معرفی انواع فولاد و کاربرد آن ها
بشر برای اولین بار حدود 6000 سال پیش کار با آهن را یاد گرفت ، که تا چند هزار سال بعد ، آهن در مهم‌ترین نقش خود که تولید فولاد است ، استفاده شد. فولاد در کاربردهای مکانیکی و الکتریکی ، تجهیزات سنگین ساختمانی ، وسایل و ابزار آشپزخانه استفاده می‌شود. با تنوع بسیار زیاد فولاد ، تصمیم گیری در مورد نوع استفاده می‌تواند گیج کننده باشد.
ما در این مقاله قصد داریم به معرفی انواع فولاد ، تفاوت و کاربرد آن ها بپردازیم ، با ما همراه باشید.
فولاد چیست؟
فولاد یک آلیاژ آهن است ، به این معنی که در درجه اول از آهن تشکیل شده و با یک یا چند فلز آلیاژی ترکیب می‌شود تا مواد جدیدی با خواص منحصر به فرد تولید کند.
چهار طبقه بندی اصلی وجود دارد ، اما چندین زیر گروه نیز وجود دارد که اهداف متفاوتی را انجام می‌دهند. خواص آن بسته به عناصری که آهن با آن ترکیب می‌شود و همچنین روش‌هایی که برای گرم کردن و خنک کردن فلز استفاده می‌شود ، تغییر می‌کند.
در زیر ، انواع مختلف فولاد و هدفی که هر نوع آن را توضیح می‌دهیم. امیدواریم این اطلاعات بتواند به شما در تصمیم گیری درباره نوع استفاده با وضوح و اطمینان کمک کند.
انواع فولاد
فولاد بر اساس ترکیب آن طبقه بندی می‌شود : آهن با کربن و هر تعداد عنصر دیگر برای رسیدن به یک هدف خاص ذوب می‌شود. چهار نوع اصلی از انواع فولاد عبارتند از:
- فولاد کربن
- فولاد ضد زنگ
- فولاد
- فولاد ابزار
1. فولاد کربنی
تمام فولادها حاوی کربن هستند ، اما فولاد کربنی به دلیل عدم وجود عناصر دیگر در ترکیب آن منحصر به فرد است. اگرچه این ماده تنها حاوی 2 درصد کربن یا کمتر وزنی است ، اما ماهیت عنصری آن ، فولاد کربنی را به ماده‌ای قوی و مقاوم تبدیل می‌کند که برای استفاده‌های متعدد ایده آل است.
فولاد کربنی گاهی اوقات با چدن اشتباه گرفته می‌شود ، اگرچه باید کمتر از 2٪ کربن داشته باشد. چدن حاوی 2% تا 3.5% کربن است که به آن بافت خشن و ماهیت شکننده‌تری می‌دهد.
اگرچه فولاد کربنی از فلزات آلیاژی تشکیل شده است ، اما به دلیل عدم وجود عناصر آلیاژی دیگر در ترکیب آن ، طبقه بندی آلیاژی ندارد. این سادگی به محبوبیت فولاد کربنی کمک می‌کند که حدود 90٪ از کل تولید فولاد را تشکیل می دهد.
انواع فولاد کربنی
در زیر بخش کربن 2 درصد ، فولاد کربنی را می توان به سه دسته : کم ، متوسط و زیاد تقسیم کرد. که کاربرد انواع فولاد کربنی متفاوت است. هر نوع استحکام ذاتی کربن را حفظ می‌کند ، اما مقاومت مفید آن با افزایش کربن تغییر خواهد کرد.
- کربن کم : این نوع فولاد رایج ترین و کم هزینه ترین نوع آن است. به دلیل انعطاف پذیری بالای آن برای کشیده شدن تحت فشار ، کار با آن آسان است. سیم‌ها ، پیچ و مهره‌ها و لوله‌ها از این نوع فولاد استفاده می‌کنند.
