فولاد: ترکیب، خواص، انواع و کاربردها. ترکیب فولاد ضد زنگ

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

بسیاری از مردم می دانند که فولاد محصولی است که در فرآیند ذوب عناصر دیگر به دست می آید. اما چی؟ در فولاد چیست؟ امروزه این ماده یک آلیاژ قابل تغییر شکل آهن با کربن (مقدار آن 2.14 درصد) و همچنین نسبت کمی از عناصر دیگر است.

اطلاعات عمومی

شایان ذکر است که فولاد آلیاژی است که دقیقاً تا ۲،۱۴ درصد کربن در ترکیب خود دارد. آلیاژی که حاوی بیش از 2.14 درصد کربن است قبلاً چدن نامیده می شود.

مشخص است که ترکیب فولاد کربنی و فولاد معمولی یکسان نیست. اگر بستر معمولی شامل کربن و سایر اجزای آلیاژی (بهبود) باشد، در این صورت هیچ عنصر آلیاژی در محصول کربنی وجود ندارد. اگر در مورد فولاد آلیاژی صحبت کنیم، ترکیب آن بسیار غنی تر است. به منظور بهبود عملکرد این ماده عناصری مانند کروم، نیکل، مو، وو، وی، آل، ب، تیتانیم و غیره به ترکیب آن افزوده می شود که ذکر این نکته ضروری است که بهترین خواص این ماده عبارتند از دقیقاً با افزودن کمپلکس های آلیاژی، نه یک یا دو ماده، فراهم می شود.

طبقه بندی

خرج کنیدطبقه بندی مطالب مورد نظر ما می تواند بر اساس چندین شاخص باشد:

• نخستین شاخص ترکیب شیمیایی فولاد است.
• دومین ریزساختار است که آن هم بسیار مهم است.
• البته فولادها در کیفیت و روش تولید متفاوت هستند.
• همچنین هر نوع فولاد کاربرد خاص خود را دارد.

با جزئیات بیشتر، ترکیب را می توان با استفاده از مثال ترکیب شیمیایی در نظر گرفت. بر این اساس، دو نوع دیگر متمایز می شوند - فولادهای آلیاژی و کربنی.

در بین فولادهای کربنی سه نوع وجود دارد که تفاوت اصلی آنها در محتوای کمی کربن است. اگر ماده حاوی کمتر از 0.3 درصد کربن باشد، آن را به عنوان کم کربن طبقه بندی می کنند. محتوای این ماده در منطقه از 0.3% تا 0.7% محصول نهایی را به رده فولادهای کربن متوسط تبدیل می کند. اگر آلیاژ حاوی بیش از 0.7 درصد کربن باشد، فولاد به عنوان پرکربن طبقه‌بندی می‌شود.

در مورد فولادهای آلیاژی، همه چیز تقریباً یکسان است. اگر ترکیب مواد حاوی کمتر از 2.5٪ عناصر آلیاژی باشد، آن را کم آلیاژ، از 2.5٪ تا 10٪ - آلیاژ متوسط، و از 10٪ به بالا - با آلیاژ بالا در نظر گرفته می شود.

ریزساختار

ریزساختار فولاد بسته به شرایط آن متفاوت است. اگر آلیاژ آنیل شود، ساختار آن به کاربید، فریت، آستنیت و غیره تقسیم می شود. با ریزساختار نرمال شده ماده، محصول می تواند پرلیتی، مارتنزیتی یا آستنیتی باشد.

ترکیب و خواص فولاد تعیین می کند که آیا یک محصول به یکی از این سه کلاس تعلق دارد یا خیر. فولادهای کم آلیاژ و کربن دار کلاس پرلیتی، فولادهای متوسط مارتنزیتی هستند و محتوای بالای عناصر آلیاژی یا کربن آنها را به دسته فولادهای آستنیتی تبدیل می کند.

تولید و کیفیت

توجه به این نکته ضروری است که آلیاژی مانند فولاد ممکن است حاوی عناصر منفی باشد که محتوای بالای آنها عملکرد محصول را بدتر می کند. این مواد شامل گوگرد و فسفر است. بسته به محتوای این دو عنصر، ترکیب و انواع فولاد به چهار دسته زیر تقسیم می شود:

• فولاد خصوصی. این یک آلیاژ با کیفیت معمولی است که حاوی حداکثر 0.06٪ گوگرد و تا 0.07٪ فسفر است.
• کیفیت. محتوای مواد فوق در این فولادها به 0.04% گوگرد و 0.035% فسفر کاهش می یابد.
• کیفیت بالا. فقط تا 0.025% گوگرد و فسفر دارد.
• بالاترین آلیاژ اگر درصد گوگرد بیشتر از ۰.۰۱۵ و فسفر بیشتر از ۰.۰۲۵٪ نباشد، بالاترین کیفیت را به خود اختصاص می‌دهد.

