فولاد آلیاژی چیست؟ انواع و کاربردهای آن

مقدمه (آشنایی با فولاد های آلیاژی)

 

در دنیای امروزی مواد بسیار زیادی در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار میگیرد ، که یکی از پرکاربرد ترین آن ها فلزات هستند ؛ فلزات خود انواع گوناگونی را شامل میشوند که یکی از کارآمدترین آن ها که از لحاظ قیمتی نیز بسیار مقرون به صرفه می باشد با نام فولاد شناخته میشود.

در زمان های گذشته انسان ها از فولاد برای ساخت انواع اسلحه های مورد نیاز خود استفاده می کردند اما امروزه با پیشرفت دانش ، محققان دریافته اند که با کم و زیاد کردن مقادیر کربن موجود در فولاد میتوانند به نوعی از آن دست یابند که سخت تر اما انعطاف پذیرتر باشد.

فولاد آلیاژی چیست؟

 

فولاد آلیاژی یا همان Allow steel نوعی از فولاد میباشد که با ترکیب مقادیر متفاوتی از عناصر نظیر منگنز ، نیکل ، کروم ، مولیبدن ، بور و… ایجاد شده

است ؛ البته ناگفته نماند که فولاد خود از ترکیبات آهن و کربن تولید میشود اما اضافه کردن مقادیر عناصر گفته شده به فولاد در هنگام ذوب  باعث تولید آلیاژ هایی از آن میشود که بسیار در صنعت پرکاربرد میباشند.

وزن عناصر استفاده شده در ترکیب فولاد آلیاژی از 1 تا 5 درصد متغییر است.

 

 

انواع فولاد های آلیاژی

 

1.فولاد کم آلیاژ (low allow steel)

 

2.فولاد پر آلیاژ (high allow steel)

 

فولاد های آلیاژی از نظر میزان وجود عناصر ذکر شده در ترکیبات خود به دو گروه اصلی تقسیم بندی میشوند ، اگر میزان عناصر کمتر از 8% باشد فولاد کم آلیاژ، و اگر میزان عناصر ترکیبی از 8% بیشتر باشد به آن فولاد پر آلیاژ گفته می شود.

خصوصیات و ویژگی های هرکدام از فولاد های آلیاژی با توجه به عناصری که در ترکیبات آن قرارگرفته متفاوت است و هرکدام از این عناصر موجب تغییرات زیادی در عملکرد ، سختی و مقاومت این فولاد های آلیاژی می شود.

 

 

 

 

فولاد آلیاژی منگنز دار :

 

منگنز یکی از عناصری است که اضافه کردن آن به فولاد باعث ایجاد ویژگی های قابل توجهی در آن میشود ؛ در حالت عادی برای افزایش مقاومت و سختی فولاد از عملیاتی به نام کوئنچ کردن بر روی آن استفاده میکنند اما این عملیات مستلزم رعایت فاصله ی زمانی دقیق میباشد ، اما با اضافه کردن منگنز به فولاد حساسیت زمانی به صفر رسیده و میزان شکنندگی آن تا حد بسیار زیادی کاهش می یابد.

 

فولاد آلیاژی نیکل دار :

 

یکی از عناصر بسیار مهمی که بر روی آلیاژی شدن فولاد بسیار تاثیرگذارست عنصر نیکل است ؛ از خصوصیات این عنصر میتوان به قابلیت شکل پذیری بالا و مفتولی شدن فولاد و هم چنین مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی اشاره کرد .

از دیگر ویژگی های آن میتوان به استفاده ی چند عنصر همزمان با عنصر نیکل اشاره کرد چرا که باعث چند برابر بهتر شدن خصوصیات فولاد های آلیاژی میشود.

فولاد های آلیاژی 25XX  و 23XX از این نوع میباشند.

 

فولاد آلیاژی مولیبدن دار :

 

وجود مولیبدن ، باعث ایجاد مقاومت زیاد فولاد در برابر ساییدگی و خوردگی میشود ، هم چنین میزان نیروی کششی فولاد را افزایش می دهد و وجود آن در داخل ترکیبات آهن باعث تغییر ساختمان مولکولی فولاد شده و برای تولید ابزار مربوط به ماشین آلات مختلف بسیار کاربرد دارد.

 

انواع فولاد های کم آلیاژ :

 

 

1.فولاد کم آلیاژ پر استحکام :

 

این فولاد که به (HSLA) یا ریزآلیاژ معروف است مانند سایر فولاد های معمولی تولید میشود اما با افزودن مقادیر کمی عناصر گوناگون نظیر : تنگستن ، وانادیوم ، سیلیکون ، منگنز و مولیبدن خواص مقاومتی آن افزایش یافته و برای تولید ماشین ها و ابزار آلاتی که به نسبت وزن کم ، مقاومت و نیروی بالایی را لازم دارن مورد استفاده قرار میگیرد .

