در این مقاله از آهن جم میخواهیم بدانیم تاثیرعناصرآلیاژی برفولاد چیست؟عناصر آلیاژی هرکدام تاثیری بر خواص و ویژگی های فولاد دارند.با افزایش یا کاهش مصرف هرکدام میتوان ویژگی ها و خواص متفاوتی را به فولاد داد .در ادامه می خواهیم بدانیم که عناصر آلیاژی دقیقا چه عناصری هستند و هر عنصر چه تاثیری بر خواص فولاد ها می گذارد. همچنین میخواهیم بدانیم عناصر آلیاژی چه تاثیری بر قیمت آهن و فولاد می گذارند.زیرا مقاطع فولادی معمولا از فولاد های آلیاژی و غیر آلیاژی ساخته میشوند.مثلا میلگرد ها در دونوع میلگرد معمولی و میلگرد آلیاژی هستند که معمولا قیمت میلگرد های آلیاژی از قیمت شمش آلیاژی تاثیر میگیرد.
دسترسی سریع به محتوای مقاله
در ابتدای مقاله تاثیرعناصرآلیاژی برفولاد باید بدانیم که فولاد چیست و چه مصارفی دارد.فولاد و آلیاژهای آن گسترده ترین کاربرد ها را در صنعت دارند به این علت که عنصر آهن در ترکیب شیمیایی خود عناصر آلیاژی گوناگونی را می پذیرد و خواص فولادی که عناصر آلیاژی به آن اضافه شده بسیار متنوع است .فولاد ها به طور کلی از آلیاژ آهن با کربن تولید می شوند .کربن عنصر اصلی آلیاژ فولاد است و به هیچ وجه قابل حذف نیست .فولاد ها معمولاً از مواد اولیه همچون سنگ آهن یا قراضه آهن آلات تولید می شوند .به این صورت که سنگ آهن یا قراضه ها به حالت مذاب در آمده و عناصر لازم برای تولید فولاد بامواد خواص مورد نیاز به آن اضافه می گردد .وسپس فولاد مایع تولید شده با روش ریخته گری پیوسته به صورت شمش یا بلوم در می آید.
عناصر آلیاژی نقش بسیار مهمی در خواص فولاد دارد. به خصوص در دو قرن اخیر بشر از فولاد و عناصر آلیاژی به خوبی بهره مند شده است. آهن و آلیاژهای کربن را میتوان به دو دسته تقسیم کرد. آلیاژهای تشکیل شده از آهن و ۲.۱۴درصد کربن در آهن را فولاد می گویند و اگر میزان کربن افزایش پیدا کند حدود ۶.۷ درصد وزن به آنچه چدن می گویند.
در ابتدای مبحث تاثیرعناصرآلیاژی برفولاد باید بدانیم که آلیاژ چیست؟
آلیاژ یا همجوشه مخلوط فلزی است متشکل از یک فلز اصلی که آن را فلز پایه می نامند با یک یا چند عنصر فلزی یا غیر فلزی دیگر. به زبان ساده آلیاژ مخلوطی از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر است .برای مثال فولاد آلیاژ آهن با کربن است. که آهن اینجا فلز پایه و کربن عنصر آلیاژی آن میباشد. آلیاژ معمولاً خواص متفاوتی را دارد. و دلیل استفاده از آلیاژ نیز این است که با اضافه کردن عناصر به یک فلز پایه ویژگی و خاصیت خاصی را ایجاد کنیم. همانطور که میدانیم در حالت کلی فولاد ترکیبی از آهن و کربن است اما با توجه به نیاز صنعت و دستیابی به خواص مورد نظر معمولاً فولاد را به صورت آلیاژی تولید میکنند. به عنوان مثال برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی باید عنصری به فولاد افزوده شود تا مقاومت آن را در برابر زنگ زدگی که یکی از بزرگترین نقاط ضعف فولاد هاست افزایش دهد.
عناصر آلیاژی که در تولید فولاد های آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
کربن _سیلیسیوم_ منگنز_ مولیبیدن_ کروم_ مس_کبالت_ آرسنیک _سدیم_ نیکل_ وانادیوم_ تنگستن
در ادامه به توضیح هر کدام وتاثیرعناصرآلیاژی برفولاد می پردازیم.
همانطور که میدانیم فولاد پایه ترکیبی از آهن و کربن است. فولاد برای بهبود خواص فیزیکی و ایجاد خواص ویژه مانند مقاومت در برابر خوردگی یا گرما یا شکل پذیری بهتر با عناصر مختلف آلیاژ می شود .در ادامه میبینیم که اضافه کردن هر کدام از عناصر زیر چه خاصیت و ویژگی به فولاد اضافه می کنند و تاثیرعناصرآلیاژی برفولاد چیست.
