یکی از مشکلاتی که در محصولات فولادی و روند تولید آنها رخ میدهد، حضور عناصر مضر در فولاد آلیاژی است. برای آنکه این عناصر در محدوده مجاز باقی بمانند و از حد مطلوب فراتر نروند، نیاز است این عناصر مضر شناسایی و تأثیرات آنها در فولاد بررسی شوند. از جمله عناصر مضر برای فولاد میتوان به مس، نیکل، آرسنیک، سرب، قلع، آنتیموان، مولیبدن، کروم و ... اشاره کرد.
این عناصر ناخواسته وارد فولاد شده و برای حذف آنها باید چندین مرحله از فرآیندهای متالورژیکی را طی کرد. برخی از این عناصر میتوانند بر شرایط و عملکرد فرآیندهایی نظیر آنیل کردن تأثیرگذار باشند و بر تمامی خواص مکانیکی فولاد اثر بگذارند.
هیدروژن نمونهای از عناصر زائد در فولادها
گاز هیدروژن بهعنوان یک عنصر مضر در فولاد شناخته میشود و میتواند اثرات زیانباری به همراه داشته باشد. هیدروژن در فولاد مذاب قابل حل است و در فاز آستنیت نیز تا حدی حل میشود، اما در فاز فریت حلپذیری کمی دارد و به صورت هیدروژن اتمی از آن خارج میشود. اگر هیدروژن در ورقهای ضخیم، چکشکاری سنگین، یا خطوط آهن محبوس شود، بر روی سطح تودههای سولفید و منگنز تجمع میکند.
هنگامیکه این تجمعات گاز هیدروژن بر روی سطوح جابهجا میشوند، امکان تشکیل مولکول هیدروژن (H2) وجود دارد که فشاری ایجاد میکند که برای شکلگیری ترکهای داخلی کافی است و میتواند باعث معیوب شدن قطعات شود.
برخی از تاثیرات احتمالی عناصر مضر به شرح زیر هستند:
شرایط عملکردی:
- حضور عناصری مانند Sn، Cr و Mo میتواند بر تبلور مجدد و نیروهای نورد در فرآیند نورد گرم تاثیر بگذارد.
- عناصر مضر بر استحاله فازی آستنیت به فریت و سختیپذیری فولاد مؤثر هستند.
- عناصری مانند Zn و Sn میتوانند بر چکشخواری گرم در طول فرآیند شکلدهی گرم تأثیرگذار باشند.
تأثیر بر سطح ظاهری محصولات:
- وجود عناصری مثل Sn، As، Ni و Cu میتواند ظاهر محصولات نورد گرم و ورق اسیدشویی شده را تحت تاثیر قرار دهد.
- ترکیب مس و قلع در فولاد باعث شکنندگی حرارتی میشود.
شکنندگی مرزدانهها:
- عناصری مانند As، Sn و Sb در فرآیند نورد تسمه، موجب شکنندگی مرزدانهها میشوند.
پدیده جدایش فصل مشترک رسوب:
- وجود Sn میتواند بر رشد کامل Ostwald و کنترل ترکیب تأثیرگذار باشد.
تأثیر بر خواص مکانیکی:
- عناصر مضر میتوانند بر خواص مکانیکی محصول نهایی تأثیر بگذارند و در استحکام کششی و سختیپذیری آنها تغییراتی ایجاد کنند.
پوششدهی:
- فرآیندهای پوششدهی نظیر غوطهوری گرم یا گالوانیزه کردن نیز از حضور عناصر مضر تأثیر میپذیرند.
تأثیر بر جوشپذیری:
- عناصری مانند Ni، Cu، Cr و Mo میتوانند بر قابلیت جوشپذیری فولادهای با استحکام بالا تأثیرگذار باشند.
نحوه ورود عناصر مضر در فولاد ها
عناصر مضر از ناخالصیهای موجود در زغالسنگ، قراضهها و مواد گدازنده به فولاد وارد میشوند. قراضه آهن یکی از منابع اصلی ورود این عناصر به فولاد محسوب میشود. محدوده مجاز برای حضور این عناصر مضر بستگی به کاربرد محصول فولادی دارد.
امروزه اكثر فولادهایی كه مورد استفاده قرار میگیرند از نوع فولادهای کم کربن یا كم آلیاژ و انواع فولادهای تحت عملیات كششی شدید (Extra Deep Drawing) هستند. خواص این فولادها نسبت به مقدار عناصر زائد و فرآوری ترمومكانیكی بسیار حساس است. یکی از اساسیترین مشکلهایی که در فرآیند بازیابی فولاد وجود دارد، كنترل مراحل ناخواسته عناصر موجود یا عناصر زائد از نظر تضمین خالص بودن فولاد در كنار كارایی آن است.
اگرچه تاثیرات عناصر زائد بر روی خواص فولاد ممكن است بهطور كلی ناچیز به نظر برسد اما برخی اوقات حتی تغییرات جزئی در برخی خواص میتواند بهطور قابلتوجهی احتمال معیوب بودن قطعه را افزایش دهد.
از جمله مكانیزمهای تقویت فولاد شامل: تقویت محلول جامد، ریزدانه كردن، رسوبدهی، مقدار پرلیت، از بین بردن جابهجاییها با فرآیند كار سرد و در نهایت استحالههای بینیتی و مارتنزیتی هستند. اثرعناصر زائد بر روی خواص كششی فولاد به واسطه تقویت محلول جامد است. وجود عناصر زائد در غلظت كم سبب افزایش استحكام كششی و تسلیم میشود.
تأثیر عناصر مضر در فولاد و نقش فولاد حامیران در بهبود کیفیت
وجود عناصر مضر در فولاد میتواند تأثیرات منفی قابل توجهی بر خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد داشته باشد. عواملی نظیر گوگرد، فسفر، اکسیژن و نیتروژن بهعنوان ناخالصیهایی که در فرآیند تولید فولاد وارد میشوند، میتوانند باعث کاهش استحکام، انعطافپذیری و قابلیت جوشکاری شوند. بنابراین، کیفیت مواد اولیه و فرآیندهای تولید اهمیت زیادی دارد تا از ورود این عناصر مضر جلوگیری شود.
فولاد حامیران بهعنوان یکی از تأمینکنندگان معتبر صنعت فولاد، با ارائه محصولات با کیفیت و رعایت استانداردهای بینالمللی، تلاش دارد تا کمترین میزان عناصر مضر را در تولیدات خود داشته باشد. با انتخاب محصولات فولاد حامیران، میتوانید اطمینان داشته باشید که از بهترین و مرغوبترین مواد اولیه استفاده میکنید که نه تنها خواص مکانیکی را بهبود میبخشد، بلکه به افزایش عمر مفید تجهیزات و سازهها نیز کمک میکند. برای اطلاعات بیشتر در مورد محصولات و قیمتها، به وبسایت فولاد حامیران مراجعه کنید.
