فولاد چیست و انواع آن

فولاد چیست؟

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که فولاد چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟ در واقع، قبل از این که بخواهیم به تعریف فولاد بپردازیم باید با مفهوم آلیاژ به طور مختصر آشنا شویم. همان‌طور که می‌دانید آلیاژ فلزی است که از ترکیب چند عنصر مختلف تشکیل شده است. برای مثال، در ساخت فولاد از آهن و عناصر دیگری استفاده می‌شود. به همین دلیل فولاد را می‌توان به عنوان یک آلیاژ شناخت که البته انواع مختلفی دارد. از فولاد به عنوان مهم‌ترین مصالح و متریال پروژه‌های عمرانی و ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این محتوا در مورد فولاد چیست توضیح میدهیم.

شاید بسیاری از مواردی که در جهان اطرافمان مشاهده می‌کنیم، مانند اتومبیل‌ها، کانتینرها، لوازم خانگی، کشتی و حتی چاقوی جراحی و… از فولاد ساخته شده باشند. اما همان‌طور که توضیح دادیم، فولاد فقط یک نوع نبوده و بسته به استفاده‌های مختلفی که دارد، می‌تواند عناصر متفاوتی هم داشته باشید. برای مثال، بسته به نوع محصولاتی که قرار است تولید شود، به طور دقیق تصمیم گرفته می‌شود که از چه مقدار عناصری در ساخت فولاد استفاده شود. چنین چیزی معمولا توسط کارشناسان و تولیدکنندگان متخصص در این حوزه انجام می‌شود.

تفاوت فولاد با آهن

تفاوت آهن و فولاد چیست؟

در واقع ماده اصلی که فولاد از آن ساخته می‌شود آهن است. در بالا هم به این موضوع اشاره کردیم که دلیل آلیاژ نامیدن فولاد هم به خاطر استفاده از آهن و همچنین کربن، فسفر، منگنز، اکسیژن، سیلیکون و سولفور است. درصد استفاده از این عناصر بسیار مهم و حائز اهمیت است. چرا که درصد کربن و منگنز استفاده شده در فولاد به ترتیب کمتر از 2 و 1 بوده و اگر مقدار کربن در آن‌ بیشتر از 2 درصد شود، تبدیل به آلیاژ دیگری می‌شود که چدن نام دارد. اصلی‌ترین تفاوتی که میان فولاد و آهن وجود دارد، میزان کربن استفاده شده در آن‌هاست.

از طرفی دیگر، افزودن برخی عناصر به فولاد باعث شده تا این آلیاژ خاصیت ضد خوردگی و یا ضد زنگ‌زدگی پیدا کند. این در حالیست که آهن به شدت در معرض زنگ‌زدگی قرار دارد و اگر در اثر رطوبت و اکسیژن قرار بگیرد و هیچ پوشش محافظی نداشته باشد، سریعا زنگ می‌زند. یکی دیگر از تفاوت‌های میان آهن و فولاد بحث استحکام آن‌هاست. چرا که استحکام فولاد بیشتر از آهن بود و این موضوع به خاطر عناصر مختلفی است که در ساخت این آلیاژ استفاده می‌شود. اما از طرفی دیگر، خاصیت چکش‌خواری فولاد نسبت به آهن کمتر بسیار کمتر است. اما فولاد به خاطر کروم، سیلیسیم و منگنزی که دارد، معمولا از مقاومت کششی بسیار بالاتری نسبت به آهن برخوردار است.

