فولاد یا همان آهن از عناصر فراوان در هسته و پوسته زمین است و به عنوان یکی از پرکاربرد ترین و فراوان ترین عناصر در جهان مورد استفاده انسان است. آهن فلزی با رنگ خاکستری است که در معادن به صورت ترکیب با عناصر دیگر یافت می شود.
آهن خالص را نمی توان در صنعت بکار برد، به همین دلیل از آلیاژ های متفاوت آن استفاده می شود. از مهم ترین این آلیاژ ها فولاد نام است. که سالیانه میلیون ها تن از آن در جهان تولید می شود و در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد از ترکیب آهن و کربن به نسبت خاص ایجاد می شود و مقاومت آن نسبت به آهن بیشتر است، چون وقتی کربن به آهن افزوده می شود استحکام و دوام آن را بالا می برد و انعطاف پذیری و شکنندگی آن را کم می کند. افزودن عناصر دیگر به فولاد خواص مختلفی به آن می بخشد، مثلاً کروم و نیکل، فولاد را ضد زنگ می کنند، منگنز سختی فولاد را بالا می برد, نیکل مانع از خوردگی فولاد می شود و تنگستن استحکام فولاد را افزایش می دهد.
با توجه این نکته تقسیم بندی فولاد از میزان کربنی که با آن ترکیب شده است بررسی خواهیم کرد.
تقسم بندی فولاد از نظر میزان کربن
از نظر میزان کربن به کار رفته در آنها به سه دسته زیر تقسیم می شوند:
کم کربن
فولاد کم کربن به فولادی که از ترکیب آهن با کربن به اندازه ۰/۲۵٪ از وزن آن است. هر چه کربن به کار رفته در فولاد کمتر باشد، خاصیت جوش پذیری فولاد بیشتر است، به همین دلیل فولاد کم کربن از قابلیت جوشکاری و ماشین کاری بسیار خوبی برخوردار است و لحیم کاری آن نیز به آسانی انجام می شود.
تولید فولاد با کربن کم راحت است و پیچیدگی خاصی ندارد، به این خاطر این نوع فولاد در مقایسه با سایر فولاد ها به میزان بیشتری تولید می شود. از فولاد کم کربن در موارد زیر استفاده می شود
- ساخت سازه های فلزی
- لوله سازی
- صنایع خودروسازی
کربن متوسط
با توجه به نام گذاری این فولاد حتما حدس می زنید از کربن در این نوع فولاد به میزان بیشتری استفاده شده است این رقم حدود ۰/۲۵ تا ۰/۶۵ است. استحکام آن متوسط و قابلیت اجرای عملیات حرارتی بر روی آن نیز کم است. از فولاد کربن متوسط در موارد زیر استفاده می شود
- تولید چرخ دنده
- ریل راه آهن
- پیچ و اتصال ها
- میل لنگ خودرو
پر کربن
با توجه به تعریف دو نوع فولاد قبل احتمالا حدس زده اید در فولاد پرکربن وزن کربن به کار رفته بشتر است یعنی حدود ۰/۶ تا ۱/۴ درصد است. فولاد پرکربن را می توان سخت ترین و بادوام ترین نوع فولاد در بین فولاد های غیر آلیاژی نامید.
این فولاد دارای مقاومت بالایی نسبت به سایش است، به همین دلیل یکی از کاربرد های متداول آن تیغه های برش است. قابلیت جوش پذیری فولاد پر کربن به دلیل وجود کربن بالا بسیار کم است. این فولاد در موارد زیر مورد استفاده قرار میگیرد
- انواع فنر
- تیغه
- تیغه اره
دسته بندی از لحاظ کاربرد
ضد مغناطیس
فولاد ضد مغناطیس در ساختار خود به میزان قابل توجهی منگنز دارد. از جمله موارد استفاده از این فولاد می توانموارد زیر اشاره کرد
- ظروف دکوراتیو
- ظروف غذاخوری
- قطب نما
- قاب ساعت
ضد زنگ
مقاومت فولاد ضد زنگ در شرایط متغیر جوی و آب و هوای مرطوب بسیار بالا است و دچار خوردگی و زنگ زدگی نمی شود. علاوه بر محیط های مرطوب، مقاومت این فولاد در برابر مواد اسیدی، بازی و یا عوامل خورنده نیز بالا است.
وجود عناصری مانند مولیبدن، کروم و نیکل مانع از خوردگی این فولاد در محیط های خورنده می شود. برخی از فولادهای ضد زنگ به فولادهای نسوز معروف هستند زیرا وجود کروم باعث می شود خواص مکانیکی و مقاومت آنها در حرارت های بالا حفظ شود. از این فولاد در ساخت کوره های حرارتی و بویلرها استفاده می شود.
فولاد ساختمانی
فولاد ساختمانی با درجه کیفیت ۱، ۲ و ۳ است که در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. از فولاد ساختمانی برای ساخت موارد زیر استفاده می شود
- اسکلت فلزی
- نرده
- توری
- جرثقیل
فولاد فنر
فولاد مورد استفاده در فنر باید دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر ارتعاش و سایش باشد و علی رغم مقاومت کششی بالا، در این نوع فولاد خاصیت الاستیسیته به دلیل وجود سیلیسیم بالا است.
نیتروژنه
فولاد نیتروژنه یا فولاد ازته شده با ترکیب عناصر کروم، مولیبدن و آلومینیوم تولید می شود. میزان جذب ازت در فولادی که با ترکیب این عناصر بالا بوده و می توان سطح آن را با جذب ازت سخت تر نمود. فولاد نیتروژنه در ساخت قطعات توربین و سوپاپ خودرو سواری کاربرد دارد.
جوشکاری
این فولاد مناسب جوشکاری است و در تولید موارد زیر مورد استفاده قرار میگیرد
- اگزوز
- شاسی خودرو
- تاسیسات نقاله
فولاد بهسازی شونده
این فولاد در ساخت قطعاتی که در برابر ضربه قرار دارند مورد استفاده قرار میگیرد مانند
- میل گاردان
- میل لنگ
فولاد کربوریزه
برای ساخت قطعاتی نظیر چرخ دنده، مفصل، پین، وسایل اندازه گیری و … که مغزی نرم اما سطحی سخت دارند مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد ورق
فولاد ورق از پرکاربرد ترین ها در صنایع است و در چهار دسته ورق فولادی ظریف، متوسط، خشن و ورق های دیگ سازی در بازار عرضه می شود. ورق ظریف، متوسط و خشن در ساخت تسمه و ورق دیگ سازی در ساخت تاسیسات دیگ بخار و مخازن تحت فشار کاربرد دارند.
فولاد ابزار
این فولاد در ساخت ابزارهایی مانند قیچی، چکش، مته و سنبه ماتریس مورد استفاده قرارا میگیرد. قابلیت برش و سختی از جمله ویژگی لازم در این نوع فولاد است. در ساخت این فولاد از عناصری نظیر کروم، وانادیوم، نیکل، مولیبدن و تنگستن استفاده می شود.
