انواع فولاد آلیاژی

فولاد های آلیاژی با ترکیب چند عناصر مانند: منگنز، کروم، وانادیوم، نیکل، مولیبدن، کبالت و کروم- وانادیوم ساخته می شوند. این فلزات برای ایجاد خواص خاصی که به طور کلی در فولاد یافت نمی شوند، اضافه می شوند. عناصر با نسبت های مختلف ترکیب و باعث افزایش سختی، افزایش مقاومت، افزایش استحکام، بهبود شکل پذیری به خود می گیرد. فولاد آلیاژی دو نوع فولاد پر آلیاژ و فولاد کم آلیاژ تقسیم می شوند.

فولاد آلیاژی چیست؟

فولاد آلیاژی نوعی فلز است که با ترکیب فولاد با عناصر دیگر مانند: کروم، نیکل و مولیبدن ساخته می شود. یک آلیاژ که ترکیبی از دو تا چند عنصر که حداقل یکی از آن ها فلز می باشد، زمانی که فلزات با غیر فلزات مانند: کربن و فسفر مخلوط می شوند، این ترکیبات خواص فلز را افزایش می دهد و مزایای بسیاری از جمله: مقاومت در برابر خوردگی، استحکام بیشتر و سختی بیشتر را ارائه می دهد.

فولاد آلیاژی از آهن و کربن، اگرچه فولاد کربنی از نظر فنی یک آلیاژ است اما به صورت جداگانه طبقه بندی می شود، زیرا آهن درصد کمی کربن به عنوان عنصر کلیدی می باشد. با افزایش کربن در فولاد، این فلز قوی تر، سخت تر و در برابر سایش مقاوم تر می شود اما قابلیت جوش کاری، شکل پذیری و ماشین کاری کاهش می یابد. هنگامی که عناصر آلیاژی اضافی از جمله: کروم و نیکل با فولاد کربنی مخلوط می شوند، آلیاژ های فولادی با خواص مکانیکی جدید و بهبود یافته تولید می شوند.

بیشتر بخوانید: فنس الکتریکی چیست و چگونه کار می کند؟

عناصر فولاد آلیاژی

عناصر رایجی از جمله: منگنز، کروم، وانادیوم، نیکل، مولیبدن، کبالت و کروم- وانادیوم به فولاد اضافه و ترکیب می شوند و برای کاربرد های خاص مانند: استحکام بیشتر، مقاوم در برابر خوردگی و حرارت استفاده می شود، در این قسمت برخی از رایج ترین عناصر آلیاژی، اثرات آن ها و کاربرد هایی مثل: استفاده در صنعت، فضا، ساختن پل، برای ساختن نرده حصار و ماشین آلات و توربین های گازی  گفته شده است:

منگنز

عنصر آلیاژی منگنز از افزودن مقداری گوگرد و فسفر ساخته می شود و شکنندگی فولاد را کاهش می دهد، همچنین شکل دهی آن را آسان تر می کند. سختی و استحکام را بهبود می بخشد و توانایی فولاد را در مقاومت برابر ضربات افزایش می دهد. در ریل های راه آهن و ماشین آلات، در تولید فولاد های کم آلیاژ با استحکام بالا مورد استفاده قرار می گیرد و به دلیل استحکام عالی به مقاومت سایشی بالا شناخته شده است.

کروم

عنصر آلیاژی کروم مقدار کمی 0.05 تا 2 درصد سختی فولاد را افزایش می دهد و مقدار زیاد 4 تا 18 درصد  آن مقاومت در برابر خوردگی را بیشتر می کند و به همین دلیل جز کلیدی فولاد ضد زنگ است، در فولاد ضد زنگ، فولاد های ابزاری و قطعات خودرو استفاده می شود و همچنین به ایجاد موادی کمک می کند که می توانند در برابر محیط های سخت و کاربردی پرفشار مقاومت می کند.

وانادیوم

حتی 0.15 درصد وانادیوم می تواند به طور قابل توجهی استحکام، مقاومت در برابر حرارت و ساختار کلی را افزایش دهد و در عین حال شکل پذیری را حفظ کند. در تولید فولادهای با استحکام بالا، فولاد های ابزار و در  صنعت خودرو برای ساخت قطعاتی که نیاز به مقاومت سایشی بالا دارند، استفاده می شود.

نیکل

افزودن 5 درصد نیکل استحکام فولاد را در دمای بالا و پایین افزایش می دهد و در سطوح بالاتر از 12 درصد مقاومت عالی در رابر خوردگی، افزایش چقرمگی و مقاوم در برابر ضربه ها  ایجاد می شود. معمولا در هوا فضا، تجهیزات برودتی و کارخانه های فرآوری شیمیایی یافت می شود. فولاد های حاوی نیکل همچنین در ساخت انواع خاصی از فولاد ضد زنگ استفاده می شود.

تنگستن

مقاومت حرارتی را بهبود می بخشد، نقطه ذوب فولاد را بالا می برد و ساختار کلی آن را تقویت می کند. در فولادهای ابزار تندبر، سوپر آلیاژ ها و در ساخت ابزار های برس و تجهیزاتی که نیاز به مقاومت حرارتی بالا دارند، مورد استفاده قرار می گیرد.