- کربن متوسط : در این نوع فولاد ، محتوای کربن بین 0.31٪ تا 0.60٪ است ، به این گونه استحکام بالاتر و شکل پذیری کمتری نسبت به انواع فولاد کم کربن می‌دهد. کربن‌های متوسط در چرخ دنده‌ها و خطوط راه آهن یافت می‌شوند.
- کربن بالا : سخت ترین نوع فولاد است ، که دارای بیش از 0.61 درصد کربن است و اغلب برای تولید میخ های آجری و ابزارهای برش تیز مانند تیغه‌های ترانچر استفاده می‌شود . آنها بیش از 2٪ کربن ندارند.
سازگاری نسبی فولاد کربن و هزینه کم ، آن را به گزینه‌ای ایده آل برای انواع پروژه‌های ساختمانی ، چه در مقیاس بزرگ و چه در مقیاس کوچک تبدیل کرده است.
2. فولاد ضد زنگ
انواع کاربرد فولاد ضد زنگ که این نوع معمولاً به دلیل نقشش در تولید تجهیزات و لوازم پزشکی شناخته شده است ، اما دامنه استفاده از آن بسیار بیشتر از محدوده گاز در آشپزخانه شما است. کروم آلیاژی است که فولاد ضد زنگ را متمایز می‌کند و البته وجه تمایز دیگر آن درخششی است که به مواد می‌دهد.
فلز ، طول عمر آن را افزایش می‌دهد. به طور معمول ، فولاد ضد زنگ دارای محتوای کروم بیش از 10.5٪ است و گاهی اوقات حاوی 30٪ در کاربردهای خاص است.
محتوای کروم بالاتر به طور مستقیم به معنای براقیت بالاتر هنگام پرداخت و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی است. اما ترکیب فولاد ضد زنگ با کروم متفاوت است. در این ترکیب ، درخشش فولاد ضد زنگ با کروم بالا به دلیل افزودن عناصر دیگر کمتر شبیه آینه است.
انواع فولاد ضد زنگ
کاربردهای انواع فولاد در وسایل آشپزخانه ، پزشکی و خودرو رایج است ، اما فولاد ضد زنگ برای سایر مصارف نیز ارزش زیادی دارد. که به چهار دسته تقسیم می‌شود که هر کدام کاربرد متفاوتی دارند.
- آلیاژهای مارتنزیتی : چقرمگی ویژگی بارز آلیاژهای مارتنزیتی است ، اما مستعد خوردگی هستند. این نوع توسط یک فرآیند خنک کننده سریع تشکیل می‌شوند که آنها را برای عملیات حرارتی ایده آل می‌کند و کاربرد انواع فولاد مارتنزیتی در ابزار پزشکی ، کارد و چنگال و انبردست یافت می‌شوند.
- آلیاژهای فریتی : اینها فولادهای ارزان قیمت با مقادیر کم کربن و نیکل هستند. کاربرد انواع فولاد فریتی در صنعت خودرو می‌باشد ، به دلیل استحکام و درخشندگی ناشی از کروم مقصد نهایی رایج برای آلیاژهای فریتی است.
- آلیاژهای آستنیتی : آلیاژهای آستنیتی دارای محتوای کروم و نیکل بالاتری هستند که مقاومت آنها در برابر خوردگی را بهبود می‌بخشد و باعث غیر مغناطیسی شدن آنها می‌شود. که کاربرد انواع فولاد آستنیتی در لوازم آشپزخانه‌های بزرگ تجاری است و محبوب هستند زیرا بادوام هستند و تمیز کردن آنها آسان است.
- آلیاژهای دوبلکس : ترکیبی از آلیاژهای آستنیتی و فریتی منجر به آلیاژ دوبلکس می‌شود که خواص هر دو را به ارث می‌برد در حالی که استحکام را دو برابر می‌کند. همچنین به دلیل محتوای نسبتاً بالای کروم آنها انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی هستند.
