ارائه مطالب علمي، تخصصي و عمومي در مورد فولاد

مقدمه:

اكثر مردم فكر مي كنند كه فولاد فقط تركيبي از آهن و كربن است. آيا مي دانستيد كه بيش از 3500 گريد مختلف فولاد وجود دارد؟ مي توانيد با اندازه گيري ميزان كربن، آلياژهاي اضافي و نحوه پردازش آنها توسط سازنده، گريد فولاد را مقايسه كنيد.

چهار نوع فولاد:

انواع فولاد را به چهار گروه كلي كربني، آلياژي، ضد زنگ (استينلس استيل) يا ورق استيل و ابزار طبقه بندي مي كنند. در ذيل به بررسي انواع اين فولادها پرداخته شده است.

فولادهاي كربني:

فولادهاي كربني علاوه بر كربن و آهن، فقط حاوي مقادير كمي از عناصر هستند. اين گروه از بين چهار گريد فولادي، محبوب ترين است و 90 درصد توليد فولاد را به خود اختصاص داده است. فولاد كربني بسته به ميزان كربن موجود در فلز داراي سه زير گروه اصلي است: فولادهاي كم كربن يا فولادهاي ملايم (تا 0.3٪ كربن)، فولادهاي كربن متوسط (0.3-0.6٪ كربن) و فولادهاي كربن بالا (بيش از 0.6٪ كربن).

شركت ها اغلب اين فولادها را در مقادير انبوه توليد مي كنند، زيرا ساخت آنها ارزان است و به اندازه كافي قوي هستند كه در ساخت و سازهاي بزرگ استفاده شوند.

فولادهاي آلياژي:

فولادهاي آلياژي با افزودن عناصر آلياژي اضافي مانند نيكل، مس، كروم و يا آلومينيوم ايجاد مي شوند. تركيب اين عناصر استحكام، شكل‌پذيري، مقاومت در برابر خوردگي و ماشين‌كاري فولاد را افزايش مي‌دهد.

ورق هاي استيل:

ورق استيل حاوي 10 تا 20 درصد كروم به عنوان عنصر آلياژي اصلي و همچنين عناصر ديگري مانند نيكل، سيليكون، منگنز و كربن هستند. اين فولادها به طور قابل توجهي مقاومت خوردگي بالايي دارند و براي استفاده در ساخت و سازهاي خارجي ايمن مي باشند، زيرا توانايي بيشتري در مقاومت در برابر آب و هواي خشن دارند. آنها همچنين به طور گسترده در تجهيزات الكتريكي استفاده مي شوند. به عنوان مثال، ورق استيل 304، به دليل توانايي آن در مقاومت در برابر عناصر و در عين حال دور نگه داشتن مواد الكتريكي از آسيب، بسيار مورد توجه است.

در حالي كه گريدهاي مختلف ورق استيل مانند ورق استيل 304 جايگاهي در ساخت و ساز دارند، اكثر صنايع از ورق استيل براي خواص بهداشتي خود استفاده مي كنند. اين فولادها در تجهيزات پزشكي، لوله كشي، ابزار برش و تجهيزات پردازش مواد غذايي رايج هستند.
ورق هاي استيل به دسته اي زير طبقه بندي مي شوند:

• ورق استيل فريتي
• ورق استيل مارتنزيتي
• ورق استيل آستنيتي
• ورق استيل دوبلكس
• ورق استيل رسوب سخت شده

ورق استيل فريتي

فولادهاي فريتي متشكل از آلياژهاي آهن-كروم با ساختارهاي كريستالي مكعبي (BCC) هستند. اينها عموماً مغناطيسي هستند و نمي‌توانند با عمليات حرارتي سخت شوند، اما مي‌توانند با كار سرد تقويت شوند.

ورق استيل آستنيتي

فولادهاي آستنيتي مقاوم ترين فولادها در برابر خوردگي هستند. غير مغناطيسي و غير قابل عمليات حرارتي مي باشند. به طور كلي فولادهاي آستنيتي جوش پذيري بالايي دارند.

ورق استيل مارتنزيتي

ورق هاي استيل مارتنزيتي بسيار قوي و محكم هستند اما به اندازه دو كلاس ديگر در برابر خوردگي مقاوم نيستند. اين فولادها قابليت ماشينكاري، مغناطيسي و عمليات حرارتي بالايي دارند.

ورق هاي استيل دوبلكس

ورق استيل دوبلكس از يك ريزساختار دو فازي متشكل از دانه هاي ورق استيل فريتي و آستنيتي (يعني فريت + آستنيت) تشكيل شده است. فولادهاي دوبلكس تقريباً دو برابر ورق هاي استيل آستنيتي يا فريتي استحكام دارند.

ورق هاي استيل رسوب سخت شده (PH)

ورق هاي استيل PH به دليل سخت شدن رسوبي داراي استحكام فوق العاده بالايي هستند.

فولادهاي ابزار

فولادهاي ابزار، همانطور كه احتمالاً از نامش مي توانيد حدس بزنيد، در تجهيزات برش و حفاري عالي هستند. راز استحكام آن تنگستن، موليبدن، كبالت و واناديوم است كه مقاومت حرارتي و دوام كلي آنها را افزايش مي دهد. و از آنجايي كه آنها شكل خود را تحت استفاده زياد حفظ مي كنند، مواد اوليه براي اكثر ابزارهاي دستي هستند.

درجات مختلف فولاد كدامند؟

سيستم هاي درجه بندي فولاد راهي را به ما مي دهد تا انواع فولاد را بر اساس تمام كاربردهاي متفاوتي كه آنها را متمايز مي كند طبقه بندي كنيم. به عنوان مثال، سرعت خنك كردن فولاد توسط سازندگان مي تواند بر ميزان استحكام آن در سطح مولكولي تأثير بگذارد. مدت زماني كه آنها فولاد را در دماي بحراني در طول فرآيند خنك سازي نگه مي دارند نيز نقش مهمي ايفا مي كند. در واقع، اين امكان وجود دارد كه دو ورق فولادي با محتواي آلياژ يكسان، بر اساس فرآيند عمليات حرارتي، داراي گريدهاي متفاوتي باشند.

سيستم درجه بندي ASTM به هر فلز يك پيشوند حرفي بر اساس دسته كلي آن اختصاص مي دهد ("A" نامي براي مواد آهن و فولاد است)، و همچنين يك عدد اختصاص داده شده متوالي كه با ويژگي هاي خاص آن فلز مطابقت دارد.

سيستم درجه بندي SAE از يك عدد چهار رقمي براي طبقه بندي استفاده مي كند. دو رقم اول نشان دهنده نوع فولاد و غلظت عنصر آلياژي است و دو رقم آخر نشان دهنده غلظت كربن فلز است.

استانداردهاي درجه بندي فولاد به طور گسترده توسط دانشمندان، مهندسان، معماران و سازمان هاي دولتي براي اطمينان از كيفيت و سازگاري مواد استفاده مي شود. اين استانداردها زبان مشتركي را براي برقراري ارتباط با خواص فولاد با ويژگي‌هاي بسيار بالا فراهم مي‌كنند و توليدكنندگان محصول را به سمت فرآيندهاي پردازش و كاربرد مناسب راهنمايي مي‌كنند.

گردآورنده: سيد رحيم كياحسيني