۱۴۰۴ ۰۹ ۱۷
۰ دیدگاه
10 دقیقه
نویسنده: کیمیا حسینی
مطالب مرتبط
این مطلب تگ ندارد.
مطلب مفیدی بود
چاپ مطلب
اشتراک گذاری مطلب
اگر همین الان به اطراف خود نگاه کنید، احتمالا دهها وسیله را میبینید که بدون وجود یک متریال خاص، وجود نداشتند. از اسکلت ساختمانی که در آن نشستهاید و حتی بدنهی خودرویی که سوار میشوید، یا قاشق و چنگالی که با آن غذا میخورید؛ همه به فولاد وابسته هستند. اما فولاد چیست؟ چرا تا این حد در زندگی ما نفوذ کرده و چه تفاوتی با آهن معمولی دارد؟ انواع مختلف فولاد کدامند؟
اگر بخواهیم به سادهترین شکل ممکن توضیح دهیم، فولاد (Steel) یک آلیاژ است. شاید بپرسید آلیاژ یعنی چه؟ آلیاژ فولاد، ترکیبی از آهن و کربن است. میدانیم که آهن خالص، به تنهایی نرم بوده و استحکام کافی برای تحمل بارهای سنگین را ندارد. برای اینکه آهن را به مادهای سرسخت و مقاوم تبدیل کنیم، به آن کربن (Carbon) اضافه میکنیم. پس فولاد، آلیاژی است که از ترکیب اصلی آهن و کربن (معمولا بین ۰.۰۰۲ تا ۲.۱ درصد وزن) ساخته شده است.
البته، اگرچه کربن نقش اصلی را در ترکیب شیمیایی فولاد دارد، اما عناصر دیگری مثل منگنز، کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم را نیز به این ترکیبات اضافه میکنند تا خواص خاصی مثل ضدزنگ بودن، مقاومت در برابر حرارت یا انعطافپذیری را در آن ایجاد کنند.
آهن (Fe) در طبیعت بسیار واکنشپذیر است و به سرعت با اکسیژن ترکیب میشود (زنگ میزند). علاوهبراین، ساختار کریستالی آهن خالص به گونهای است که اتمها بهراحتی روی هم میلغزند، که این یعنی فلز نرم است. وقتی اتمهای کربن که کوچکتر هستند وارد شبکه کریستالی آهن میشوند، جلوی این لغزش را میگیرند. به همین خاطر، فولاد به مراتب سختتر و قویتر از آهن است.
بسیاری از مردم واژهی آهن و فولاد را به جای هم استفاده میکنند، اما این دو، از نظر فنی کاملا متفاوتاند.
بسته به اینکه چه عناصری و با چه درصدی به آهن اضافه شوند، هزاران نوع فولاد با خواص متفاوت به وجود میآید. برای اینکه سردرگم نشویم، انجمن آهن و فولاد آمریکا (AISI) انواع فولادها را به چهار دسته اصلی تقسیم کرده است که شامل:
این گروه،حدود 90 درصد از تولید فولاد جهان را تشکیل میدهد. در اینجا، عنصر آلیاژی اصلی فقط کربن است و مقدار سایر عناصر بسیار ناچیز است. فولاد کربنی خود به سه زیرمجموعه تقسیم میشود:
فولاد کمکربن، در ترکیبات خود کمتر از 0.3 درصد کربن دارد. این فولاد نرم است، انعطافپذیری بالایی دارد و بهراحتی جوش میخورد. بدنه خودروها، تیرآهنهای ساختمانی (مانند تیرآهن I)، سیمها و لولهها، برخی از کاربردهای این گروه هستند. همچنین، بهخاطر قیمت پایین و شکلپذیری عالی، پرمصرفترین نوع محسوب میشوند.
فولاد کربن متوسط، بین 0.3 تا 0.6 درصد کربن دارد که این رنج، تعادل خیلی خوبی بین استحکام و انعطافپذیری برقرار میکند. علاوهبرآن، برای سختکاری حرارتی بسیار مناسب است. از کاربردهای آنها هم میتوان به قطعات ماشینآلات، محورها (اکسل)، چرخدندهها و ریلهای راهآهن اشاره کرد.
به فولادهایی که بیش از 0.6 درصد کربن داشته باشند، فولاد پرکربن میگویند. بسیار سخت و محکم هستند اما در عوض شکننده بوده و انعطافپذیری کمی دارند. همچنین، جوشکاری آنها دشوار است. این دسته، در فنرها، سیمهای بکسل بسیار قوی، ابزارهای برش و تیغهها کاربرد دارند.
