فولادهای آلیاژی

فولاد یکی از آلیاژ‌های پرکاربرد در تمام ابعاد زندگی بشر به شمار می‌آید. ماده اولیه بسیاری از محصولات و تجهیزات در صنایع مختلف فولاد است، به همین دلیل فولاد نسبت به سایر آلیاژها از اهمیت بیشتری برخوردار  می‌باشد. کشورهایی که از منابع طبیعی سنگ آهن و ذغال سنگ بهره‌مند بودند اقدام به استخراج آن‌ها نموده و به این ترتیب اولین کارخانه‌های تولید محصولات فولادی تأسیس گردید. با پیشرفت علم و افزایش تجهیزات، صنعت فولاد در جهان دچار تحول عظیمی گشت، امروزه معیار پیشرفت و توسعه یک کشور را صنعت فولاد آن کشور تعیین می کند.

در یک تعریف ساده می توان فولاد را ماده ای دانست که میزان آهن آن از سایر عناصر بیشتر است، فولاد‌ها در ترکیبات خود عناصری دیگری همچون کربن را به همراه دارند. مقدار کربن موجود در فولاد های مهندسی 0.1 تا 1.9 می باشد، البته در فولادهای کربنی علاوه بر کربن عناصر دیگری نظیر سیلسیم، گوگرد و منگنز نیز به مقدار کم وجود دارند. برای به دست آوردن خواص مطلوب تر عناصر دیگری نظیر کروم، نیکل، تنگستن، تیتانیوم، وانادیم و مولیبدن به فولاد ها اضافه می شود. تنوع و کاربرد فراوان فولادها موجب شده تا آن‌ها را با روش های متنوعی دسته بندی نمایند. در واقع چیزی که فولاد ها را از هم متمایز می‌کند همان عناصر تشکیل دهنده آن‌ها است و ازین نظر، به دونوع فولادهای غیرآلیاژی و آلیاژی تقسیم می‌شوند.

این فولادها از 0.06  تا  1.5 درصد کربن برخوردار می‌باشند. عناصر دیگری نیز با آنها همراه است که درهر حال مقدار آن ها نباید از حد معینی بیشتر باشد. به دلیل تعیین کننده بودن نقش کربن در روند تولید فولادهای غیر آلیاژی، به این فولادها، فولاد ساده کربنی یا ابزار کربنی هم گفته می شود. فولادهای ساده کربنی یا همان ابزار کربنی بر اساس میزان کربن موجود در ترکیباتشان به سه دسته تقسیم می شوند: فولادهای کم کربن: فولادهای کم کربن که به فولادهای نرم معروف‌اند و به صورت محصولات نورد شده (مثل تسمه و ورق) به بازار عرضه می‌شوند. کم کربن‌ها به آسانی قابل جوشکاری و ماشین کاری بوده و از قیمت ارزان، مناسب و قابلیت شکل پذیری بالایی برخوردار می‌باشند. فولادهای کم کربن کاربردهای زیادی را در صنعت به خود اختصاص داده‌اند: به عنوان مثال به شکل ورق در بدنه‌های خودرو استفاده می‌شوند. فولادهای کربن متوسط:  فولادهای کربن متوسط در ترکیبات خود دارای 0.3 تا 0.6 درصد وزنی کربن می‌باشند. از جمله کاربردهای فولادهای کربن متوسط می توان به استفاده در ساخت اجزای ماشین ها، شفت ها، اکسل‌ها، چرخ دنده‌ها، میل لنگ‌ها و کوپلینگ‌ها اشاره کرد. فولادهای با مقدار کربن 0.4 تا 0.6 درصد برای ساخت ریل‌ها و چرخ های قطار در صنعت راه آهن مورد استفاده قرار می‌گیرند . فولادهای پر کربن :  فولادهای پرکربن دارای 0.6 تا 1 درصد وزنی کربن می‌باشند. این فولادها در میان خانواده فولادهای کربنی، سختی بالا و انعطاف پذیری کمی دارند. فولادهای پر کربن در ساخت فنرها، چکش ها، سیم های ضخیم، آچارها، اره نواری و موارد دیگر کاربرد دارند.

آلیاژ شدن فولاد با فلزاتی مانند کروم، نیکل، کبالت، مولیبدن، منگنز، وانادیم و ...برای افزایش و تأمین خواص مورد نظر، موجب تشکیل فولادهای آلیاژی می شود. چنانچه مجموع درصد وزنی عناصر موجود در فولادهای آلیاژی از 5 درصد کمتر باشد، آن را فولاد کم آلیاژ و چنانچه از 5 درصد بیشتر باشد، فولاد پرآلیاژ می‌نامند.