در این برگه قصد داریم با معرفی انواع فولاد، به مزیت ها، معایب و کاربردهای آن ها بپردازیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- مقدمه
2- انواع فولاد
3- مزایا و معایب انواع فولاد
4- کاربرد انواع فولاد
1- مقدمه
فولاد در انواع مختلف آن جزء حیاتی در تمامی صنایع از ساختمان‌ها گرفته تا تجهیزات پزشکی و وسایل نقلیه است. امروزه، جهان به معنای واقعی کلمه بر روی محصولات فولادی کار می‌کند، اما همه مواد فولادی یکسان ساخته نمی‌شوند.
چندین نوع فولاد و آلیاژ وجود دارد که هر کدام دارای خواص منحصر به فردی هستند و هر کدام برای اهداف تولیدی خاص مناسب هستند. برخی از فولادها محکم و سنگین هستند، در حالی که فولادهای دیگر انعطاف پذیر و همه کاره هستند.
اغلب مشتریان ما در مورد بهترین نوع فولاد برای کاربردشان به ما مراجعه می‌کنند. ما این راهنمای سریع را جمع آوری کرده‌ایم تا به شما کمک کنیم بهترین فولاد را مناسب با نیازتان انتخاب کنید.
2- انواع فولاد
به طور کلی، فولاد را می توان در 4 دسته تقسیم بندی کرد.
1) فولاد کربن
از نظر فنی، فولاد کربنی یک آلیاژ فلزی است که هم آهن و هم کربن دارد. اما در صنعت تولید، فولاد کربنی اغلب به روش‌های مختلفی تعریف می‌شود. هر دو مورد زیر یک “فولاد کربنی” در بازار فلزات هستند.
– فولادی که تا 2 درصد کربن دارد.
– فولادی که حاوی مقادیر استانداردی از عناصر که آن را به عنوان “فولاد آلیاژی” طبقه بندی کند، نیست (به عنوان مثال، کبالت، نیکل، تنگستن، مولیبدن، تیتانیوم، زیرکونیوم، وانادیم، کروم و غیره).
همچنین ممکن است متوجه واژه «فولاد کربنی» شده باشید که برای فولادهایی با کمتر از 0.4 درصد مس یا فولادهایی که دارای محتوای منیزیم به مس خاصی هستند، به کار می‌رود، اگرچه این تعاریف در صنعت مورد بحث قرار می‌گیرد. برای این منظور، ما در مورد دو تعریف اول صحبت می کنیم.
سه روش برای طبقه بندی فولاد کربن وجود دارد: کم، متوسط و زیاد
فولاد کم کربن (یا “فولاد کربنی ملایم” یا “فولاد کربن ساده”) به فولادهای کربنی اطلاق می‌شود که تا 30/0 درصد کربن دارند. این مدل تا حد زیادی رایج‌ترین نوع فولاد در بازار فلزات است. یکی از دلایل آن این است که فولاد کم کربن نسبتاً ارزان است. همچنین، از آنجایی که محتوای کربن آن کمتر از فولادهای متوسط و بالا است، به راحتی شکل می‌گیرد و برای کاربردهایی که استحکام کششی یک مسئله ضروری نیست، مانند تیرهای سازه، عالی است.
یکی دیگر از مزایای فولاد کم کربن این است که خواص آن را می‌توان نسبتاً به راحتی با افزودن عناصر اضافی مانند منیزیم بهبود بخشید. فولاد کم کربن نیز یک انتخاب ایده‌آل برای کربن‌سازی است که سختی بدنه را بدون تأثیر بر شکل‌پذیری یا چقرمگی بهبود می‌بخشد.
کاربردهای متداول فولاد کم کربن عبارتند از:
اجزای سازه ای، لوله‌ها، لوازم خانگی، قطعات خودرو، وسایل جراحی، تجهیزات پزشکی، سیم‌ها، پیچ و مهره و غیره.