در این فولادها، عناصری مثل منگنز، سیلیکون، نیکل، تیتانیوم، مس، کروم و آلومینیوم با درصدهای متفاوتی اضافه میشوند. هر عنصر شیمیایی در ترکیبات فولاد آلیاژی، خواصی به آن اضافه میکند. برای مثال:
شاید معروفترین نوع فولاد برای عموم مردم، فولاد ضدزنگ یا همان استنلس استیل باشد. فولاد ضدزنگ، حداقل 10.5 تا 20 درصد کروم دارد. وقتی کروم در سطح فولاد با اکسیژن هوا تماس پیدا میکند، یک لایه اکسید کروم بسیار نازک و نامرئی روی سطح ایجاد میکند. این لایه مانند یک پوست محافظ عمل کرده و مانع از نفوذ اکسیژن به لایههای زیرین و زنگ زدن آهن میشود. حتی اگر روی سطح خط بیفتد، این لایه خود را ترمیم میکند.
فولادهای ضدزنگ نیز انواع مختلفی دارند:
فولاد ابزار، برای ساخت ابزارآلات استفاده میشود. زیرا، سختی بسیار زیاد، مقاومت در برابر سایش و توانایی حفظ لبهی تیز در دماهای بالا از خصوصیات این فولادهاست. از دلایل ایجاد این خصوصیات این است که در ترکیب شیمیایی آنها، مقادیر زیادی تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیوم استفاده میشود. از همینرو، در ساخت متهها، قالبهای تزریق پلاستیک، ابزارهای تراشکاری و چکشها مورد استفاده قرار میگیرند.
فرآیند تولید فولاد بیشتر به دو روش انجام میشود:
این روش سنتی تولید فولاد است. در کوره بلند، سنگ آهن (Iron Ore) به همراه کک (نوعی زغال سنگ فرآوری شده) و سنگ آهک از بالا وارد کوره میشوند. هوای داغ از پایین دمیده میشود. واکنش شیمیایی باعث میشود اکسیژن از سنگ آهن جدا شده و آهن مذاب (چدن خام) تولید شود. این آهن ناخالصی زیادی دارد و در مرحله بعد با دمیدن اکسیژن خالص، کربن اضافی آن سوزانده میشود تا به فولاد تبدیل شود.
این روش مدرنتر است و بیشتر برای بازیافت قراضههای آهن استفاده میشود. در این روش، قراضههای فولادی وارد کوره شده و الکترودهای غولپیکر کربنی با ایجاد قوس الکتریکی (شبیه رعد و برق)، دمایی وحشتناک ایجاد کرده و فلزات را ذوب میکنند. این روش دوستدار محیط زیستتر است زیرا از ضایعات استفاده میکند.
وقتی میخواهید فولاد بخرید، نمیتوانید فقط بگویید فولاد میخواهم، زیرا هر گرید، با گرید دیگر متفاوت است. از طرفی، هر گرید اسم مشخصی دارد و برای نامگذاری گریدها از استانداردهای بینالمللی فولاد استفاده میشود. معروفترین آنها عبارتند از:
ASTM: استاندارد آمریکا که بیشتر در صنعت ساختمان و لوله کاربرد دارد.
DIN: استاندارد آلمان که در ایران بسیار رایج است (مثل فولاد St37 یا St52).
AISI/SAE: استانداردی که با کدهای چهار رقمی (مثل 1045) نوع فولاد و درصد کربن آن را مشخص میکند.
کاربردهای فولاد در صنایع مختلف شامل:
اکنون جهان به سمت کاهش کربن پیش میرود و صنعت فولاد نیز از این قاعده جدا نیست. تولید سنتی فولاد دیاکسید کربن زیادی تولید میکند. اما خبر خوب این است که فناوریهای جدیدی مانند فولاد سبز در راه هستند. در این روشها، به جای استفاده از زغال سنگ برای احیای آهن، از هیدروژن استفاده میشود که خروجی آن به جای گاز گلخانهای، بخار آب است.
چه مهندس باشید، چه دانشجو و چه فردی کنجکاو، امیدواریم این مقاله توانسته باشد دیدگاه شما را نسبت به این آلیاژ باز کند. دفعه بعد که از روی یک پل رد میشوید یا درب یخچال را باز میکنید، به یاد داشته باشید که پشت این سادگی، قرنها دانش متالورژی و مهندسی فولاد نهفته است. همچنین، شما میتوانید برای استعلام قیمت فولاد آلیاژی یا مشاوره تخصصی در این رابطه، با کارشناسان ما تماس بگیرید.
۰نظر ارسال شده است
نظر خود را در مورد مطلب فولاد چیست؟ بنویسید
کلیه حقوق این وب سایت متعلق به گروه میهن فولاد است