انواع فولاد ضد زنگ ، هنگامی که در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرند ، به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و استحکام آنها مورد توجه قرار می‌گیرند. آنها برای انواع کاربردهای ساختمانی و همچنین عملکردهای ذخیره سازی مواد ساختمانی خطرناک مناسب هستند.
3. فولاد آلیاژی
این نوع ، آلیاژ آهن ذوب شده با یکی از چندین عنصر دیگر است که هر کدام ویژگی‌های منحصر به فرد خود را در محصول نهایی دارند. درست است که همه فولادها آلیاژی هستند ، اما کربن و کروم آلیاژهای خاصی هستند که نام‌هایی به نوع فلز آنها نسبت داده می‌شود.
در ساخت این نوع فولاد ، یک آلیاژ پیچیده استفاده می‌کنند که چندین عنصر را برای تولید محصولی بادوام و بادوام ترکیب می‌کند. سیلیکون اغلب به عنوان جزئی از فولاد در نظر گرفته نمی‌شود ، اما خواص مغناطیسی اش ، آن را به یک جزء کامل برای اکثر ماشین آلات بزرگ تبدیل می‌کند.
آلومینیوم همه کاره است و در مصالح ساختمانی نیز استفاده می‌شود که هم سبک و هم بسیار بادوام هستند.
برخی از عناصری که با آهن و کربن ترکیب می‌شوند و آلیاژ تولید می‌کنند در فولادهای ابزار نیز یافت می‌شوند. برای مثال کبالت ، تنگستن و مولیبدن ، فلزات فوق‌العاده سختی هستند که به دلیل مقاومت در برابر ضربه و توانایی‌های برش مورد نظر هستند.
انواع فولاد آلیاژی
پتانسیل متنوع فولاد آلیاژی امکان سفارشی سازی شدید برای کاربرد انواع فولاد آلیاژی خاص را فراهم می‌کند. با این حال ، از آنجایی که عناصر ثانویه درگیر همیشه به راحتی به دست نمی‌آیند ، مانند کربن یا کروم ، آلیاژهای خاص قیمت بالایی دارند.
برخی از رایج ترین آلیاژها عبارتند از:
- آلومینیوم : فولاد سبک وزن و مقاوم در برابر حرارت که انعطاف پذیر است و کار با آن آسان است و اغلب در سیستم های اگزوز داغ و ژنراتورهای برق استفاده می‌شود.
- مس : فولاد مقاوم در برابر خوردگی که تحمل گرمای آن بسیار بالا است و آن را به گزینه ای عالی برای سیم کشی برق و مبدل های حرارتی صنعتی تبدیل می‌کند.
- منگنز : فولاد مقاوم در برابر ضربه که بسیار سخت است. می‌توان آن را در کابین‌های ضد گلوله ، صفحات ضد مته و گاوصندوق های با استحکام بالا یافت.
- مولیبدن : فولاد قابل جوش و مقاوم در برابر خوردگی که تحت فشار بالا عمل می‌کند و آن را برای ساخت و سازهای زیر آب یا خطوط لوله نفت و گاز مناسب می‌کند.
- سیلیکون : فولاد نرمی که چکش خوار و بسیار مغناطیسی است و آهنرباهای دائمی قوی ایجاد می‌کند که در ترانسفورماتورهای الکتریکی استفاده می‌شود.
- وانادیوم : فولاد ضربه‌ای بالا که ضربه‌گیر و مقاوم در برابر لرزش است و اغلب در قطعات خودرو مانند فنرها و شوک‌ها یافت می‌شود.
تطبیق پذیری کامل آنها باعث می‌شود که آلیاژها در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی یک اتفاق رایج باشند. انواع مس و آلیاژ آلومینیوم به دلیل وزن کم و خواص حرارتی بسیار محبوب هستند.