 

2.فولاد کم آلیاژ کروم – مولیبدن :

 

این فولاد های کم آلیاژ به علت وجود عناصر کروم و مولیبدن که هرکدام به ترتیب به میزان 0.5 تا 9  و 0.5 تا 1 درصد موجود است ، مقاومت بسیار بالایی در مقابل جوشکاری دارند و هم چنین تحل دمای بسیار بالا تا حدود 530 درجه سانتیگراد را دارن ؛ به همین علت یکی از گزینه های مناسب برای ساخت نیروگاه های حرارتی و پالایشگاه های پتروشیمی میباشند.

 

3.فولاد کم آلیاژ نیکل – مولیبدن :

 

این فولاد که از ترکیب عناصر نیکل ، مولیبدن و درصد  بسیار کمی منگنزو گوگرد تولید شده است در دماهای پایین مقاومت خوبی را از خود نشان میدهد و در صنایعی که نیاز به ابزارآلاتی با استحکام متوسط دارند مورد استفاده قرار میگیرد ؛ برای نمونه از این فولاد کم آلیاژ در شفت های انتقال نیرو، چرخ دنده ها و ابزارآلات مربوط  به فرود هواپیما استفاده می شود.

 

4.فولاد هوازده :

 

این فولاد کم آلیاژ که به علت وجود عناصری مثل : مس ، کروم ، سیسیلیوم و فسفر خاصیت ضد زنگ زدگی بسیار بالایی دارد، سازوکاره این عناصر به این صورت است که براثر قراگیری در مجاورت هوا و ترکیب شدن عناصر با اکسیژن دچار اکسیدگی شده و یک لایه محافظتی از زنگ آهن در تمام سطح فولاد ایجاد میشود ، بغیر از فواید آن دارای معایبی هم می باشد که یکی از آن ها مشکلات زیاد برای جوشکاری این نوع از فولاد است که باید با روش های خاصی انجام شود .

از موارد مصرف فولاد هوازده می توان به نمای ساختمان ها و مجسمه ها که در فضای باز قرار میگیرند اشاره کرد.

 

انواع فولاد های پر آلیاژ :

 

 

 

1.فولاد پر آلیاژ کروم دار :

 

در این نوع فولاد آلیاژی به اندازه ی مقدار کربن ،عنصر کروم نیز مقدار قابل توجهی از فولاد آلیاژی را تشکیل داده است ؛خاصیت این عنصر افزایش قابل توجه مقاومت فولاد در برابر زنگ زدگی میباشد به این صورت که هرچه میزان کروم داخل مواد تشکیل دهنده فولاد بیشتر باشد خاصیت ضد زنگ زدگی بالاتر است .

به این صورت که اگر فولاد مربوطه در مقابل عوامل زنگ زدگی نظیر اکسیژن قرار بگیرد این عوامل باعث اکسید شدن عنصر کروم شده و این عمل منجر به ایجاد یک لایه محافظتی بر روی سطح فولاد میشود و مانع زنگ زدگی دیگر قسمت ها خواهد شد.

 

2.فولاد پر آلیاژ SPK :

 

به آن فولاد سردکار  SPK نیز گفته میشود و با روش نورد سرد تولید شده و مقادیری از آلیاژ های کروم و کربن را داراست و به همین علت ، دوام بالا و خاصیت ضد خورندگی را دارد.

 

کاربردهای فولاد آلیاژی :

 

 

 

نقش آلیاژ فولاد در مهندسی

 

چند کاره بودن آلیاژ فولاد آن را در مهندسی و ساختمانی اساسی می‌کند. نسبت قدرت به وزن بی ‌نظیر و دوام آن، از آن در انواع کاربرد های سازه ‌ای مختلف جلوگیری نمی‌کند.

 

ساخت برج‌های آسمانی

 

برج‌ های آسمانی که مناظر شهری ما را زیبا می‌کنند، بدون آلیاژ فولاد ممکن نبود. توانایی آن برای تحمل بارهای فشاری عظیم و همچنین حفظ اصالت ساختاری، نمونه‌ای از عالیت آن در ساختمان می‌باشد.

 

نوآوری اتومبیلی

 

از شاسی تا موتور، آلیاژ فولاد پشتوانه اتومبیل‌ های مدرن را تشکیل می‌دهد. وزن کم ولی مقاومت بالا، به بهبود کارایی سوختی، ایمنی و عملکرد کلی اسهام می‌کند.

 

شگفتی‌های هوافضا

 

در صنعت هوافضا، آلیاژ فولاد در اجزای حیاتی مانند دستگاه‌ های فرود و قطعات موتور مورد استفاده قرار می‌گیرد، به دلیل توانایی آن در تحمل دماهای بسیار بالا و شرایط با فشار زیاد.

