فولاد یکی از پرکاربردترین و مهمترین آلیاژها در سطح جهان است. فلزی که علاوه بر صرفه اقتصادی به راحتی با همه صنایع همخوانی و هماهنگی دارد و در کل جهان پرطرفدار است. کمتر صنعتی در جهان وجود دارد که با فولاد و محصولات آن سروکار نداشته باشد. فولاد می تواند خواص برخی از عناصر را جذب و ویژگی های چشمگیری پیدا کند که به این نوع فولاد، فولاد آلیاژی گفته می شود. این نوع از فولاد که به آن Alloy Steel گفته می‌شود، خانواده بزرگی از تولیدات فولادی را امکان‌پذیر کرده است.
فولاد یکی از پرکاربردترین و مهمترین آلیاژها در سطح جهان است. فولاد می تواند خواص برخی از عناصر آلیاژی را جذب و ویژگی های چشمگیری پیدا کند که به این نوع فولاد، فولاد آلیاژی گفته می شود. این نوع از فولاد که به آن Alloy Steel گفته می شود، خانواده بزرگی از تولیدات فولادی را امکان پذیر کرده است.
قیمت فولاد بسته به آلیاژی بودن و یا غیرآلیاژی بودن آن متفاوت می باشد که فولاد های آلیاژی به دلیل وجود عناصر آلیاژی در آن ها کمی گرانتر هستند.
فولاد آلیاژی در صنایعی همچون نفت، پتروشیمی، هواپیما سازی، خودروسازی، کشتی سازی، ساخت قطعات مختلف و غیره کاربرد دارد. در این مقاله قصد داریم به بررسی نقش و تاثیر عناصر آلیاژی بر فولاد بپردازیم. برای اطلاعات بیشتر با فولاد حامیران همراه باشید.
همانطور که در مقدمه هم توضیح دادیم، فولاد؛ آلیاژی است که از ترکیب آهن و کربن به وجود می آید. در کنار کربن از عناصر دیگر نظیر منگنز، بور، وانادیم، کروم، منگنز، سیلیسیوم، تنگستن و غیره نیز استفاده می کنند.
هر کدام از این عناصر نوع خاصی از فولاد آلیاژی را با قابلیت ها و خواص ویژه به وجود می آورند. درصد کربن و عناصر آلیاژی موجود در فولاد، تعیین کننده خواص فولاد هستند. به گونه ای که با افزایش یا کاهش درصد یک عنصر، ویژگی متفاوتی در فولاد ایجاد می شود و فولاد از نظر خواص مکانیکی و شیمیایی تغییر می کند.
صنعتگران با دانش و اطلاعاتی که از عناصر و خواصشان دارند؛ می توانند محصول مورد نظرشان را تولید و به بازار عرضه کنند. بنابراین مهم است که از تاثیر عناصر مطلع شویم تا بتوانیم کاربرد و خواص هر نوع فولاد را تعیین کنیم.
هر فولاد آلیاژی علاوه بر کربن؛ عناصر دیگری نیز دارد که با کم یا زیاد شدن آنها، فولاد خواص منحصربه فردتری می گیرد. برخی از عناصر نیز موجب بهبود خواص فولاد آلیاژ شده می شوند. این خواص از طریق این عناصر به این شکل به وجود می آید:
با توجه به ترکیبات آلیاژها، فولاد را به سه روش می توان دسته بندی کرد:
فولاد کربنی:
فولاد آلیاژی:این نوع فولاد بر اساس میزان عناصر آلیاژی افزوده شده به دو گروه اصلی تقسیم می شود.
فولاد براساس عناصر آلیاژی موجود در ترکیب آن:
عنصر آلیاژی، فلز یا نافلزاتی است که برای ساخت یک آلیاژ جدید به یک عنصر پایه اضافه می شوند. همین عامل باعث بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی آن عنصر پایه می شود. در ادامه به بررسی انواع عناصر آلیاژی فولاد و تاثیر آنها بر خواص فولاد می پردازیم. این عناصر عبارتند از:
بالاترین تاثیر را در ساختار فولاد دارد و مهمترین و موثرترین عنصر آلیاژی در آن به شمار می رود. با افزایش میزان کربن استحکام، سختی پذیری فولاد بیشتر می شود اما چکش خواری و قابلیت جوشکاری و ماشینکاری (با استفاده از ماشین های برش) کاهش می یابد. این عنصر عملا هیچ تاثیری بر مقاومت خوردگی در آب، اسید و گازهای گرم ندارد.
