حتما کلمه فولاد زیاد به گوشتان خورده است. اما آیا میدانید فولاد چیست؟ به طور خلاصه فولاد آلیاژی از آهن است چرا که آهن عنصر پایه (ترکیب اصلی) در فولاد و عنصر آلیاژی اصلی کربن است. اما سوالی که مطرح می‌شود این است که آیا فقط یک مدل فولاد وجود دارد؟ باید بگوییم که خیر. فولاد دارای انواع مختلف است که برای تولید آنها برخی از عناصر مانند منگنز، سیلیکون، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیوم، تیتانیوم، نیوبیم، آلومینیوم و غیره به آن اضافه می‌گردند.
فولاد ها بر سه نوع دسته بندی میشوند که در ادامه قصد داریم شما را با آنها اشنا کنیم.
1.دسته بندی بر مبنای کاربرد فولاد
یکی از روش های دسته بندی فولاد ها، کاربرد آن هاست. بر این اساس فولاد های پتروشیمی، فولاد های ساختمانی، فولاد های ابزار و … هستند که با توجه به کاربرد آن ها تولید و دسته بندی می شود. از آنجایی که محتوای کربن بالاتر سختی و استحکام بالاتری را ایجاد می‌کند فولادهای ابزاری دارای محتوای کربن بالایی هستند (0.5٪ تا 1.5٪). از این فولادها بیشتر برای ساخت ابزارها و قالب ها استفاده میشوند. فولادهای ابزاری حاوی مقادیر مختلفی از تنگستن، کبالت، مولیبدن و وانادیم برای دوام فلز و افزایش مقاومت در برابر حرارت و سایش هستند. این امر فولادهای ابزاری را برای استفاده به عنوان ابزار برش و حفاری بسیار ایده آل می‌کنند.
این فولادها در گروه فولادهای معمولی با درجه کیفیت 2،1 و 3 هستند که در ساخت سازه های فولادی، جرثقیل ها، نرده ها و توری ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع از فولاد دارای مقاومت بالا در برابر سایش و ارتعاش بوده و به دلیل وجود سیلیسیم بالا دارای خاصیت الاستیسیته می‌باشد. از این فولاد در ساخت انواع فنرهای استوانه ای، تخت و مخروطی استفاده می‌شود.
عناصری که در ساخت این فولاد کاربرد دارند عبارت اند از: کروم، نیکل، وانادیوم، مولیبدن و تنگستن
قابلیت برش و سختی از مهمترین ویژگی های فولاد ابزار است و در ساخت ابزارهایی مانند قیچی، چکش، مته و سنبه ماتریس از این فولاد استفاده می‌شود. این فولاد در شرایط جوی مرطوب و در برابر مواد اسیدی، مواد بازی و عوامل خورنده بالا مقاوم بوده و دچار زنگ زدگی و خوردگی نخواهد شد. وجود عناصری مانند مولیبدن، نیکل و کروم مانع از خوردگی این فولاد در محیط های خورنده می‌شود. “فولادهای نسوز” نامی است که به برخی از فولاد های ضد زنگ داده شده زیرا وجود کروم باعث می شود مقاومت و خواص مکانیکی آنها در دمای بالا حفظ شده و در ساخت بویلرها و کوره های حرارتی کاربرد داشته باشند.
2.دسته بندی بر مبنای میزان کربن فولاد
اگر برای شما سوال شده که پر مصرف ترین نوع فولاد چیست باید بگوییم که فولاد کربنی پرمصرف ترین فولاد در صنایع است و بیش از 90 درصد از کل تولید فولاد را تشکیل می‌دهد.
بر اساس محتوای کربن، فولادهای کربنی بیشتر به دو گروه طبقه بندی میشوند:
کم کربن
فولاد نرم یا کم کربن که با نام «فولاد ملایم» نیز شناخته می‌شود، به دلیل خواص عالی خود به یک ماده مورد تقاضا در صنایع مختلف تبدیل شده است. قابلیت جوشکاری و ماشین کاری بی نظیری دارد که منجر به افزایش تصاعدی استفاده از آن شده است. فولاد کم کربن مورد استفاده در صنایع خودروسازی باید حداکثر 0.1% باشد اما به‌طور تقریبی، فولادهایی که کمتر از 0.3% کربن دارند در دسته فولادهای کم کربن قرار می‌گیرند.
یکی از محصولات پر استفاده در صنایع فولاد میتوان به میلگرد st52 اشاره کرد. به دلیل اینکه دارای حدود 0.2% کربن می‌باشد در دسته فولاد های کم کربن قرار می‌گیرد و دارای خاصیت مقاومت به خمش و خواص ارتجاعی می‌باشد. البته باید به این موضوع اشاره کنیم که یکی دیگر از فولادهای بسیار مهم که در ساخت سازه هایی همچون لوازم خانگی، بدنه خودرو و ساختمان سازی نقش بسیار مهمی دارد ورق st37 است. این نوع از فولاد نیز درصد کربن پایین و انعطاف پذیری بالایی دارد و استحکام خوب آن باعث کاربرد گسترده در صنایع مختلف شده است.