خواص اصلی فولاد کم کربن:
- کم هزینه
- سختی کم
- قدرت ملایم
- ماشین کاری بالا
- چقرمگی بسیار بالا
- شکل پذیری بالا
- جوش پذیری بالا
فولاد کربن متوسط به فولادهای کربنی گفته می‌شود که بین 0.31٪ تا 0.60٪ کربن و بین 0.31٪ تا 1.60٪ منیزیم دارند. یکی از بزرگترین مزایای فولاد کربن متوسط، استحکام آن است. با این حال، این با برخی معاوضه‌ها همراه است. فولاد کربن متوسط دارای شکل‌پذیری و چقرمگی کم است که شکل‌دهی و جوشکاری آن را دشوارتر می‌کند.
چند کاربرد متداول برای فولاد کربن متوسط عبارتند از:
قطعات ماشین آلات، سازه های تحت فشار، میل لنگ، چرخ دنده‌ها، خطوط راه آهن
خواص اصلی فولاد کربن متوسط:
- سختی پذیری کم
- شکل پذیری متوسط
- چقرمگی متوسط
- استحکام متوسط
- جوش پذیری متوسط
- ماشین کاری متوسط
فولاد پرکربن به فولادهای کربنی گفته می‌شود که بین 0.61% تا 1.50% کربن و بین 0.31 تا 0.90 منیزیم دارند. وقتی صحبت از سختی و چقرمگی به میان می‌آید، فولاد کربن بالا، فولاد کربنی انتخابی است. البته، جوش، برش یا تشکیل فولاد با کربن بالا بسیار دشوار است.
چند کاربرد متداول برای فولاد کربن بالا عبارتند از:
راه آهن، میله‌ها، فولاد فنری، پلیت‌ها و غیره.
خواص اصلی فولاد کربن بالا:
- سختی پذیری کم
- شکل پذیری کم
- کاهش قابلیت جوشکاری
- ماشینکاری کم
- چقرمگی بالا
- استحکام بالا
2) فولاد ضد زنگ
در حالی که فولاد کربنی معمولاً با محتوای کربن تعریف می‌شود، فولاد ضد زنگ با حداقل 10.5٪ محتوای کروم تعریف می‌شود. مانند فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ نیز حاوی کربن و آهن است، اما کروم جزء کلیدی است که خواص منحصر به فرد آن را می‌دهد. یکی از بزرگترین مزایای فولاد ضد زنگ این است که از فولاد در برابر اکسید شدن، که فلزات را در طول زمان تجزیه می کند، محافظت می‌کند. فولاد ضد زنگ با درخششی که دارد مشخص می‌شود، این خاصیت توسط کروم ارائه می‌شود. فولاد ضد زنگ اغلب در ظروف آشپزی، چاقو و تجهیزات پزشکی بکار گرفته می شود.
مانند فولاد کربن، انواع مختلفی از فولاد ضد زنگ وجود دارد که هر کدام قیمت و خواص منحصر به فردی در بازار دارند.
آلیاژهای آستنیتی
آلیاژهای آستنیتی فولاد ضد زنگ، تا حد زیادی، رایج ترین نوع، در بازار هستند. آنها در برابر اکسیداسیون مقاومت می‌کنند، ظاهری منحصر به فرد ارائه می‌دهند و غیر مغناطیسی هستند (اگرچه در شرایط خاصی می‌توانند مغناطیسی شوند).
دو گرید رایج برای آلیاژ آستنیتی وجود دارد که عبارتند از:
- گرید 304
- گرید 316
گریدهای آلیاژهای آستنیتی شامل 301، 302، 303، 309 و 321 می‌باشد.
آلیاژهای فریتی
آلیاژهای فریتی فولاد ضد زنگ یکی دیگر از آلیاژهای نیمه متداول هستند. بر خلاف آلیاژهای آستنیتی، خاصیت مغناطیسی دارند. این آلیاژها معمولاً ارزان‌ترین آلیاژهای فولاد ضد زنگ هستند که دلیل آن میزان نیکل نسبتاً کم آنها می‌باشد.