 

پیشرفت‌های دریایی

 

مقاومت به زنگ زدگی آلیاژ فولاد، انتخاب ایده‌ آلی برای ساخت کشتی‌ها است. این ماده تاخیر خوردن طول عمر کشتی‌ ها را در مقابل محیط نمناک و خورنده دریا اطمینان می‌دهد.

 

تفاوت فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی چیست؟

 

 

 

پس از خواندن تمامی مطالب داخل این مقاله متوجه میشویم که فولاد های آلیاژی گستره ی امکانات بسیار زیادی دارند که برخلاف نوع غیرآلیاژی آن بسیار پر طرفدارهستند.

اولین و مهمترین این تفاوت ها در میزان مقاومت فولاد ها در برابر خوردگی با یکدیگر میباشد ؛ در نوع آلیاژی به علت ترکیبات عناصر مختلف که چندین بار نام برده شده اند این نوع از فولاد بسیار نسبت به زنگ زدگی و خوردگی مقاوم است در صورتی که در نوع غیرآلیاژی آن بلافاصله براثر ترکیب شدن با اکسیژن اکسیدآهن ایجاد میشود.

تفاوت بعدی در میزان کربن موجود در فولاد ها است ، فولاد غیر آلیاژی تنها از ترکیب آهن و کربن ایجاد میشود به همین علت میزان کربن در آن ناچیز بوده و بسیار انعطاف پذیر است ؛ اما در نوع آلیاژی در هنگام ذوب مواد عناصر گوناگونی به آن اضافه میشود و میزان کربن موجود در آن به حدود 25 درصد نیز میرسد ، که البته موجب شکنندگی بیش از حد فولاد میگردد اما با اضافه کردن عناصر مربوطه از شکنندگی آن جلوگیری میشود .

 

سوالات متداول درباره آلیاژ فولادی

 

1.تفاوت میان آلیاژ فولاد و آهن چیست؟

 

آلیاژ فولاد یک ماده ترکیبی است که حاوی آهن، کربن و عناصر دیگری است، در حالی که آهن یک فلز خالص است. آلیاژ فولاد قوی ‌تر و کاربردی تر از آهن است.

 

2.آیا آلیاژ فولاد واقعاً ضد زنگ است؟

 

بله، آلیاژ فولاد بسیار مقاوم در برابر لکه‌ها، زنگ ‌زدگی و زنگ زدگی است. ظاهر درخشان آن حتی در شرایط دشوار حفظ می‌شود.

 

3.آیا آلیاژ فولاد قابل بازیافت است؟

 

بله، آلیاژ فولاد یکی از موادی است که بیشترین بازیافت در جهان را دارد. می‌توان آن را بارها و بارها بازیافت کرد بدون از دست دادن ویژگی ‌های آن.

 

4.چه فواید زیست محیطی استفاده از آلیاژ فولاد وجود دارد؟

 

آلیاژ فولاد از نظر زیست محیطی مطمئن است زیرا می‌توان آن را بازیافت کرد و تقاضای مواد خام جدید را کاهش داد و میزان زباله ‌زایی را کم کرد.

 

5.آیا محدودیت ‌هایی برای آلیاژ فولاد وجود دارد؟

 

هرچند آلیاژ فولاد چندکاره است، اما در شرایط خاصی ممکن است زنگ بزند. این مشکل با پوشش‌ ها و نگهداری مناسب قابل کاهش است.

 

5. چه صنایعی که به طور گسترده از آلیاژ فولاد استفاده می‌کنند ؟

 

ساختمان‌ سازی، صنعت خودرو سازی، هوافضا و تولید از جمله صنایعی هستند که به طور گسترده از آلیاژ فولاد استفاده می‌کنند.

 

نتیجه گیری کلی

 

با مطالعه این مقاله آشنایی بیشتر با آلیاژهای فولادی و زیر مجموعه ی های آن میتوانیم بفهمیم که فولاد و آلیاژهای آن به صورت بسیار گسترده ای بر تمام جنبه های زندگی امروزه ی انسان ها تاثیرگذار بوده اند و ما با نگاه کردن به محیط پیرامون خود میتوانیم انواع فولاد های آلیاژی را در اشکال متفاوتی مشاهده کنیم.

در واقع این آلیاژ ها نتیجه ی سال ها تحقیق و نوآوری در علوم مهندسی و شیمی بوده است که با حیات مدرن انسان ها تطبیق یافته و به چیزی ارزشمند تبدیل گشته است.

برای استعلام بهتر و دقیق تر قیمت های روزانه آهن آلات میتوانید به سایت راد آهن مراجعه کنید .