را تشکیل میدهد، به پرکاربردترین فلز در عرصههای مختلف تبدیلشده است. هرکدام از این آلیاژها، ویژگی و کاربرد خاص خود را دارند که در این مطلب تا حدودی به آنها پرداختیم.
جهت خرید انواع لوله و اتصالات فولادی با ما تماس بگیرید
- منابع
- لوله گالوانیزه چیست ؟
-
لوله گالوانیزه چگونه تولید می شود
آلیاژ فولادی چیست؟
فولاد به خاطر ویژگی منحصربهفرد آن که با عناصر مختلف ترکیب میشود و آلیاژهای فولادی را تشکیل میدهد، به پرکاربردترین فلز در عرصههای مختلف تبدیلشده است. هرکدام از این آلیاژها، ویژگی و کاربرد خاص خود را دارند که در این مطلب تا حدودی به آنها پرداختیم.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.