دو گرید رایج برای آلیاژ فریتی عبارتند از گرید 430 و گرید 434.
آلیاژهای مارتنزیتی
آلیاژهای مارتنزیتی ضد زنگ، کم مصرف‌ترین آلیاژ فولاد ضد زنگ هستند. اگرچه، سختی و چقرمگی این آلیاژها باورنکردنی است، اما خاصیت اکسیداسیون ضعیفی دارند، همین ویژگی آنها را فقط برای کاربردهایی که به سختی بسیار زیاد نیاز است (مانند ساخت چاقو و تیغه های توربین) ، مناسب می‌سازد.
گرید 420 از جمله رایج‌ترین گرید آلیاژ مارتنزیتی است.
داپلکس
داپلکس، ترکیبی از فولادهای آستنیتی و فریتی است که آن را هم قوی و هم انعطاف‌پذیر می‌کند. استحکام تسلیم این نوع، دو برابر فولاد ضد زنگ آستنیتی است و در صنایع کاغذ، خمیر کاغذ، کشتی‌سازی و پتروشیمی استفاده می‌شود.
Precipitation
Precipitation ، مقاومت در برابر خوردگی آن مشابه فلزات آستنیتی است، اما قابلیت این را دارد که به استحکام بالاتری سخت شود. از این رو، با اضافه شدن عناصری نظیرآلومینیوم، مس و نیوبیم ، بسیار قوی می‌شود.
3) فولادهای آلیاژی
گسترده‌ترین و متنوع‌ترین طیف آلیاژها “فولادهای آلیاژی” هستند. این نوع، از ترکیب فولاد کربنی با عناصر آلیاژی مختلف برای ارائه خواص منحصر به فرد به هر فولاد ساخته‌می‌شود. طیف گسترده‌ای از فولادهای آلیاژی وجود دارد، اما برخی از رایج ترین آنها عبارتند از:
کروم، کبالت، مولیبدن، نیکل، تنگستن و وانادیوم
با توجه به تنوع باورنکردنی فولادهای آلیاژی، می‌توانید با استفاده از عناصر آلیاژی، فولادهایی با تقریباً هر ویژگی ممکن ایجاد کنید. همانطور که گفته شد، برخی از این فولادها نسبتاً گران هستند.
4) فولادهای ابزار
گروه فولادی نهایی، فولادهای ابزارهستند. این گروه، فولادهایی هستند که برای فعالیت‌های ابزارسازی مانند حفاری استفاده می‌شوند. فولادهای ابزارآلات که معمولاً از مولیبدن، وانادیوم، تنگستن و کبالت ساخته می‌شوند، مقاوم در برابر حرارت، بادوام و قوی هستند.
6 گرید فولاد ابزار وجود دارد:
- سخت شونده با هوا
- سخت شونده با آب
- کارسرد، کروم-بالا، پرکربن – نوع D
- کار گرم (Hot-Work)، کروم، تنگستن و مولیبدن
- انواع مقاوم در برابر ضربه
- سخت شونده با روغن
3- مزایا و معایب انواع فولاد
در جدول زیر مزایا و معایب هر 4 نوع فولاد ذکر شده است.
مزایا
معایب
4- کاربرد انواع فولاد
1) فولاد کربنی
فولاد کربنی دارای کاربردهای گسترده‌ای است، زیرا 90 درصد از تولید جهانی فولاد را تشکیل می‌دهد. در تمام صنایع از جمله زیرساخت‌ها، ساخت و ساز و صنایع دفاعی رایج است.
- فولاد کم کربن یا ملایم اغلب به عنوان تیرهای ساختاری، خطوط راه آهن، چارچوب وسایل نقلیه، زنجیر، پرچ، ورق های فلزی، جعبه، لوله، سیم، جعبه، چرخ دنده و غیره استفاده‌می‌شود.
