فولاد دقیقا چیست؟
فولاد یک آلیاژ آهن است و درصد زیادی از مواد تشکیل دهنده آن از آهن می‌باشد که با یک یا چند فلز آلیاژی ترکیب می شود تا موادی جدید با خواصی منحصربه فرد تولید کند. فولاد چهار نوع اصلی و چندین زیر گروه دارد، که خواص مختلفی دارند. خواص انواع فولاد بسته به عناصری که با آهن ترکیب می‌شوند و همچنین روش‌هایی که برای گرم کردن و خنک کردن فلز استفاده می‌شود تغییر می‌کند. در این مقاله وبسایت بایرایرانیان انواع مختلف فولاد و خواص هر نوع آن را بررسی می‌کنیم.
فولاد براساس ترکیبات تشکیل‌دهنده آن طبقه‌بندی می شود: آهن با کربن و هر تعداد عنصر دیگری برای رسیدن به یک نوع خاص فلز ذوب می شود. چهارنوع اصلی فولاد عبارتند از
- فولاد کربنی
- فولاد ضدزنگ
- فولاد آلیاژی
- فولاد ابزار
فولاد کربنی چیست؟ معرفی زیرگروه‌های آن
تمامی انواع فولاد حاوی کربن هستند، اما فولاد کربنی به دلیل عدم وجود عناصر دیگر در ترکیب خود منحصربه فرد است. اگرچه این فولاد فقط حاوی ۲ درصد کربن یا کمتر است، اما ماهیت عنصری آن فولاد کربنی را به ماده‌ای قوی و بادوام تبدیل می کند که برای استفاده‌های متعدد ایده‌آل است. سازگاری نسبی و هزینه کم فولاد کربنی آن را به گزینه ای ایده آل برای انواع پروژه های ساختمانی، چه در مقیاس بزرگ و چه در مقیاس کوچک تبدیل می کند.
فولاد کربنی گاهی اوقات با چدن اشتباه گرفته می‌شود، اما چدن حاوی 2% تا 3.5% کربن است که به آن بافت خشن و خاصیت شکننده‌تری می‌دهد. حدود 90٪ از کل انواع فولاد را فولاد کربنی تشکیل می دهد. انواع فولاد کربنی بسته به مقدار درصد کربن را می توان به سه دسته کم، متوسط و زیاد تقسیم کرد. که هرنوع استحکام و مقاومت ذاتی خود را حفظ می کنند، اما خاصیت آنها با افزایش محتوای کربن تغییر خواهد کرد.
به طور کلی، سه زیرگروه برای فولاد کربنی وجود دارد
- کربن کم با حدود 0.30 درصد کربن که رایج‌ترین و کم هزینه‌ترین نوع فولاد کربنی است که به دلیل انعطاف‌پذیری بالا در انواع سیم‌ها، پیچ‌ها و لوله‌ها از این نوع فولاد استفاده می‌شود.
- کربن متوسط با حدود 0.60 درصد کربن که به این گونه استحکام بالاتری می‌دهد و در چرخ‌دنده‌ها و خطوط راه‌آهن یافت می‌شوند.
- کربن بالا با حدود بالای 1.5 درصد کربن که اغلب برای تولید میخ‌های آجری و ابزارهای برش تیز مانند تیغه‌های ترنچر استفاده می شود.
فولاد ضد زنگ چیست؟
این نوع فولاد به دلیل نقش پررنگی که در تولید تجهیزات و لوازم پزشکی دارد شناخته شده است، اما دامنه استفاده از آن بسیار گسترده می‌باشد. کروم آلیاژی است که فولاد ضد زنگ را متمایز می‌کند و درخشش خاصی به آن می‌بخشد. کروم 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 بیش از 10.5٪ و گاهی اوقات حاوی 30٪ کروم در کاربردهای خاص است. هرچقدر درصد کروم بالاتر باشد، به طور مستقیم به خاصیت براقی و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی می‌افزاید. استفاده از انواع فولاد ضد زنگ در آشپزخانه، پزشکی و خودرو متداول است، اما فولاد ضد زنگ برای مصارف دیگری نیز بسیار ارزشمند است.
فولاد ضدزنگ به چهار زیرمجموعه گروه‌بندی می‌شود که هرکدام خاصیت متفاوتی دارند.
- آلیاژهای مارتنزیتی که در ابزار پزشکی، کارد و چنگال و انبردست به کار برده می‌شوند.
- آلیاژهای فریتی که فولادهای ارزان قیمتی با مقادیر کم کربن و نیکل هستند و به دلیل استحکام و درخشندگی بالا ناشی از کروم در خودروسازی کاربرد فراوانی دارند.
- آلیاژهای آستنیتی که دارای درصد کروم و نیکل بالاتری هستند و مقاومت آنها در برابر خوردگی را بهبود می بخشد و به دلیل راحت تمیز شدن و باداوم بودن، کاربرد گسترده‌ای در لوازم آشپزخانه دارند.
