۷ آلیاژ مهم فولاد را بهتر بشناسید

دسته بندی ها :
۷ آلیاژ مهم فولاد را بهتر بشناسید

فولاد چیست ؟!

فولاد یا پولاد (به انگلیسی: Steel) آلیاژی از آهن است که بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ درصد وزن آن کربن است. خواص فولاد به کمک تغییر در درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است. ( منبع ویکی پدیا )

انواع فـولاد

الف) فولاد بسیار نرم ( Mild steel )

به فولادهایی اطلاق می گردد که درصد کربن آنها تا ۰/۱۵ درصد باشد کاربرد این پولاد اغلب در میخ پرچ ها ، میخ ها ، سنجاق ها و لوله ها می باشد .

ب) فولاد نرم  (Low Carbon Steel)

به فولادهای اطلاق می شود که درصد کربن آنها تا ۳۲/۰ درصد باشد.

کاربرد این فولادها اغلب در چرخ دنده ها، شافت ها، اهرم ها، لوله ها و تیرآهن می باشد.

ج) فولاد با کربن متوسط (Medium Carbon Steel)

دارای کربن از ۳۲/۰ درصد الی ۵۵/۰ درصد می باشد و کاربردشان در میل لنگ ها، روتورها، فنرها میباشد .

د) فولاد پرکربن ( High Carbon Steel)

دارای کربن از ۵۵/۰ درصد الى ۷/۱ درصد می باشد که کاربردشان در اره ها، مته ها، تیغ های برش و فنر ها میباشد .

از مهم ترین پولاد هایی که در صنعت بکار می روند  st42 , st50 , st37 , st33 می باشند که اعداد قید که گفته شده همانطور که گفته شده معرف حداقل استحکام کششی آنها برحسب کیلوگرم بر میلی متر مربع خواهند بود . { شفت هارد و هارد کروم را در اینجا مطالعه کنید .} 

فولاد آلیاژی

 فولادهای آلیاژی پولاد هایی هستند که یک یا چند عنصر از سه عنصر اولیه ذکر شده را به مقدار زیادتری دارا بوده و یا این که محتوی عناصری دیگر از قبیل کرم، نیکل، مولیبدن، تنگستن وانادیم و یا مشابه به آنها باشند .

همان طوری که اشاره گردید مایه استحکام فولاد را کربن تشکیل می دهد و هر چه مقدار درصد کربن در فولاد زیاد باشد به همان اندازه استحکام آن بیشتر است لکن به همان نسبت نیز درجه سختی و شکنندگی آن افزایش می یابد و قابلیت جوشکاری نیز کاهش می یابد .

برای بدست آوردن قابلیت جوشکاری فولاد ها از مفهومی به نام کربن معادل استفاده میگنیم که تاثیر تمام عناصر را در تاثیر کربن در فولاد خلاصه میکند این فرمول بشرح زیر است ،این فرمول مطابق استاندارد AWS است بیان میکند اگر مقدار بدست آمده از فرمول ذیل بالاتر از ۰.۴ باشد این فولاد جوش پذیری خوبی ندارد .

 

فرمول کربن معادل

از عناصر آلیاژی برای تغییر خصوصیات مکانیکی و شیمیایی فولاد استفاده می شود تا از ویژگی و خواص آن نسبت به پولاد کربنی بیشتر شود. در حالی که عناصر آلیاژی بسیاری وجود دارد که برای دستیابی به خواص مختلف پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرند ، اما مهمترین آنها بشرح زیر هستد :

  1. کرم
  2. نیکل
  3. مولیبدن
  4. وانادیم
  5. تنگستن
  6. کبالت
  7. منگنز

الیاژهای فولاد

 

۱) آلیاژهای فـولادی کرم دار

کروم فلزی است که در ۱۸۷۵ درجه سانتی گراد ذوب شده و وزن اتمی آن ۵۲ و جزو شبکه کریستالی حالت اول می باشد. این عنصر در آهن گداخته مایع حل شده و در محلول های انجماد آهن گاما و آلفا باقی می ماند و مجاورت کربن با آن تولید کربور ساده و مضاعف آهن و کرم می کند.

 کربورهای مزبور در درجه حرارت های بالا در آهن گاما حل می شوند ولی در حرارت کمتر به حالت محلول جامد در می آید و ساختمان درونی آن را اوسـتنـیتی می کند .