- فولاد کربن متوسط را می توان در سازه‌هایی مانند پل‌ها، خانه‌ها، ساختمان‌ها و آسمان خراش‌ها و غیره یافت.
- فولاد کربن بالا در مواد سخت مانند میخ های آجری، تیغه های ترانچر، سیم‌های با استحکام بالا، فنرها و ابزارهای لبه دار مانند چاقوهای آشپزخانه استفاده‌می‌شود.
2) فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ نیز در بازار بسیار متداول است، زیرا خاصیت مقاوم در برابر خوردگی آن باعث تعمیر و نگهداری نسبتاً کم می‌شود.
- کاربردهای آشپزی : کاربردهای رایج فولاد ضد زنگ آستنیتی شامل لوله کشی، ابزار برش، ظروف آشپزخانه (مانند چاقو)، فرآوری مواد غذایی و تجهیزات تجاری آشپزخانه است.
- قطعات خودرو : فولاد ضد زنگ فریتی معمولاً در قطعات خودرو نیز استفاده‌می‌شود.
- لوازم پزشکی : فولاد ضد زنگ مارتنزیتی در تجهیزات پزشکی (به عنوان مثال، ابزار دندانپزشکی، تجهیزات جراحی)، تیغه ها، کارد و چنگال، و ابزارهای برش (مانند چاقو، انبردست) استفاده‌می‌شود.
- ظروف و انبارهای صنعتی : فولاد ضد زنگ داپلکس یا آلیاژ داپلکس برای ذخیره سازی مواد ساختمانی خطرناک و کاربردهای ساختمانی مناسب هستند. فولاد ضد زنگ Precipitation به اجزای موتور و چالک های زباله هسته ای کمک می‌کند.
3) فولاد آلیاژی
فولاد کم آلیاژ در تجهیزات ساختمانی، خطوط لوله، کشتی‌ها، مخازن تحت فشار، سکوهای حفاری نفت، اجزای ساختاری و حتی در خودروهای نظامی استفاده می‌شود.
فولاد با آلیاژ بالا را می‌توان در اجزای ساختاری، قطعات خودرو، هواپیما (بالگرد، ارابه فرود، جعبه موتور موشک، مسیرهای برش، زیرساخت)، تجهیزات تولید برق و تجهیزات پردازش شیمیایی استفاده کرد. فولاد ضد زنگ در زیر فولاد آلیاژی بالا قرار می‌گیرد، بنابراین هرگونه کاربرد فولاد ضد زنگ را می‌توان به عنوان مزیت فولاد با آلیاژ بالا نیز در نظر گرفت.
این طیف از کاربردها، فولاد آلیاژی را به یک فلز رایج در کاربردهای دفاعی و همچنین طیف گسترده ای از مصارف صنعتی سنگین تبدیل می‌کند.
کاربردهای دیگر، بسته به ترکیب عناصر، می‌تواند در حمل و نقل، تجهیزات معدن، و همچنین کاربردهایی مانند لوله‌های حفاری نفت و گاز، یاتاقان‌ها، راه‌آهن و راه‌سازی، معماری، خودرو، لوازم خانگی، ظروف آشپزی، کارد و چنگال، میز و حتی هنر باشد.
4) فولاد ابزار
فولاد ابزار را می‌توان در قالب‌ها (مانند قالب‌های آهنگری، قالب‌های کششی، قالب‌های سیم کشی، قالب‌های تزریق پلاستیک، ریخته گری روی)، آهنگری، تیغه‌ها و ابزارها (مانند آچار، چاقو، ابزار برش، مته، فایل ها، تیغ ها، چکش‌ها و ابزارهای نجاری) استفاده کرد.
فولادهای ابزار (سخت شدن در برابر آب، مقاوم در برابر ضربه، کار سرد، کار گرم و غیره) کاربردهای مختلفی دارند که علاوه بر موارد ذکر شده، شامل صنایع ساخت و تولید فلز و همچنین ابزار و تجهیزات کشاورزی نیز می‌شود.