رایج ترین عنصر موجود در آلیاژ فولاد، کروم است. مقاومت به خوردگی مهمترین ویژگی این عنصر است. حدود ۱۲% کروم در ترکیب فولاد برای ضد زنگ کردن آن کافی است. این عنصر با کاربیدهایی که در فولاد ایجاد می کند، هرچند سختی آلیاژ را افزایش می دهد؛ اما منجر به کاهش شکل پذیری فولاد می شود.
عنصر نیکل حدود ۵% وزن فولاد را ممکن است تشکیل بدهد. این عنصر بر خلاف کروم و کربن می تواند سختی و استحکام فولاد را بدون کاهش شکل پذیری و چقرمگی آن افزایش بدهد. نیکل به طور گسترده در فولاد ضد زنگ وجود دارد و از آن به عنوان افزایش دهنده مقاومت فولاد برای کاربردهای دما پایین نیز یاد می شود.
از خواص منگنز در فولاد می توان به چگالی بالا چیزی حدود 96 الی 97 درصدی اشاره کرد که موجب افزایش استحکام و کاهش شکل پذیری فولاد می شود. این عنصر از طریق واکنش با گوگرد موجود در ترکیب فولاد، قابلیت چکش خواری را افزایش می دهد.
به لحاظ خواص مکانیکی نیز، موجب بهتر شدن استحکام و جوش پذیری فولاد می شود، در عین حال خاصیت شکل پذیری آن را کاهش می دهد اما وجود گوگرد در ترکیب و واکنش آن با منگنز باعث کمتر شدن این اثر و بهبود انعطاف پذیری و شکل پذیری فولاد می شود.
در صورتی که علاقه مند به دریافت اطلاعات از فولاد منگنزی یا اطلاع از قیمت فولاد هادفیلد دارید، کلیک نمایید.
با توجه به اینکه گوگرد، یک عنصر آلیاژی نامطلوبی است و موجب شکننده بودن فولاد می شود؛ با منگنز ترکیب می کنند تا این خاصیت به حداقل برسد. وجود گوگرد موجب تسهیل ماشین کاری می شود.
دو علت اصلی تاثیر مولیبدن بر فولاد را می توان؛ افزایش استحکام خزشی فریت و دیگری بالا بردن دمای تبلور مجدد بعد از سخت کاری دانست.
مولیبدن، مقاومت حرارتی را بهبود می بخشد و خواص تمامی عناصر آلیاژی را بیشتر می کند به همین خاطر به تنهایی درون آلیاژ کاربردی ندارد و با سایر عناصر آلیاژی استفاده می شود.
ترکیب مولیبدن و کربن موجب ایجاد کاربید می شود و فولاد را سخت تر می کند به همین خاطر از فولادی که حاوی کاربید باشد برای ساخت ابزار استفاده می شود.
هنگامی که هر عنصر آلیاژی در حالت محلول جامد قرار دارد، کبالت می تواند از طریق تقویت محلول جامد، استحکام را بهبود بخشد. همچنین، حلالیت کربن در کبالت نسبت به نیکل بیشتر است که این امر تا حدودی آسیب ناشی از کربورسازی را به حداقل می‌رساند. استحکام در دمای بالا را بهبود می‌بخشد و توزیع این رسوب را ریز تر کند.
سیلیکون پایدار کننده فریت است که یک ساختار فریتی BCC را تشکیل می دهد. این عنصر منجر به افزایش مقاومت به اکسیداسیون در فولادها چه در دماهای بالا و چه در دماهای پایین می‌شود. سیلیسیوم از طریق اکسیدزدایی، به بهبود استحکام فولاد کمک می‌کند.