کروم اضافه شده به فولاد کربن در درصد معمولاً بیشتر از ۱۱٪ باعث ایجاد فولاد ضد زنگ می شود. در این درصد و بیشتر از آن مقاومت پولاد کروم دار در برابر خوردگی بسیار بیشتر فولاد کربنی ساده میشود . فولاد کروم دار تا حد زیادی در برابر اکسید شدن مقاومت میکند زیرا ابتدا کروم اکسیده می شود و یک لایه محافظ روی پولاد تشکیل می دهد که مانع اکسید شدن بیشتر فولاد میشود .

به طور کلی اضافه کردن کرم به فولادها باعث بالا بردن درجه سختی آن شده و مقاومت در برابر زنگ زدگی را افزایش می دهد و نیز مقاومت فولاد را در برابر اثرات تباه کننده و خورنده اسیدها و قلیایی ها زیاد می کند اما قابلیت مفتول و تورق فولاد را کاهش میدهد.

فولادهای معمولی با مقادیر زیادی کروم شامل انواع فولادهای ضد زنگ ۴۳۹ ، ۳۰۹ ، ۲۲۰۵ هستند. و همچنین فولاد ابزار درجه D2 دارای مقادیر قابل توجهی کروم است .

۲) آلیاژهای فولادی نیکل دار

نیکل فلزی است که در ۱۴۵۵ درجه سانتی گراد ذوب شده دارای وزن اتمی ۵۹ و جزو شبکه کریستالی حالت دوم می باشد. این عنصر ممکن است تا ۳۵ درصد در پولادهای مختلف آلياژ گردد خواص عمده آن اضافه کردن درجه سختی و نیروی کششی فولاد است .

بدون این که خاصیت فرم پذیری آن را کاهش دهد. چنانچه مقدار نیکل از فولادها بیشتر باشد ۲۵ الی ۳۵ درصد مقاومت فولاد در مقابل زنگ زدگی افزایش خواهد یافت. با توجه به مراتب فوق اضافه کردن نیکل و کرم به فولادها می تواند اثرات مفید مضاعف به فولاد بدهد زیرا نیکل استحکام فریت را زیاد می کند و کرم قدرت کربورها را افزایش می دهد و بر حسب کمی و زیادی این دو عنصر ساختمان درونی فولاد ابتدا به حالت پرلیتی و بعداً مارتنزیتی و اوستنیتی و بالاخره به حالت سمنیتی در می آید.

از نقطه نظر خواص فیزیکی و مکانیکی فولادی که محتوی مقادیری از این دو عنصر با خواص بهتری از نظرات: حد ارتجاعی، نیروی کششی، سختی و قابلیت مفتول شدن و خواهد داشت و بهترین و مناسب ترین فلز در برابر خرده شدن و تباه شدن خواهد بود .

فولادهایی که مقادیر زیادی نیکل دارند شامل تمام پولادهای زنگ نزن آستنیتی است. فولادهای آلیاژی مانند گروههای ۲۳XX و ۲۵XX نیز مقادیر زیادی نیکل دارند.

الیاژهای فولاد

 

۳) آلیاژهای فولادی مولیبدن دار

مولیبدن فلزی است که در ۲۶۱۵ درجه سانتی گراد ذوب شده، دارای وزن اتمی ۹۶ و جزو شبکه کریستالی حالت اول می باشد. این عنصر هم در آهن آلفا و هم در آهن گاما حل می شود و تولید کربورهای مضاعف و مرکبی از قبیل Fe3M06C2 , MO2C , Fe3CMO2C مینماید و  بر حسب مقدار درصد مولیبدن این ساختمان درونی فولاد را به حالت اوستنیتی یا مارتنزیتی در می آورد.

مولیبدن مانند کروم در مقاومت در برابر خوردگی فــولاد را افزایش میدهد . مولیبدن همچنین می تواند سختی ، چقرمگی و مقاومت کششی فولاد را افزایش دهد .

افزودن مولیبدن به فولاد مقاومت آن را در برابر سایش افزایش می دهد و مقدار آن در فولادها معمولا بین ۰/۲۵الی ۵/ ۰ درصد می باشد. فولادها با مقدار قابل توجه عنصر مولیبدن به نام فولاد ابزار A شناخته میشوند .

۴) آلیاژهای فولادی وانادیم دار

وانادیم فلزی است که در ۱۷۱۰ درجه سانتی گراد ذوب شده، دارای وزن اتمی ۵۱ و جزو شبکه کریستالی حالت اول می باشد. این عنصر در آهن حل شده و با آهن آلفا و آهن گاما ترکیب محلول های جامد را می دهد.