4. فولاد ابزار
فولادهای ابزار در مورد کسب و کار خود پیشرو هستند: آنها برای ماشین آلات تولید ابزار استفاده می‌شوند. تمپر کردن ، فرآیند افزودن حرارت بالا ، خنک شدن سریع و سپس گرم کردن مجدد ، فولاد ابزاری را ایجاد می‌کند که بسیار سخت و مقاوم در برابر حرارت است. آنها معمولا در محیط های با ضربه زیاد استفاده می‌شوند و بسیار ساینده هستند.
انواع فولاد ابزار
انواع مختلف ابزار در تولید به انواع مختلفی از فولاد ابزار نیاز دارند. فولاد ابزار به روش های مختلفی استفاده می‌شود تا نیازهای تولید یک ابزار خاص را به بهترین نحو برآورده کند. عناصر اضافه شده تعیین می‌کنند که برای کدام برنامه‌های خاص مناسب است.
- سخت شدن هوا : محتوای بالای کروم موجود در این فولاد به آن اجازه می‌دهد تا در معرض دمای بالا بدون خمیدگی قرار گیرد.
- سخت شدن آب : این فولاد در حین تولید با آب خاموش می‌شود که سرد کردن سریع است. این مقرون به صرفه ترین نوع ابزار است و برای ساخت ابزارهای رایج استفاده می‌شود.
- سخت شدن روغن : این فولاد روغنی به طور استثنایی در برابر لغزش مقاوم است و برای تولید چاقو و قیچی استفاده می‌شود.
- سرعت بالا: فولاد با سرعت بالا بسیار ساینده و مقاوم در برابر ضربه است. در مته ها و اره های برقی یافت می‌شود.
- کار گرم : این فولاد می تواند گرمای شدید را تحمل کند و در آهنگری و ریخته گری استفاده می شود.
- مقاوم در برابر ضربه : مقادیر کمی کربن ، سیلیکون و مولیبدن این فولاد را سخت می‌کند و برای ابزارهای پانچ و پرچ مناسب است.
این نوع فولاد را می‌توان با توجه به صنعتی که در آن استفاده می‌شود و همچنین سختی و چقرمگی آنها جدا کرد.
درجات مختلف فولاد چیست؟
فولاد به دلیل خواص و کاربردهای بسیار پیچیده است. دو سیستم درجه بندی جامع برای دسته بندی دقیق یک نوع خاص ، حتی در زیر گروه‌ها ایجاد شده است. این سیستم ها در سراسر صنایع استاندارد شده اند تا بتوان یکپارچگی مواد را بیمه کرد. دو سیستم درجه بندی عبارتند از :
- ASTM (انجمن تست و مواد آمریکا) : طبقه‌بندی الفبایی عددی که طبقه‌بندی کلی فولاد و ویژگی‌های خاص را نشان می‌دهد.
- SAE (انجمن مهندسان خودرو) : طبقه بندی عددی چهار رقمی که نوع فولاد و محتوای کربن را همراه با سایر عناصر آلیاژی برجسته می‌کند.
سخن پایانی :
شما می‌توانید فولاد را در همه جا بیابید که به اشکال مختلف مطابق با نیازهای مختلف ساخته شده است. این جزء ضروری بسیاری از مصالح ساختمانی ، لوازم خانگی و حتی ابزارهایی است که برای ساخت ابزارهای دیگر استفاده می‌شود. با ترکیب عناصر مناسب ، تطبیق دقیق فولاد تقریباً برای هر کاربرد در دسترس است.
آهن و کربن فلزات همه کاره اثبات شده ای هستند که بلوک‌های سازنده بسیاری از آنچه در شهرهای مدرن امروزی می بینیم ، از جمله شبکه‌های حمل و نقل و زیرساخت‌های مخابراتی هستند. استفاده از فولاد تاریخچه ای طولانی دارد و با کشف راه‌های جدیدی برای ترکیب عناصر در آینده نیز ادامه خواهد داشت.
امیدواریم مطالب فوق برایتان مفید بوده باشد.
تجربه کار با چه نوع فولادی را داشته اید؟ آیا انتخاب درستی بوده؟ لطفا برایمان بنویسید