ارائه مطالب علمي، تخصصي و عمومي در مورد فولاد

فرآيند توليد گريدهاي مختلف فولاد و ورق استيل

فولاد يكي از همه كاره ترين و مفيدترين مواد روي كره زمين است. فولاد عمدتاً از آهن (Fe) و كربن (C) تشكيل شده است، اما فولاد مدرن پيچيده تر از آن است. ويژگي‌ها و استحكام فولاد تحت تاثير غلظت كربن و آهن يا گنجاندن عناصر ديگر قرار مي‌گيرد كه به فولاد اجازه مي‌دهد در تعداد نامحدودي از سناريوها استفاده شود. 

مقدمه:

فولاد يكي از همه كاره ترين و مفيدترين مواد روي كره زمين است. فولاد عمدتاً از آهن (Fe) و كربن (C) تشكيل شده است، اما فولاد مدرن پيچيده تر از آن است. ويژگي‌ها و استحكام فولاد تحت تاثير غلظت كربن و آهن يا گنجاندن عناصر ديگر قرار مي‌گيرد كه به فولاد اجازه مي‌دهد در تعداد نامحدودي از سناريوها استفاده شود. اكثر مردم بر اين باورند كه فولاد فقط تركيبي از آهن و كربن است. اما در واقع بيش از 3500 درجه مختلف فولاد وجود دارد. شما مي توانيد عيار فولاد را با تجزيه و تحليل مقدار كربن موجود در آن، ساير عناصر آلياژي آن و همچنين نحوه پردازش آن تعيين كنيد.

طبقه بندي فولاد:

فراتر از چهار گروه اصلي فولاد كه بر اساس تركيب شيميايي انجام مي شود، فولادها را مي توان بر اساس متغيرهاي مختلف ديگري نيز طبقه بندي كرد كه در ذيل به بررسي اين متغيرها پرداخته شده است:

تركيب: محدوده كربن، آلياژ، ضد زنگ و غيره

روش تكميل: نورد گرم، نورد سرد، پايان سرد و غيره.

روش توليد: كوره الكتريكي، ريخته گري پيوسته و غيره.

ريزساختار: فريتي، پرليتي، مارتنزيتي و غيره

قدرت فيزيكي: طبق استانداردهاي ASTM

فرآيند اكسيد زدايي: كشته يا نيمه كشته

عمليات حرارتي: بازپخت، تمپر و غيره.

نامگذاري كيفيت: كيفيت تجاري، كيفيت مخازن تحت فشار، كيفيت كشش و غيره.

سيستم هاي درجه بندي فولاد:

سيستم هاي درجه بندي فولاد به ما اين امكان را مي دهد كه انواع فولاد را بر اساس موارد استفاده آنها دسته بندي كنيم. براي مثال، سرعت خنك شدن فولاد توسط سازندگان فولاد ممكن است بر استحكام مولكولي آن تأثير بگذارد. مدت زماني كه آنها مي توانند فولاد را در دماي بحراني در طول فرآيند خنك سازي حفظ كنند نيز ضروري است. در واقع، دو ورق فولاد با محتواي آلياژي يكسان بسته به روش عمليات حرارتي، مي‌توانند گريدهاي مختلفي داشته باشند.

سيستم درجه بندي ASTM به هر فلز يك پيشوند حرفي بر اساس دسته كلي آن ("A" براي آلياژهاي مبتني بر آهن و مواد فولادي) و همچنين يك عدد اختصاص داده شده به ترتيب مربوط به ويژگي هاي منحصر به فرد آن فلز اختصاص مي دهد. در مقابل، براي طبقه بندي، سيستم درجه بندي SAE از يك عدد چهار رقمي استفاده مي كند. دو شكل اول نشان دهنده نوع فولاد و غلظت عنصر آلياژي است، در حالي كه دو رقم آخر نشان دهنده غلظت كربن فلز است.

استانداردهاي درجه بندي فولاد اغلب براي اطمينان از كيفيت و سازگاري مواد توسط دانشمندان، مهندسان، معماران، مهندسان خودرو و ارگان هاي دولتي استفاده مي شود. اين استانداردها اصطلاحات منسجمي را براي بيان خصوصيات فولاد با جزئيات زياد و همچنين هدايت توليدكنندگان محصول به سمت تكنيك هاي پردازش و كاربرد مناسب ارائه مي كنند.