عنصر وانادیوم موجب افزایش استحکام و چقرمگی فولاد از طریق پالایش دانه ها در شرایط نوردی می شود. وجود این عنصر در فولادها منجر به تشکیل کاربیدها و نیتریدها می شود و ساختار فریتی را نیز ایجاد خواهد کرد.
مس پایدارکننده آستنیت با ساختار FCC است. این عنصر برای افزایش مقاومت به خوردگی و بهبود استحکام به فولادها اضافه می شود. تاثیر مس بر چقرمگی و قابلیت سخت شدن فولاد خیلی کم است اما مقاومت به خوردگی جوی را تا حد بسیار زیادی بهبود می بخشد.
نقش بور در افزایش سختی فولادهای کم کربن است به گونه ای که افزودن مقدار بسیار کمی از آن، سختی قابل توجهی را به همراه دارد. تاثیر افزایش سختی بور در فولاد وقتی دوچندان می شود که این عنصر با عناصری همچون مولیبدن، تیتانیم و وانادیوم ترکیب شود.
وجود نیوبیوم به میزان 1 تا 1.75 درصد در فولادهای PH به حد کربوره کردن و نیز افزایش مقاومت به فرسایش کمک می کند. این عنصر که به آن کلمبیوم هم گفته می شود، یک کاربیدساز قوی و پایدارکننده فریت است که با تشکیل ساختارهای همگن منشور فشرده یا HCP، در استحکام دهی به روش رسوب سختی مورداستفاده قرار می‌گیرد.
عنصر نیتروژن در فولادهای ضدزنگ بیشتر کاربرد دارد. در پایداری آستنیت و کاهش رسوبات فاز میانی تاثیرگذار است و استحکام کششی و تسلیم را بدون کاهش شکل پذیری افزایش می دهد و مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی را افزایش می دهد. البته باید توجه داشت که وجود نیتروژن اضافی بیش از 0.1 تا 0.2 درصد بسته به آلیاژ، منجر به تخلخل خواهد شد.
افزودن مقدار مشخصی از آلومینیوم، مقاومت به اکسیداسیون را در آلیاژها افزایش می دهد. به همین دلیل، از آن در مواد مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. افزودن آلومینیوم در فولادهای رسوب سخت شونده، منجر به تشکیل ترکیبات بین فلزی می شود که افزایش استحکام را از طریق فرآیند پیرسازی به همراه دارد.
تنگستن موجب افزایش سختی در دماهای بالا از طریق تشکیل کاربیدهای پایدار و ریز کردن سایز دانه ها می شود. تنگستن را می توان در برخی گریدهای مخصوص نظیر آلیاژ 686 و گرید فوق دوفازی 4501 یافت که مقاومت به خوردگی بالایی دارند. چگونگی انتخاب فولاد آلیاژی مناسب با توجه به کاربرد و خواص مدنظر، یکی از مهم ترین چالش ها به منظور استفاده بهینه و صحیح از فولادهاست.
انتخاب فولاد مناسب با حامیرانبا توجه به موارد گفته شده می توان نتیجه گیری کرد که فولاد از ترکیب آهن، کربن و درصدی عناصر آلیاژی دیگر تولید می شود. منشا آهن موجود در این ترکیب می تواند سنگ آهن و یا آهن قراضه باشد.
عناصر آلیاژی نقش مهم و کلیدی در تعیین خواص فولاد ایفا می کنند. طی دو دهه گذشته مصرف فولاد و آلیاژ های آن برای ساخت و تولید انواع محصولات رشد فزاینده ای داشته است. برای انتخاب و خرید انواع فولاد و آهن آلات می توانید با کارشناسان ما در فولاد حامیران تماس حاصل فرمایید.
نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *
نام*
ایمیل*
وبسایت
ذخیره نام، ایمیل و وبسایت من در مرورگر برای زمانی که دوباره دیدگاهی مینویسم.
Δ
صفحه نخست
محصولات
تلگرام
اینستاگرام