کربن اصلی ترین و پایه ای ترین عنصر در تولید فولاد است که با افزایش آن در فولاد خواص مکانیکی همچون استحکام سختی و مقاومت مکانیکی بسیار افزایش پیدا میکند .کربن در کنار سایر عناصر به فولاد اضافه میشود تا فولاد را برای شرایط متفاوت قابل استفاده کنند. کربن تنها عنصری است که در تمامی فولاد ها موجود است و و عنصری است که عضو جدا نشدنی فولاد می باشد.
از این رو فولادها به سه دسته کم کربن پر کربن و کربن متوسط تقسیم می شوند.کربن مصرف شده در فولاد در کنار خواصی که به فولاد میافزاید باعث کاهش بعضی از خاصیت ها نیز می شود. مثلاً افزایش محتوای کربن در ترکیب فولاد باعث کاهش شکل پذیری مواد می شود .یعنی باعث میشود که خواص شکننده از خود نشان دهد. خطر ترک خوردگی در فولادهای با کربن بالا به دلیل آستنیت باقی مانده که پس از اعمال عملیات حرارتی رخ میدهد وجود دارد. این بر خواص آهنگری و جوش پذیری فولاد نیز تاثیر منفی می گذارد.
پیشنهاد مطالعه : تفاوت چدن و فولاد
در ادامه مقاله تاثیرعناصرآلیاژی برفولاد به عنصر سیلیسوم میپردازیم.سیلیسیوم هم در بسیاری از فولاد ها یافت می شود. سیلیسیوم به عنوان یک عامل اکسیژن و گاز زدایی در طول تولید استفاده می شود. همچنین سیالیت در ریخته گری را فراهم می کند که خواص مغناطیسی فولاد را بهبود می بخشد و مقاومت حرارتی آن را افزایش می دهد،همچنین باعث افزایش مقاومت و سختی فولاد میشود .و بر استحکام کششی و تسلیم فولاد اثر گذار است . اما سیلیسیوم هم در کنار این که خواصی را به فولاد اضافه می کند خواصی از آن را نیز کاهش می دهد .مثلاً بر کیفیت سطح فولاد تاثیر منفی می گذارد. این عنصر در فولادهای فنر سرد کار، گرم کار و غیره موجود است.
برای مشاهده قیمت تیرآهن در سایت آهن جم کلیک کنید.
منگنز یکی از عناصر تاثیر گذار بر فولاد است. که خواص مکانیکی فولاد ها را بهبود می بخشد .باعث افزایش استحکام و کاهش شکل پذیری و شکنندگی فولادها میشود.
در فولادهای خوش تراش در کنار کربن که پایه ای ترین عنصر فولاد است، منگنز بیشترین مقدار یک عنصر آلیاژی را دارد. همچنین با واکنش با گوگرد موجود در ترکیب چکش خواری را افزایش می دهد .هنگامی که از نقطه نظر حرارتی مشاهده می شود عمق خاموش شدن را افزایش میدهد. توانایی منگنز در افزایش سختی و استحکام به ترکیب کربن ماده نیز بستگی دارد. همچنین ممکن است باعث افزایش قابلیت جوش پذیری مواد شود.
کروم رایج ترین عنصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد است .مهمترین ویژگی کروم این است که به دلیل لایه اکسید درخشانی که بر روی سطح فولاد ایجاد میکند ویژگی ضد زنگ به فولاد اضافه میکند. که باعث می شود فولادها در برابر هوا و روغن سختی پذیری بیشتری داشته باشند. تقریبا ۱۲ درصد کروم در ترکیب فولاد ضد زنگ وجود دارد. کروم همچنین به لطف کاربیت هایی که در فولاد ایجاد میکند، سختی را افزایش میدهد. در حالی که مقاومت کششی و مقاومت حرارتی را مانند کربن افزایش می دهد ،شکل پذیری را نیز کاهش میدهد. کروم یکی از آلیاژ های اصلی فولاد های سرد کار است که در فولاد ۲۰۸۰ نیز ۱۱ تا ۱۳ درصد کروم موجود است.
نیکل ممکن است در مواد فولادی تا ۵ درصد وزن ترکیب وجود داشته باشد .نیکل بر خلاف کروم و کربن خواص سختی و استحکام مواد را بدون کاهش شکل پذیری و چقرمگی بهبود می بخشد. همچنین هنگامی که به مقدار مناسب در فولادهای با کروم بالا(زنگ نزن)وارد میشود مقاومت در برابر خوردگی و پوسته پوسته شدن را در دماهای بالا افزایش میدهد. به خاطر همین به طور گسترده ای در فولاد ضد زنگ استفاده میشود.
آهن جم_www.ahanjam.com
نظرات
سوال یا نظر شما
شما میتوانید نظر یا سوال خود را برای کامنت کنید.
