4 نوع فولاد اصلی به همراه ویژگی‌هایشان
فهرست مطالب
مقدمه
انسان، در حدود 6000 سال پیش، کار کردن با فلز آهن را آموخت. پس از مدتی، به فولاد که آلیاژی از آهن است دست پیدا کرد که به رایج‌ترین عنصر مورد استفاده در صنعت تبدیل شد. از فولاد در کاربردهای وسیعی از تجهیزات مکانیکی و الکتریکی، تجهیزات سنگین ساختمانی، وسایل و ابزار آشپزخانه و… استفاده می‌شود. با وجود تنوع و کاربردهای زیاد فولاد، تصمیم گیری در مورد نحوه و نوع استفاده از آن در برخی موارد دشوار به نظر می‌آید.
فولاد آلیاژی از آهن است، به این معنی که تشکیل شده از مقدار قابل توجه‌ای آهن است که با عنصر دیگر مانند کربن (غالباً کمتر از 2 درصد) و برخی عناصر دیگر ترکیب شده است. فولاد دارای 4 دسته اصلی است. خواص این گروه‌ها، بسته به میزان و نوع عناصری که با آهن ترکیب می‌شوند و همچنین روش هایی که برای گرم و سرد کردن فلز استفاده می‌شود، تغییر می‌کند.
در ادامه این مقاله، انواع مختلف فولاد را معرفی می‌کنیم و هدف از استفاده هر یک را، توضیح می‌دهیم.
فولاد بر اساس ترکیباتش طبقه بندی می‌شود: آهن با کربن و تعدادی عنصر دیگر برای رسیدن به یک هدف خاص ذوب و ترکیب می‌شود. چهار نوع اصلی عبارتند از:
- فولاد کربنی یا کربن‌دار
- فولاد ضد زنگ
- فولاد آلیاژی
- فولاد ابزار
فولاد کربنی (کربن‌دار)
تمام فولادها حاوی کربن هستند، اما فولاد کربنی به دلیل عدم وجود عناصر دیگر در ترکیب آن منحصر به فرد است. اگرچه این آلیاژ تنها حاوی 2 درصد کربن است، ماهیت ذاتی آن، فولاد کربنی را به ماده‌ای قوی و بادوام تبدیل می‌کند که برای استفاده‌های متعدد، ایده‌آل است.
فولاد کربنی گاهی اوقات با چُدن اشتباه گرفته می‌شود، چُدن آلیاژی دیگر از آهن همانند فولاد است، با این تفاوت که میزان درصد کربن آن بیش از 2 درصد است و بنابراین خواص مکانیکی و شیمیایی آن با فولاد متفاوت است. چدن حاوی 2 تا 3.5 درصد کربن است که به آن بافت خشن و ماهیت شکننده‌تری می‌دهد. //برای مطالعه بیشتر در مورد تفاوت‌های فولاد و چدن کلیک کنید.//
اگرچه فولاد کربنی از فلزات آلیاژی تشکیل شده است، اما به دلیل عدم وجود عناصر آلیاژی دیگر در ترکیب آن، طبقه بندی آلیاژی ندارد. این سادگی به محبوبیت فولاد کربنی کمک می‌کند. این نوع فولاد، حدود 90٪ از کل تولید فولاد را تشکیل می‌دهد.
انواع مختلف
فولاد کربنی را می‌توان به سه دسته کم کربن، متوسط کربن و زیاد کربن تقسیم کرد. هر نوع فولاد کربنی، استحکام ذاتی کربن را حفظ می‌کند، اما هدف اصلی آن با افزایش محتوای کربن تغییر خواهد کرد.
- کم کربن:رایج‌ترین و کم هزینه‌ترین نوع آن است. به دلیل انعطاف پذیری بالا، توانایی ذاتی آن در کشش و تحت فشار به راحتی شکل می‌گیرد. در ساخت سیم‌ها، پیچ‌ها و لوله‌ها از این نوع فولاد استفاده می‌کنند.
- متوسط کربن:مقدار کربن بین 0.31 تا 0.60 درصد به این گونه فولاد، استحکام بالاتر و شکل پذیری کمتری نسبت به نوع کم کربن می‌دهد. متوسط کربن‌ها در چرخ دنده‌ها و خطوط راه آهن یافت می‌شوند.
- زیاد کربن:سخت‌ترین نوع آن حاوی بیش از 0.61٪ کربن است و اغلب برای تولید میخ‌های آجری و ابزارهای برش تیز مانند تیغه‌های ترانچر استفاده می‌شود. این نوع فولاد بیشتر از 2٪ کربن ندارند.
فولاد ضد زنگ
این نوع معمولاً به دلیل نقشش در تولید تجهیزات آشپزخانه و لوازم پزشکی شناخته شده است، اما دامنه استفاده از آن بسیار بیشتر از این موارد است. کروم، آلیاژی است که به فولاد ضد زنگ درخششی متمایزکننده می‌بخشد. کروم عنصری است که در برابر اکسیداسیون مقاوم است و با جلوگیری از زنگ زدن فلز، طول عمر آن را افزایش می‌دهد. به طور معمول، فولاد ضد زنگ دارای محتوای کروم بیش از 10.5٪ است و گاهی اوقات در کاربردهای خاص حاوی 30٪ است.