روش هاي مختلف عمليات حرارتي فولاد:

كروي شدن:

كروي شدن زماني اتفاق مي افتد كه فولاد كربني به مدت 30 ساعت تا دماي 1290 درجه فارنهايت (699 درجه سانتيگراد) گرم شود. لايه هاي پرليت ريزساختار سمانتيت به شكل كروي تغيير يافته و در نتيجه نرم ترين و انعطاف پذيرترين شكل فولاد به وجود مي آيد.

بازپخت كامل:

فولاد كربني ابتدا با حرارت دادن كمي فراتر از دماي بحراني بالا به مدت يك ساعت و سپس با سرعت حدود 36 درجه فارنهايت (2 درجه سانتيگراد) در ساعت بازپخت مي شود. اين روش ساختار پرليتي درشتي را ايجاد مي كند كه انعطاف پذير و عاري از تنش هاي كششي داخلي است.

فرآيند آنيلينگ:

در فولاد سرد كار شده و كم كربن (كمتر از 0.3% كربن)، فرآيند بازپخت استرس را كاهش مي دهد. به مدت يك ساعت، فولاد در محدوده 1025 تا 1292 درجه فارنهايت (552 تا 700 درجه سانتيگراد) گرم مي شود. قبل از سرد شدن، نابجايي ها در ريزساختار با بازسازي كريستال اصلاح مي شوند.

آنيل همدما:

فولاد پر كربن ابتدا بالاتر از دماي بحراني بالايي خود گرم مي شود. سپس دما حفظ مي شود، به دماي بحراني كمتر كاهش مي يابد و يك بار ديگر حفظ مي شود. پس از آن به تدريج تا دماي اتاق خنك مي شود. اين روش تضمين مي كند كه ماده قبل از شروع به مرحله خنك كننده بعدي به دماي يكنواخت و ريزساختار رسيده است.

نرمال سازي:

به مدت يك ساعت، فولاد كربني تا دماي نرماليزه كردن گرم مي شود. فولاد اكنون به طور كامل وارد فاز آستنيت شده است. سپس فولاد توسط هوا خنك مي شود. نرمال سازي منجر به يك ريزساختار پرليتي ظريف با استحكام و سختي بالا مي شود.

خنك كردن:

در اين فرآيند، فولاد متوسط يا كربني تا دماي نرمال حرارت داده مي‌شود، سپس (سرد شدن سريع در آب، آب نمك يا روغن) از دماي بحراني سرد مي‌شود. فرآيند كوئنچ منجر به ساختار مارتنزيتي مي شود كه بسيار سخت اما شكننده است.

حرارت دادن فولاد سرد شده:

اين محبوب ترين عمليات حرارتي است زيرا نتيجه قابل پيش بيني است. فولاد كوئنچ شده مجدداً گرم و سرد مي شود تا به دماي كمتر از نقطه بحراني برسد. دماها بسته به اثر مورد نظر متفاوت است و 298 تا 401 درجه فارنهايت (148 تا 205 درجه سانتيگراد) معمول ترين آنها است.

فرآيند توليد گريدهاي مختلف ورق استيل

ورق استيل با توجه به تركيب شيميايي آن به گريدهاي مختلفي تقسيم مي‌شود. تركيب شيميايي ورق استيل با توجه به كاربرد آن تعيين مي‌شود. فرآيند توليد ورق استيل با ذوب مواد اوليه و سپس ريخته گري پيوسته آغاز مي‌شود. در مرحله بعد، ورق استيل حاصل از ريخته گري پيوسته به صورت گرم نورد مي‌شود تا به ضخامت و عرض مورد نظر برسد. در مرحله بعد، ورق استيل گرم به صورت سرد نورد مي‌شود تا خواص مكانيكي مورد نظر به دست آيد. در نهايت، ورق استيل سرد به صورت آنيل شده يا سخت شده به بازار عرضه مي‌شود.

گردآورنده: سيد رحيم كياحسيني

.