آلیاژ فولاد چیست چه کاربردی دارد و چگونه ساخته می شود؟

فولاد آلیاژی است که از ترکیب آهن به عنوان یک فلز و یک ماده غیر فلزی، یعنی کربن ایجاد می‌شود. سالیان زیادی از کشف آهن و استفاده از آن برای ساخت تجهیزات گوناگون می‌گذرد. با وجود این، پیشرفت صنعت و گسترش استفاده از تجهیزات آهنی باعث شد تا بشر نیاز به ماده ای سخت تر و مستحکم تر از آهن را احساس کند. در نتیجه، آهن به عنوان فلز پایه با کربن ترکیب شده و آلیاژی مستحکم تر به نام فولاد تولید شد. البته در ادامه فلزهای دیگری هم به این آلیاژ افزوده شده تا خواص گوناگون آن مانند چقرمگی، سختی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت به سایش آن بهبود یابد. به همین خاطر، امروزه گریدهای مختلفی از آلیاژ فولاد تولید می‌شود که از نظر خواص گوناگون با هم تفاوت دارند.

آلیاژ فولاد چیست؟

به طور کلی، آلیاژ به مخلوط یا محلول جامد فلزی می‌گویند که از ترکیب یک فلز اصلی به عنوان فلز پایه و یک یا چند عنصر فلزی و غیر فلزی دیگر تولید می‌شود. فولاد آلیاژی است که فلز پایه آن را آهن تشکیل داده و کربن مهمترین عنصر غیر فلزی در ترکیب آن می‌باشد. درصد فلز پایه آهن در آلیاژ فولاد حداقل ۵۰ درصد بوده و درصد کربن هم بین ۰.۰۲۵ تا ۲.۱ متفاوت است. آلیاژی که کمتر از این میزان آهن داشته باشد، دیگر فولاد نخواهد بود. همچنین اگر درصد کربن از ۲.۱ فراتر برود، باز هم آلیاژ فولاد نیست و ترکیب حاصله آلیاژ چدن را تشکیل می‌دهد. با تغییر درصد آهن و کربن در محدوده مجاز، گریدهای مختلفی از آلیاژ فولاد تولید می‌شود که هر یک خواص متفاوتی ارائه می‌دهند.

در مجموع، هدف از آلیاژسازی تغییر یا بهبود برخی خواص فلزات مانند سختی، استحکام، چقرمگی، چکش خواری، دوام و مقاومت در برابر خوردگی است. زیرا فلزات خالص به تنهایی استحکام زیادی ندارند. این موضوع برای عنصر فلزی آهن هم کاملا صادق بوده و تجهیزاتی که با آهن خالص ساخته می‌شوند، استحکام زیادی ندارند. در همین راستا، با اضافه شدن کربن و برخی عناصر فلزی مانند نیکل، کروم، مولیبیدن، منگنز، وانادیوم و موارد این چنینی دیگر، آلیاژ فولاد ایجاد شده و خواص آن تا چندین برابر بهبود پیدا می‌کنند. تغییر درصد هر یک از این عناصر فلزی و غیر فلزی، موجب ایجاد گریدهای متفاوتی از آلیاژ فولاد می‌شود که در برخی خواص با هم تفاوت دارند.

آلیاژ فولاد چه کاربردی دارد؟

فولاد به دلیل ویژگی ها و خواص منحصر به فرد خود مانند استحکام بالا، چقرمگی و سختی مناسب، جهت ساخت تجهیزات یا محصول نهایی در بسیاری از صنایع به کار گرفته می‌شود. به گونه ای که در حال حاضر، این آلیاژ به پرمصرف ترین ماده صنعتی دنیا پس از نفت خام تبدیل شده است. صنعت فولاد هم یکی از بزرگ ترین صنایع مادر در جهان محسوب می‌شود. استفاده در صنایع ساختمان سازی و عمران، تولید تجهیزات صنعتی، هوا و فضا و لوازم خانگی و آشپرخانه برخی از مهمترین کاربردهای فولاد به شمار می‌آیند. علاوه بر این، برای تولید اکثر مقاطع فولادی پرکاربرد از این آلیاژ استفاده می‌شود که برخی از مهمترین آن ها، عبارتند از:

1. ورق های فولادی
2. میلگرد ساده و آجدار
3. تیرآهن

1.ورق های فولادی

شیت‌ های فولادی از جمله مهمترین محصولات ساخته شده از آلیاژ فولاد هستند که به صورت مستقیم و غیر مسقیم در صنایع گوناگون کاربرد دارند. این ورق ها بسته به فولاد پایه ای که جهت تولیدشان مورد استفاده قرار گیرد، در چندین گرید مختلف تولید می‌شوند. به همین خاطر، در بسیاری از خواص مانند استحکام، سختی، مقاومت در برابر سایش و خوردگی، چقرمگی و ظاهر با هم تفاوت دارند. شیت‌ها و پلیت‌های st37، st57، A516، گالوانیزه، اسیدشویی، رنگی و ضد سایش برخی از مهمترین صفحاتی هستند که از آلیاژ فولاد تولید می‌شوند. ورق سیاه St37 محصول مادر جهت تولید سایر ورق های فوق است. هر یک از این ورق ها بسته به خواص خود، در صنایع مختلف مانند ساخمان سازی و تولید تجهیزات به کار گرفته خواهند شد.

2.میلگرد ساده و آجدار

میگلرد از دیگر محصولات مهم تولید شده با آلیاژ فولاد می‌باشد که به صورت گسترده در صنایع ساختمان سازی و عمران کاربرد دارد. از میلگرد به خصوص در ساختمان ها و سازه های بتنی بیشتر استفاده می‌شود. زیرا به دلیل مقاومت کششی بالا، بتن را مسلح کرده و این ضعف اساسی آن را پوشش می‌دهد. میلگردهای فولادی دارای انواع متعددی بوده و از نظر شکل ظاهری به دو گروه ساده و آجدار تقسیم می‌شوند. میگلردهای آجدار هم خود در چندین دسته مختلف قرار می‌گیرند که از نظر مقاومت، ضخامت، نوع آج، استحکام و خواص این چنینی دیگر با هم تفاوت دارند.

3.تیرآهن

تیرهای فولادی هم مانند میلگرد، از پرمصرف ترین مقاطع در صنعت ساختمان سازی و عمران محسوب می‌شوند. البته این محصولات با حجم کمتر در سایر صنایع مونند خودروسازی و کشتی سازی هم کاربرد دارند. تیرآهن های فولادی بر اساس استانداردها و شکل ظاهری در چهار گروه تیرآهن IPE (معمولی)، INP، IPB (هاش) و لانه زنبوری قرار می‌گیرند. هر یک از انواع تیرآهن های فولادی با توجه استاندارد، استحکام و شکل خود، بیشتر برای یک سری مصارف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اگر چه تولید مقاطع فوق برخی از رایج ترین کاربردهای آلیاژ فولاد محسوب می‌شود، اما به این موارد محدود نخواهد شد. بلکه برای ساخت مقاطع دیگری مانند نبشی، ناودانی، لوله، پروفیل زد، تجهیزات خانگی، ابزار آلات صنعتی و موارد این چنینی دیگر هم از فولاد استفاده می‌شود. همین موضوع هم باعث شده تا آلیاژ فولاد پس از نفت خام، به پرمصرف ترین ماده صنعتی دنیا تبدیل شود.

نحوه تولید آلیاژ فولاد

فولاد با روش های گوناگونی تولید می‌شود که قوس الکتریکی و اکسیژن پایه دو مورد از مهمترین آن ها به شمار می‌آیند. فرایند اصلی تولید فولاد در روش های مختلف تولید این آلیاژ با هم مشابه بوده و تنها روش انجام هر مرحله و تجهیزات مورد استفاده با هم فرق دارند. به طور کلی، مراحل تولید آلیاژ فولاد به شرح ذیل می‌باشد:

1. ابتدا ماده اولیه در نظر گرفته شده برای تولید فولاد شامل قراضه آهن یا سنگ آهن، به همراه سایر مواد افزودنی مانند کک و آهک درون کوره های مخصوص ریخته می‌شوند. سپس بسته به روش تولید فولاد، دما تا ۱۸۵۰ درجه سانتی گراد افزایش می‌یابد. پس مواد موجود در کوره به شکل آهن مذاب درآمده و امکان حذف ناخالصی های آن فراهم می‌شود. این مرحله عمدتا با دو روش کوره بلند یا قوس الکتریکی انجام می‌گیرد.
2. پس از حذف ناخالصی ها، با روش هایی مانند کاهش و افزایش دما، هم زدن یا اضافه کردن مواد و عناصر مختلف، امکان دست یابی به گریدهای مختلف فولاد وجود دارد. در نهایت، آلیاژ فولاد مذاب در قالب های خنک کننده ریخته می‌شود تا سخت شده و قابلیت استفاده پیدا کند.

محتوای این مطلب تبلیغاتی است و توسط سفارش‌دهنده، تهیه و تنظیم شده است