پر کربن
و اما فولاد پر کربن چیست؟ فولاد پر کربن بالاترین نسبت کربن به آهن را در میان فولاد ها دارد. این نوع فولاد از بیش از 0.60% کربن تشکیل شده است. این نوع فولاد همچنین به عنوان مستحکم ترین نوع در میان فولاد ها شناخته می‌شود اما نسبت به فولادهای کم کربن شکل پذیری کمتری دارد. جوشکاری این گروه از فولادها بسیار دشوار است. زیرا پس از آنکه جوشکاری صورت گرفت و فولاد سرد شد، فاز مارتنزیت سخت و شکننده را تشکیل می‌دهد.
3. دسته بندی بر مبنای میزان آلیاژ
بهتر است در ابتدا برای فهم بهتر موضوع تعریفی از فولاد آلیاژی داشته باشیم. هر فولادی که حاوی بیش از 1.65٪ منگنز یا 0.60٪ مس یا حداقل مقدار تضمینی هر فلز دیگری باشد، فولاد “آلیاژی” نامیده می‌شود. در فولاد آلیاژی نسبت های متفاوتی از عناصر آلیاژی با توجه به کاربرد آن ها مورد استفاده قرار می‌گیرند که هر کدام جهت دست یابی به خواص مورد انتظار نظیر جوش پذیری، شکل پذیری، قابلیت ماشینکاری، استحکام، سختی پذیری و مقاومت در برابر خوردگی و غیره به کار گرفته میشوند.
از فولاد های آلیاژی پر مصرف میتوان به فولاد بلبرینگ اشاره کرد که ساخت این فولاد های آلیاژی با عنصر کروم می‌باشد.
پر آلیاژ
اکثر فولادهای «پر آلیاژ» برای مقاومت در برابر خوردگی یا مقاومت در برابر حرارت یا ترکیبی از هر دو فرموله میشوند و از کروم یا نیکل یا ترکیبی از این دو به عنوان مواد آلیاژی اصلی استفاده می‌کنند.
بسیاری از این فولادها به عنوان “فولادهای ضد زنگ” طبقه بندی میشوند و تقریباً همه در کوره های الکتریکی تولید میشوند، گریدهایی که به طور گسترده برای مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شود فولادهای ضد زنگ “18-8” هستند که تقریباً حاوی 18٪ کروم و 8٪ نیکل هستند. گریدهای 18-8 علاوه بر اینکه در برابر خوردگی جوی و بسیاری از مواد شیمیایی خورنده کاملاً مقاوم هستند، قوی و انعطاف پذیر هم هستند و آنها را نمی‌توان با گرما سخت کرد.
فولادهای پرآلیاژ ریخته گری شده به طور گسترده به دلیل مقاومت به خوردگی، در محیط های آبی یا کار در اتمسفر با گاز داغ و یا دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. میتوان از فولادهای پرآلیاژ در ماشین‌های حفاری، تیغه‌ها و… به‌عنوان ابزار برش استفاده کرد.
کم آلیاژ
این نوع از فولاد درواقع همان فولادهای کربنی هستند که عناصری به آن اضافه می‌شود تا خواص ویژه آن بهبود یابد. فولادهای کم آلیاژ معمولاً حاوی کمتراز 10٪ عناصر آلیاژی (ترکیبی از کربن، منگنز، کروم، نیکل، مولیبدن، وانادیم و سیلیکون) هستند.
کاربرد این محصول چیست؟ این‌گونه فلزات را میتوان در ساخت قطعات باریک به کار برد. در صنایعی که کاهش وزن اهمیت بالایی دارد (مانند صنایع خودرو) استفاده از ریزآلیاژها رونق بیشتری دارد. استحکام محصولی که با این مواد ساخته می‌شود بدون عملیات حرارتی از 415 تا 825 مگاپاسکال تغییر می‌کند.
با توجه به اینکه ریزآلیاژ در قطعه‌های فلزی باریک‌تر به کار می‌رود، خوردگی باعث کاهش چشمگیر استحکام در این‌گونه فلزات می‌شود. اما میتوان با افزودن عناصری همچون مس، سیلیکون، نیکل، کروم و فسفر بر مقاومت قطعه در برابر خوردگی جوی افزود که این امر خود مستلزم صرف هزینه‌است.
گالوانیزه کردن، پوشش با فلز روی و آبکاری‌های ضدزنگ دیگر می‌تواند ریزآلیاژها را در برابر خوردگی محافظت نماید. آنچه که موجب برتری فولادهای میکرو آلیاژ نسبت به فولاد ساده کربنی می‌شود، داشتن خواص مکانیکی بالاتر و مقاومت به خوردگی بهتر است. این فولادها دارای انواع مختلفی هستند و با وجود این که همه‌ی آنها ترکیب شیمیایی مشخصی ندارند ولی دارای خواص مکانیکی مشخص هستند.
