تفاوت فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی تنها به ترکیب شیمیایی محدود نمی شود و می تواند بر خواص، فرآیند تولید، عملیات حرارتی، قابلیت ساخت و شرایط استفاده از متریال اثر بگذارد. به همین دلیل، دو فولاد با شکل و ابعاد مشابه ممکن است از نظر عملکرد فنی و دامنه کاربرد، رفتار یکسانی نداشته باشند.
نوع و مقدار عناصر آلیاژی، گرید و فرآیندهای موردنیاز برای تولید و آماده سازی متریال می توانند بر قیمت فولاد آلیاژی نیز اثر بگذارند. بنابراین مقایسه فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی زمانی دقیق است که علاوه بر هزینه، مشخصات فنی و نیاز واقعی قطعه نیز در نظر گرفته شود.
تفاوت فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی در یک نگاه
جدول زیر تفاوت های اصلی را به صورت خلاصه نشان می دهد. این مقایسه کلی است و خواص نهایی هر فولاد باید بر اساس گرید و وضعیت متریال بررسی شود.
| معیار مقایسه | فولاد آلیاژی | فولاد غیر آلیاژی |
|---|---|---|
| ترکیب شیمیایی | عناصر آلیاژی در مقادیر مشخص و کنترل شده در ترکیب نقش دارند | عناصر در محدوده طبقه بندی فولاد غیر آلیاژی قرار دارند |
| سختی پذیری | در بسیاری از گریدها امکان سختی پذیری بیشتر وجود دارد | بیشتر به مقدار کربن، ابعاد و شرایط عملیات حرارتی وابسته است |
| عملیات حرارتی | ترکیب آلیاژی می تواند پاسخ فولاد به فرآیند را تغییر دهد | بسته به گرید و مقدار کربن قابلیت عملیات حرارتی دارد |
| مقاومت به شرایط خاص | گریدهایی برای سایش، حرارت، خوردگی یا شرایط کاری ویژه وجود دارند | عملکرد به گرید و شرایط بهره برداری وابسته است |
| قابلیت ساخت | جوشکاری و ماشینکاری به ترکیب و وضعیت متریال بستگی دارد | در این گروه نیز رفتار ساخت از گریدی به گرید دیگر متفاوت است |
| هزینه تأمین | در بسیاری از گریدهای تخصصی بیشتر است | بسیاری از گریدهای متداول هزینه تأمین پایین تری دارند |
مرز فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی
تفاوت این دو گروه را نمی توان صرفاً به «وجود یا نبود عناصر دیگر» نسبت داد. در فولاد غیر آلیاژی نیز عناصری غیر از آهن و کربن حضور دارند، اما مقدار آن ها از حدود مشخص شده برای طبقه بندی فولادهای آلیاژی فراتر نمی رود. بنابراین، ترکیب شیمیایی و مقدار هر عنصر مبنای اصلی تفکیک این دو گروه است. استاندارد ISO 4948-1 نیز این طبقه بندی را بر اساس حدود مشخص عناصر در آنالیز شیمیایی انجام می دهد.
درک اینکه فولاد آلیاژی چیست به روشن ترشدن این تفاوت کمک می کند؛ زیرا مرز میان فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی فقط به حضور یک عنصر وابسته نیست و باید مقدار آن عنصر در کنار ترکیب کلی فولاد بررسی شود.
تفاوت خواص فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی
بخش مهمی از تفاوت این دو گروه در خواصی دیده می شود که هر گرید در شرایط کاری مشخص ارائه می دهد. نوع ترکیب شیمیایی می تواند بر ویژگی هایی مانند چقرمگی، مقاومت به سایش، رفتار در دماهای مختلف و سایر خواص مکانیکی اثر بگذارد.
تاثیر عناصر آلیاژی در فولاد نیز بسته به نوع گرید و مقدار عناصر می تواند در رفتار نهایی متریال دیده شود؛ با این حال، ارزیابی خواص باید بر اساس ترکیب کامل فولاد و شرایط فرآیند انجام شود، نه صرفاً حضور یک عنصر مشخص.
بنابراین نمی توان ویژگی هایی مانند سختی بیشتر یا شکل پذیری بهتر را به صورت مطلق به یکی از این دو گروه نسبت داد. مقایسه باید بر اساس گرید مشخص و الزامات واقعی قطعه انجام شود.