اگر در مورد فرآیند تولید یک آلیاژ معمولی صحبت کنیم، اغلب آن را در کوره های اجاق باز یا در مبدل های Bessmerov، Thomas به دست می آورند. این محصول در شمش های بزرگ ریخته می شود. درک این نکته مهم است که ترکیب فولاد، ساختار آن، و همچنین ویژگی های کیفی و خواص آن دقیقاً با روش ساخت آن تعیین می شود.

برای به دست آوردن فولاد با کیفیت بالا نیز استفاده می شودبا این حال، در کوره های اجاق باز، فرآیند ذوب برای به دست آوردن یک محصول با کیفیت، سخت تر است.

ذوب فولادهای مرغوب فقط در کوره های الکتریکی انجام می شود. این به این دلیل است که استفاده از این نوع تجهیزات صنعتی تقریباً حداقل محتوای افزودنی های غیرفلزی را تضمین می کند، یعنی درصد گوگرد و فسفر را کاهش می دهد.

برای به دست آوردن آلیاژی با کیفیت بالا، به روش ذوب مجدد الکتروسرباره متوسل می شوند. تولید این محصول فقط در کوره های برقی امکان پذیر است. پس از پایان فرآیند تولید، این فولادها همیشه فقط به صورت آلیاژی به دست می آیند.

انواع آلیاژها بر اساس کاربرد

طبعاً تغییر در ترکیب فولاد به شدت بر عملکرد این ماده تأثیر می گذارد، به این معنی که دامنه استفاده از آن نیز در حال تغییر است. فولادهای سازه ای وجود دارند که می توانند در ساخت و ساز، شکل دهی سرد، سخت شدن بدنه، قابل اعتدال، استحکام بالا و غیره استفاده شوند.

اگر در مورد فولادهای ساختمانی صحبت کنیم، آنها اغلب شامل آلیاژهای کربن متوسط و همچنین آلیاژهای کم هستند. از آنجایی که عمدتاً برای ساخت و ساز ساختمان ها استفاده می شوند، مهمترین ویژگی برای آنها جوش پذیری خوب است. فولاد سخت شده بیشتر برای قطعات مختلف استفاده می شود که هدف اصلی آنها کار در شرایط سایش سطحی و بارگذاری دینامیکی است.

سایر فولادها

به سایر انواع فولاد را می توان نسبت داد بهبود یافته است. این نوع آلیاژ فقط پس از عملیات حرارتی استفاده می شود. آلیاژ برای خاموش شدن در معرض دماهای بالا قرار می گیرد و سپس در هر محیطی در معرض حرارت قرار می گیرد.

نوع فولادهای پرمقاومت شامل آنهایی است که پس از انتخاب ترکیب شیمیایی و همچنین پس از انجام عملیات حرارتی، استحکام تقریباً به حداکثر می رسد، یعنی تقریباً دو برابر استحکام معمول. نوع این محصول.

فولادهای فنری نیز قابل تشخیص هستند. این آلیاژی است که در نتیجه تولید آن بهترین کیفیت را از نظر حد الاستیک، مقاومت در برابر بار و خستگی دریافت کرده است.

ترکیب فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ از نوع آلیاژی است. خاصیت اصلی آن مقاومت در برابر خوردگی بالا است که با افزودن عنصری مانند کروم به ترکیب آلیاژ حاصل می شود. در برخی موارد نیکل، وانادیم یا منگنز ممکن است به جای کروم استفاده شود. شایان ذکر است که با ذوب مواد و افزودن عناصر لازم به آن می توان خواص یکی از سه گرید فولاد ضد زنگ را به دست آورد.

ترکیب این نوع آلیاژها البته متفاوت است. ساده ترین آنها آلیاژهای معمولی با افزایش مقاومت در برابر خوردگی 08 X 13 و 12 X 13 هستند. دو نوع بعدی این آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی نه تنها در دمای معمولی بلکه در دماهای بالا نیز باید مقاومت بالایی داشته باشند.