کبالت

کبالت سختی و استحکام را در دمای بالا افزایش می دهد و مقاومت در برابر سایش را بهبود می بخشد. در فولاد های پر سرعت و سوپر آلیاژهای مورد استفاده در موتورهای جت و توربین های گازی یافت می شود.

مولیبدن

این آلیاژ استحکام را افزایش می دهد و در برابر گرما و ضربه مقاومت را بیشتر می کند و مقاومت را در برابر خوردگی را بهبود می بخشد. ضروری در فولاد های ابزار با سرعت بالا، سوپر آلیاژ های مورد استفاده در موتور های جت و فولاد سازه ای برای ساختمان ها و پل ها استفاده می شود.

سیلیکون

سیلیکون استحکام و سختی را افزایش می دهد و خواص مغناطیسی را بهبود می بخشد و مقاومت در برابر اکسیداسیون را افزایش می دهد همچنین در فولاد های الکترونیکی، فولاد های فنری و هسته های ترانسفورماتور استفاده می شود و در تولید ترانسفورماتور و موتور های الکتریکی ضروری است.

مس

مقاومت در برابر خوردگی را به ویژه در محیط های دریایی بهبود می بخشد. مس همچنین استحکام و قابلیت کار فولاد را افزایش می دهد. مغپعمولا در فولاد های مقاوم در برابر هوازدگی که مقاومت در برابر خوردگی اتمسفری مهم است و در ساخت پل ها و سازه های فضایی باز استفاده می شود.

کروم- وانادیوم

استحکام کششی را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد، خم کردن و برش را آسان کرده است. در مقابل عوامل های مخرب از جمله: حرارت بالا، ضربه و پیچ و خم مقام می باشد، نوع طبیعی آن در ماده معدنی و ذخایر نفتی وجود دارد و مهم ترین کاربرد آن روکش در ابزارآلات برای جلوگیری کردن از خوردگی و مقاومت مورد استفاده قرار می گیرد.

بیشتر بخوانید: راه های نگهداری و حفاظت از سازه های فولادی

انواع فولاد آلیاژی

فولاد آلیاژی با مخلوط کردن فولاد با تعدادی عنصر دیگر برای ایجاد خواص و ویژگی های جدید ساخته می شود. این فولاد ها بر اساس میزان استفاده از هر عناصر در ساخت فولاد آلیاژی که می تواند از 1 تا 50 درصد باشد. به دو نوع فولاد پر آلیاژ و فولاد کم آلیاژ تقسیم می شود، که در ادامه به آن ها می پردازیم:

فولاد پر آلیاژ

در فولاد پر آلیاژ عناصر زیادی دارد که آن را قوی تر می کند. بیشتر فولادهای پر آلیاژ فولاد ضد زنگ هستند و جز فلزات ضد زنگ محسوب می شوند که می توانند تا 12 درصد کروم در خود داشته باشند. لایه ای پنهان از اکسید می باشد که کروم در قسمت بیرونی فولاد ایجاد می کند. مقدار زیاد کروم فولاد را برای مدت طولانی در برابر فرسایش محافظت می کند. این آلیاژ کمی گران تر از فولاد کم آلیاژ می باشد به همین دلیل بیشتر در خودرو ها و ماشین آلات صنعتی استفاده می شود.

فولاد کم آلیاژ

بین 1 تا 5 درصد عناصر آلیاژی دارد که کمتر از فولاد پر آلیاژ است. بسته به آلیاژ این فولاد استحکام متفاوتی دارد و می تواند برای موارد مختلف مورد استفاده قرار گیرد. همچنین این نوع آلیاژ  در فلنج های بزرگ برای دستیابی به خواص مکانیکی خاص استفاده می شود، بنابراین فولاد کم آلیاژ می تواند برای طیف وسیعی از پروژه ها در صنایع مختلف مانند: ساخت پریز های خروجی و حلقه های نورد بدون درز مورد استفاده قرار گیرد.

آیا فولاد آلیاژی زنگ می زند؟

شاید با خودتان سوال کنید، آیا فولاد آلیاژی زنگ می زند یا خیر؟ در حالی که زنگ زدگی نوعی خوردگی است، اگر آلیاژ فلزی حاوی آهن باشد، زنگ می زند. همه آلیاژ ها می توانند دچار خوردگی شوند. وقتی فلز در معرض آب و هوا قرار دهیم، لایه ای از اکسید آهن روی سطح آن تشکیل می شود. خوردگی زمانی اتفاق می افتد که فلزات را در هوا یا نزدیک مواد شیمیایی قرار دهیم. این باعث تشکیل اکسید های فلزی یا نمک ها می شود.

کلام آخر

فولاد آلیاژی ترکیبی از فولاد با عناصر دیگر برای بهبود استحکام و مقاومت است. این فولاد آلیاژی در دو نوع پر آلیاژ (مقاومت بیشتر در برابر خوردگی) و کم آلیاژ (چند کاره و مستحکم) که در صنایع ساخت و ساز، ماشین آلات و خودرو مورد استفاده قرار می گیرد.