سختی پذیری و عملیات حرارتی
یکی از تفاوت های مهم در برخی گریدها، نحوه پاسخ فولاد به سختکاری و عمق ایجاد ساختار سخت شده است. ترکیب آلیاژی مناسب می تواند در بعضی فولادها سختی پذیری را افزایش دهد و دستیابی به خواص موردنظر را در عمق بیشتری از مقطع امکان پذیر کند.
فولادهای غیر آلیاژی نیز بسته به ترکیب و مقدار کربن می توانند تحت فرآیندهایی مانند آنیل، نرماله کردن، سختکاری یا تمپر قرار گیرند. بنابراین تفاوت اصلی در نحوه پاسخ هر گرید به سیکل حرارتی و خواص حاصل از فرآیند است.
تفاوت در جوشکاری و ماشینکاری
آلیاژی یا غیر آلیاژی بودن، به تنهایی تعیین نمی کند که یک فولاد به راحتی جوشکاری یا ماشینکاری می شود.
در جوشکاری، ترکیب شیمیایی، مقدار کربن، ضخامت قطعه، نوع اتصال و شرایط فرآیند اهمیت دارند. به همین دلیل برخی فولادهای غیر آلیاژی نیز ممکن است به کنترل دقیق تر شرایط جوشکاری نیاز داشته باشند.
در ماشینکاری نیز عواملی مانند سختی، ریزساختار و وضعیت عملیات حرارتی بر رفتار ابزار و کیفیت براده برداری اثر می گذارند. بنابراین ارزیابی قابلیت ساخت باید برای گرید مشخص انجام شود، نه صرفاً برای گروه آلیاژی یا غیر آلیاژی.
فولاد آلیاژی بهتر است یا فولاد غیر آلیاژی
پاسخ به این سؤال به نیاز قطعه وابسته است و نمی توان یکی از این دو گروه را به طور مطلق بهتر دانست.
پیش از انتخاب بهتر است موارد زیر مشخص شوند:
- نوع و شدت بارگذاری
- ابعاد و ضخامت قطعه
- شرایط دمایی
- وجود سایش یا محیط خورنده
- نیاز به سختکاری یا سایر عملیات حرارتی
- شرایط جوشکاری و ماشینکاری
- عمر کاری مورد انتظار
- محدودیت های اقتصادی پروژه
اگر خواص موردنیاز با یک گرید غیر آلیاژی تأمین شود، استفاده از فولاد آلیاژی پیچیده تر لزوماً مزیت فنی ایجاد نمی کند. در مقابل، برخی شرایط کاری به ویژگی هایی نیاز دارند که انتخاب گرید آلیاژی مناسب را توجیه می کند.
هزینه در انتخاب بین این دو گروه چه نقشی دارد
هزینه یکی از معیارهای انتخاب است، اما نباید به عنوان عامل مستقل بررسی شود. تفاوت هزینه میان دو گرید می تواند علاوه بر ترکیب شیمیایی، تحت تأثیر شکل و ابعاد محصول، وضعیت تحویل، عملیات انجام شده روی متریال، تولیدکننده و شرایط تأمین قرار گیرد.
از تطبیق گرید تا آماده سازی متریال برای پروژه
تفاوت فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی زمانی در تصمیم گیری صنعتی اهمیت پیدا می کند که مشخصات گرید با شرایط واقعی قطعه، فرآیند تولید و الزامات بهره برداری تطبیق داده شود. مجموعه فولاد حامیران با تمرکز تخصصی بر فولادهای مهندسی، گروه هایی مانند فولادهای عملیات حرارتی، سمانتاسیون، سردکار، گرمکار، فنر، بلبرینگ و رولبرینگ، فولاد ابزار کربنی و فولادهای زنگ نزن را تأمین می کند.
در کنار تأمین گرید مناسب، مشاوره تخصصی، عملیات حرارتی و خدمات برش آهن و فولاد امکان آماده سازی متریال متناسب با الزامات ساخت و شرایط پروژه را فراهم می کند. همچنین خدمات آزمایشگاهی حامیران با بهره گیری از آزمون های مکانیکی، متالوگرافی، کوانتومتری و آنالیزهای شیمیایی، امکان ارزیابی ترکیب و مشخصات متریال را فراهم می کند؛ موضوعی که در تشخیص گرید و بررسی انطباق فولاد با نیاز فنی قطعه اهمیت دارد.
