فولاد دسته ای از فولاد است که علاوه بر کربن، با عناصر دیگری از 1 تا 50 درصد وزنی آلیاژ می شود که برای افزایش خواص مختلف مواد استفاده می شود. [1].

این عناصر معمولاً شامل منگنز، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم، سیلیکون و بور هستند. عناصر کمتر رایج عبارتند از آلومینیوم، کبالت، مس، سریم، نیوبیم، تیتانیوم، تنگستن، قلع، روی، سرب و زیرکونیوم.

در اینجا، با این موارد آشنا خواهید شد:

• انواع فولاد آلیاژی
• خواص فولاد آلیاژی
• تولید و فرآوری فولاد آلیاژی
• کاربردها و زمینه های کاربرد فولاد آلیاژی

انواع فولاد آلیاژی

چندین زیرمجموعه فولاد آلیاژی وجود دارد. این شامل:

فولادهای کم آلیاژ معمولاً حاوی کمتر از 8 درصد وزنی عناصر غیر آهنی هستند، در حالی که فولادهای پرآلیاژ حاوی بیش از 8 درصد وزنی عناصر غیر آهنی هستند. [2]. هر دو معمولاً دارای خواص مکانیکی برتر در مقایسه با فولادهای کربنی هستند [3].

اطلاعات بیشتر در مورد انواع فولاد را اینجا بخوانید:

خواص فولاد آلیاژی

فولادهای آلیاژی می توانند دارای طیف گسترده ای از عناصر باشند که هر کدام از آنها می توانند خواص مختلف مواد مانند مقاومت مکانیکی حرارتی و خوردگی را افزایش دهند. عناصر اضافه شده در مقادیر کم کمتر از حدود 5 درصد وزنی، خواص مکانیکی را بهبود می بخشند، به عنوان مثال افزایش سختی و استحکام، در حالی که افزوده های بزرگتر تا 20 درصد وزنی، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری را در دماهای بالا یا پایین افزایش می دهند. [2].

اثرات افزودن عناصر مختلف به فولاد به همراه مقادیر معمول در کسر وزنی در جدول زیر خلاصه شده است. [2].

به طور کلی، در مقایسه با فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی می توانند استحکام، شکل پذیری و چقرمگی بیشتری از خود نشان دهند. اما معایب آن این است که فولادهای آلیاژی معمولاً قابلیت ماشین کاری، جوش پذیری و شکل پذیری کمتری دارند.

تولید و فرآوری

روش های آلیاژسازی و فرآوری فولاد آلیاژی به نتیجه مطلوب بستگی دارد. ترکیب مورد نیاز عناصر ابتدا با هم در کوره ای با دمای بیش از 1600 درجه سانتیگراد به مدت 8 تا 12 ساعت ذوب می شود. سپس فولاد در دمای بیش از 500 درجه سانتیگراد به منظور حذف ناخالصی ها و تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی آنیل می شود. [4].

در مرحله بعد، فلس آسیاب (مخلوطی از اکسیدهای آهن) که از فرآیند بازپخت حاصل می شود، قبل از تکرار فرآیند بازپخت و رسوب زدایی، با اسید هیدروفلوئوریک از سطح فولاد خارج می شود. در نهایت، فولاد ذوب شده و ریخته گری می شود تا نورد شود و به فرم نهایی تبدیل شود.

برنامه ها و نمونه ها

از آنجایی که اصطلاح فولاد آلیاژی انواع مختلفی از فولاد را در بر می گیرد، حوزه کاربرد آن گسترده است.

فولادهای کم آلیاژ به دلیل استحکام فوق العاده، ماشین کاری، مقرون به صرفه بودن و در دسترس بودن در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. آنها در وسایل نقلیه نظامی، تجهیزات ساختمانی، کشتی ها، خطوط لوله، سکوهای حفاری نفت مخازن تحت فشار و در اجزای ساختاری یافت می شوند. به عنوان مثال می توان به HY80 و HY100 اشاره کرد.

تولید فولادهای پر آلیاژ ممکن است گران باشد و پردازش آنها دشوار باشد. با این وجود، سختی، چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی، آنها را برای اجزای ساختاری، کاربردهای خودرو، پردازش شیمیایی و تجهیزات تولید برق ایده آل می کند. نمونه هایی از فولادهای پر آلیاژ شامل گریدهای HE، HF، HH، HI، HK و HL است.

[1] R. Elliott، فناوری چدن. باترورث، 1988، ص. 1

[2] JT Black و RA Kohser، مواد و فرآیندهای DeGarmo در تولید، ویرایش دوازدهم. وایلی، 2017، ص. 105

[3] “تفاوت بین فولاد کم آلیاژ و فولاد پر آلیاژ”، وبلاگ مرکز فولاد آماردیپ، 27 دسامبر 2017. [Online]. [Accessed: Oct. 10, 2018].

[4] B. Index، “فرآیند تولید فولاد آلیاژی”، علمی، 25 آوریل 2017. [Online]. موجود: https://sciencing.com/alloy-steel-manufacturing-process-7267414.html. [Accessed: Oct. 17, 2018].