انواع مختلف
کاربردهای آشپزخانه، پزشکی و خودرو در این دسته متداول است، اما از این گروه برای مصارف دیگر نیز بسیار ارزشمند است. این مدل، به چهار زیرمجموعه تقسیم می‌شود که هر کدام هدف متفاوتی را دنبال می‌کنند.
- آلیاژهای مارتنزیتی
- آلیاژهای فریتی
- آلیاژهای آستنیتی
- آلیاژهای دوبلکس
فولاد آلیاژی
این دسته به عنوان یک گروه از فولاد، شامل طیف متنوعی از آلیاژها با گستره متفاوتی از خواص است. در ساخت کانتینرهای حمل و نقل کالا از یک آلیاژ پیچیده که چندین عنصر برای تولید محصولی بادوام و مقاوم با هم ترکیب شده‌اند، استفاده شده است. سیلیسیوم غالباً به عنوان جزئی از فولاد در نظر گرفته نمی‌شود، اما خواص مغناطیسی‌‌اش، آنرا به یک جزء عالی برای اکثر ماشین آلات بزرگ تبدیل می‌کند.
برخی از عناصری که با آهن و کربن ترکیب می‌شوند و آلیاژ تولید می‌کنند در فولادهای ابزار نیز یافت می‌شوند، برای مثال کبالت، تنگستن و مولیبدن (مولیبدنوم)، فلزات فوق‌العاده سختی هستند که به دلیل مقاومت در برابر ضربه و توانایی‌های برش مورد نظر هستند.
انواع این ورق
پتانسیل متنوع فولاد آلیاژی امکان سفارشی سازی بالا برای کاربردهای خاص را فراهم می‌کند. با این حال، از آنجایی که عناصر ثانویه درگیر در ترکیبات، مانند کربن یا کروم، همیشه به راحتی به دست نمی‌آیند، آلیاژهای خاص قیمت بالایی دارند.
برخی از رایج‌ترین انواع فولادهای آلیاژی عبارت اند از:
- آلومینیوم
- مس
- منگنز
- مولیبدنوم
- سیلیسیوم
- وانادیوم
فولاد ابزار
این گروه در نوع خود پیشرو هستند. آنها برای ماشین آلات تولید ابزار استفاده می‌شوند. بازپخت، فرآیند افزودن حرارت بالا، خنک شدن سریع و سپس گرم کردن مجدد، فولاد ابزاری را ایجاد می‌کند که، بسیار سخت و مقاوم در برابر حرارت است. آنها معمولا در محیط‌های با ضربه زیاد استفاده می‌شوند و بسیار ساینده هستند.
انواع مختلف
ابزارهای مختلف تولید، به طیف گسترده‌ای از فولاد ابزار نیاز دارند. این دسته به روش‌های مختلفی استفاده می‌شود تا نیازهای تولید یک ابزار خاص را به بهترین نحو برآورده کند. عناصر اضافه شده در این نوع، مشخص می‌کند که برای کدام کاربرد خاص و مشخص مناسب است.
- سخت شونده با هوا:محتوای بالای کروم موجود در این فولاد باعث می‌شود که بدون اعوجاج در معرض دمای بالا قرار گیرد.
- سخت شونده با آب:این فولاد در حین استفاده با آب سریعاً سرد می‌شود. این نوع، مقرون به صرفه ترین نوع است و برای ساخت ابزارهای رایج استفاده می‌شود.
- سخت شونده با روغن:این فولاد ابزار روغنی به شدت در برابر لغزش مقاوم است و برای تولید چاقو و قیچی از آن استفاده می‌شود.
- سرعت بالا:فولاد ابزار با سرعت بالا، بسیار ساینده و مقاوم در برابر ضربه است. در مته‌ها و ارَه‌های برقی یافت می‌شود.
- گرم کار: این فولاد می تواند گرمای شدید را تحمل کند و در آهنگری و ریخته گری از آن استفاده می‌شود.
- مقاوم در برابر ضربه: افزودن کمی کربن، سیلیسیوم و مولیبدن این فولاد را سخت می‌کند و برای ابزارهای پانچ و پرچ مناسب است.
جهت برش ورق‌های فولادی از دستگاه‌های مختلفی اشتفاده می‌شود که از متداول‌ترین و بهترین ماشین‌های مورد استفاده می‌توان به دستگاه قیچی (گیوتین) اشاره کرد. دو نوع پرکاربرد این دستگاه‌ها در صنعت عبارتند از: قیچی (گیوتین) الکترومکانیک و قیچی (گیوتین) هیدرولیک.
همچنین برای خم کردن این ورق‌ها از دستگاه پرس برک استفاده می‌شود. جهت آشنایی با دستگاه پرس برک کلیک کنید.