وانادیوم اضافه شده به فولاد کربن دار سبب کنترل اندازه دانه می شود  و آن را کوچک نگه می دارد. زیرا كاربیدهای وانادیوم كه هنگام اضافه شدن وانادیوم به فولاد اضافه می شوند باعث ایجاد تشكیل دانه ها می شوند. و مانع از رشد دانه ها میشود. این ساختار دانه ظریف به افزایش شکل پذیری پولاد کمک می کند. در برخی از فولادها ، کاربیدهای تشکیل شده توسط وانادیوم می توانند سختی و استحکام فولاد را افزایش دهند.

 مقدار آن در فولادها در حدود ۰/۱۵ الى ۰/۲ درصد می باشد از این نوع فولادها معمولا برای ساختن قطعات لکوموتیوها، میل لنگ ها و غیره استفاده می شود.

پولادهای آلیــــاژی با مقادیر زیاد وانادیوم شامل فولادهای A3 ، A9 ، O1 هستند و همچنین فولاد ابزار D2 دارای مقدار زیادی وانادیوم است. فولادهای مانند M390 و VG 10 که فولاد های مورد استفاده در ساخت تیغه هستند دارای مقادیر نسبتاً بالایی از وانادیوم هستند.

الیاژهای فولاد

 

۵) آلیاژهای فولادی تنگستن دار

تنگستن فلزی است که در ۳۴۱۰ درجه سانتی گراد ذوب شده و دارای وزن اتمی ۱۸۴ و جزو شبکه کریستالی حالت اول می باشد. این عنصر در آهن گاما حل می شود اما در آهن آلفا بصورت محلول جامد باقی می ماند.

بطور کلی اضافه نمودن تنگستن به فولاد باعث افزایش قابل ملاحظه سختی و خاصیت برندگی آن می گردد از این نوع فولاد برای ساختن ابزارهای برنده نظير مته ها، قلم های تراش و امثال آنها استفاده می کنند از طرف دیگر خاصیت فولادهای پرکربن را پایدار و ثابت نگه می دارد لذا از این نوع پولاد می توان آهن ربایی که هیچ وقت خاصیت خود را از دست نمی دهند ساخت.

الیاژهای فولاد

 

۶) آلیاژهای فولادی کبالت دار

کبالت فلزی است که در ۱۴۹۵ درجه سانتی گراد ذوب شده دارای وزن اتمی ۵۹ و جزو شبکه کریستالی حالت اول می باشد. عمل اصلی آن در فولاد برای جلوگیری از به وجود آمدن ذرات اوستنیت می باشد بدین معنی که سختی فولاد را در حرارت قرمز حفظ کرده و نتیجتا از این نوع فولاد در ساختن ابزارهای تندبر استفاده می گردد معمولاً برای افزایش قابل ملاحظه سختی فولاد کبالت را به همراه تنگستن شکستن به فولاد اضافه می نمایند.

۷) آلیاژهای فولادی منگنز دار

منگنز فلزی است که ۱۲۴۰ درجه سانتی گراد ذوب شده دارای وزن اتمی ۹/۵۴ و جزو شبکه کریستالی حالت سوم میباشد ، اضافه کردن این عنصر به فولاد برای جلوگیری از تشکیل ذرات اوستنیت بوده و نیز کمک موثری به حالت فرم پذیری فولاد می نماید .

منگنز اضافه شده به فولاد کربن دار سبب کمک به فرآیند عملیات حرارتی میشود. هنگامی که فــولادها را کوینچ میکنم تا سختی و استحکام آن افزایش پیدا کند باید انجام این فرآیند سریع انجام شود. و اگر سرعت انجام این فرآیند از حد مشخصی سریع تر باشد باعث بی ثبات شدن فرآیند میشود . افزودن منگنز سبب میشود تا سختی و استحکام به حد مورد نظر برسد بدون اینکه  از حد سرعت مجاز کوینچ کردن عبور کنیم .

فولادهایی با مقادیر بالای منگنز شامل A10 ، A4 و همچنین فولادهای ابزار O2 هستند. فولاد ضد زنگ ۲۰۱ نیز نسبتاً دارای مقدار زیادی منگنز است  .

الیاژهای فولاد

امتیاز دادن به مطلب
  • امتیاز از نظر مفید بودن مطلب
  • امتیاز از نظر جامع بودن مطلب
  • امتیاز از نظر رعایت نکات نگارشی متن
به طور کلی
4
برچسب ها :

مطالب مرتبط

نظرات شما

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

یازده − شش =

  1. رضا تقی پور گفت:

    عالی فولاد ضد زنگ ۳۰۴ ترکیباتش به چه صورت است


Warning: array_filter() expects parameter 1 to be array, null given in /home/sanati/domains/123sanat.com/public_html/wp-content/plugins/float-menu-pro/public/partials/public.php on line 9