- آلیاژهای دوبلکس که ترکیبی از آلیاژهای آستنیتی و فریتی می‌باشد که دارای خواص هر دوی این آلیاژها می‌باشد و استحکامی دو برابر دارد.
فولاد آلیاژی چیست؟
فولاد آلیاژی نوعی آلیاژ آهن ذوب‌شده با چندین عنصر دیگر است که هرکدام ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند. هرچند که همه انواع فولاد آلیاژی هستند، اما کربن و کروم آلیاژهای خاصی هستند که نام آنها به نوع فلزشان نیز نسبت داده می‌شود. فولاد آلیاژی شامل طیف متنوعی از آلیاژها با خواص متفاوت است. کانتینرهای حملونقل از یک آلیاژ پیچیده با ترکیب چندین عنصر ساخته می‌شود که بسیار بادوام است.
سیلیکون اغلب به عنوان جزئی از فولاد در نظر گرفته نمی شود اما خواص مغناطیسی منحصربه فردی که دارد، آن را به یک جزء عالی برای اکثر سازه‌های ماشین آلات بزرگ تبدیل می‌کند. آلومینیوم تقریبا همه نوع کاربردی دارد که هم سبک و هم بسیار بادوام است که در مصالح ساختمانی نیز استفاده می‌شود.
برخی از عناصری که برای تولید آلیاژ با آهن و کربن ترکیب می‌شوند در فولادهای ابزار نیز یافت می‌شوند. عناصری مانند کبالت، تنگستن و مولیبدن فلزات فوق‌العاده سختی هستند که به دلیل مقاومت در برابر ضربه موردتوجه می‌باشند. انواع فولاد آلیاژی پتانسیل متنوع برای کاربردهای خاص دارند. با این حال، به‌علت کمیاب بودن عناصر ثانویه مانند کربن یا کروم، آلیاژهای خاص قیمت بالایی دارند.
برخی از رایج ترین آلیاژها شامل آلومینیوم، مس، منگنز، مولیبدن، سیلیکون و وانادیوم می‌باشند. انواع مس و آلیاژ آلومینیوم به دلیل وزن کم و خواص حرارتی بسیار محبوب هستند.
فولاد ابزار چیست؟
فولادهای ابزار کاربرد بسیار گسترده‌ای دارند و پیشرو هستند. انواع فولاد ابزار برای ماشین‌آلات تولید ابزار استفاده می شوند. تمپر کردن، فرآیند افزایش حرارت و خنک شدن سریع و سپس گرم کردن مجدد، فولاد ابزاری را ایجاد می کند که بسیار سخت و مقاوم در برابر حرارت است. فولاد ابزار به روش های مختلفی استفاده می شود تا نیازهای تولید یک ابزار خاص را به بهترین نحو برآورده کند.
عناصر اضافه شده به این فلز و خواصش مشخص می کند که برای چه کاربردی مناسب است. نام فولاد ابزار از ماهیت واقعی این فولاد گرفته شده است، زیرا اکثرا از آن برای ساخت ابزارهای فلزی مانند چکش استفاده می‌شود که معمولا از عناصری مانند کبالت، مولیبدن و تنگستن ساخته شده است که این عناصر دلیل بادوام بودن این فلز و مقاومت حرارتی پیشرفته و سایر ویژگی‌های آن می‌باشند.
درجات مختلف فولاد
انواع فولاد به دلیل خواص و کاربردهای بسیاری که دارند بسیار محبوب می‌باشند. دو سیستم درجه بندی جامع برای دسته بندی دقیق نوع خاص فولاد، حتی در زیر گروه ها ایجاد شده است. این سیستم ها در سراسر صنایع استاندارد می‌باشند تا بتوان یکپارچگی مواد را بررسی کرد.
ASTM (سیستم انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد)
طبقه‌بندی الفبایی عددی که طبقه‌بندی کلی فولاد و ویژگی های خاص آن را نشان می دهد.
SAE (سیستم انجمن مهندسان خودرو)
طبقه‌بندی عددی چهاررقمی که نوع فولاد و درصد کربن را همراه با سایر عناصر آلیاژی بررسی می‌کند. شما می توانید در همه‌جا فولاد را که به اشکال مختلف مطابق با نیازهای مختلف ساخته شده است مشاهده کنید. فولاد از اجزای ضروری بسیاری از مصالح ساختمانی، لوازم‌خانگی و حتی ابزارهایی است که برای ساخت سازه‌های دیگر استفاده می‌شوند.
با ترکیب عناصر مناسب، استفاده از فولاد تقریباً برای هر کاربردی ممکن می‌باشد. آهن و کربن فلزات همه کاره‌ای هستند که ماده‌ا‌ولیه بسیاری از سازه‌ها در شهرهای مدرن امروزی، از جمله شبکه‌های حملونقل و زیرساخت‌های مخابراتی می‌بینیم، می‌باشند. استفاده از فولاد تاریخچه‌ای طولانی دارد و با کشف راه‌های جدید برای ترکیب عناصر، استفاده از آن به ط‌ر گسترده در آینده نیز ادامه خواهد داشت.