 انواع اقسام فولاد چیست؟

در بالا، مورد فولاد چیست؟ توضیح دادیم که فولاد می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد. دقیقا انواع مختلف فولاد بر حسب، ترکیبات شیمیایی، روش ذوب، پروسه تولید، عملیات حرارتی، شکل ظاهری، فرایند جداسازی اکسیژن، ساختاری بلوری، میزان استحکام و… طبقه‌بندی می‌شود. اما اگر بخواهیم فولاد را از لحاظ ترکیبات و ساختار شیمیایی دسته‌بندی کنیم، می‌توانیم به دو بخش فولاد آلیاژی و فولاد ساده کربنی تقسیم‌بندی کنیم. همان‌طور که از نام‌های این دو نوع فولاد مشخص است، فولاد آلیاژی از ترکیب عناصر مختلفی نظیر مس، منگنز، آلومینیوم، سیلیکون، کروم، تیتانیوم و نیکل ساخته می‌شود. این در حالیست که فولادی ساده کربنی شامل کربن و عناصر دیگر است. اما به طور کلی و پاسخ انواع فولاد چیست؟؛ بر اساس کاربرد میتوان گفت:

  •   فولاد ضد سایش: از جمله محصولات فولادی بسیار مستحکم در برابر سایش بوده که معمولا کاربردهای بسیار زیادی در ساخت سنگ‌شکن‌ها، ساخت ماشین‌آلات پردازش سنگ و همچنین بیل‌های مکانیکی دارد.
  •   فولاد فنر: که استحکام بسیار بالایی در برابر سایش و همچنان ارتعاش دارد. این نوع فولاد خاصیت الاستیسیته بالایی به خاطر وجود سیلسیم در ترکیب ساختش دارد. معمولا از این نوع فولاد در ساخت انواع فنرهای استوانه‌ای، مخروطی و تخت استفاده می‌شود.
  •   فولاد سوپاپ:‌ که در ساخت انواع سوپاپ‌های اتومبیل‌ها، سوپاپ‌های دود و موتورهای احتراق سبک و سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  •   فولاد سازه‌ای:‌ که در صنایع ساختمان‌سازی برای جرثقیل، ساخت نرده، اسکلت فلزی، توری و… استفاده می‌شود. معمولا از فولادهای معمولی که درجه کیفیتشان 1، 2 و یا 3 است در این نوع محصولات استفاده می‌شود.
  •   فولاد دیگ بخار
  •   فولاد مخزن تحت فشار
  •   فولاد آبکاری
  •   فولاد ماشین‌کاری
  •   فولاد ابزار: که برای ساخت انواع ابزارها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  •   فولاد یاتاقان: که معمولا در ساخت غلتک‌ها، ساچمه‌ها، یاتاقان‌ها، مفاصل، سوزن‌ها و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولا از این نوع فولاد در قطعاتی استفاده می‌شود که نیاز به تحمل فشار۷ تنش و یا سایش زیادی دارند.
  •   فولاد دریایی: همان‌طور که از نام این نوع فولاد مشخص است، از آن در ساخت شناورها، عرشه و بدنه کشتی‌ها، کف قایق‌ها و زیردریایی‌ها استفاده می‌شود.
  •   فولاد قالبی: از این نوع فولاد معمولا برای ساخت قالب‌ تزریق پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع فولاد بر اساس تولید

انواع فولاد چیست؟ (بر اساس فرایند تولید)

ما در مورد فولاد چیست؟ و انواع آن به طور کلی گفتیم. اما همان‌طور که توضیح دادیم، بحث فرایند تولید هم در انواع محصولات فولادی بسیار مختلف و متفاوت است و می‌تواند در دسته‌بندی آن‌ها تاثیرات قابل توجهی بگذارد. یعنی در بیشتر موارد، حتی بر اساس این معیار محصولات فولادی را دسته‌بندی می‌کنند. در ادامه به چند مورد از آن‌ها اشاره خواهیم کرد تا به طور کامل با انواع فولادها بر اساس فرایند تولید آشنا شوید:

  •    فولاد ریخته‌گری:‌ از این نوع فولاد در قطعاتی استفاده می‌شود که به روش ریخته‌گری تولید می‌شوند. معمولا میزان کربن این نوع فولادها بین 0.15 تا 0.6 درصد است.
  •    فولاد نورد گرم: همان‌طور که از نام این نوع فولاد مشخص است، با استفاده از فرایند نورد گرم تولید شده و مراحل ساخت آن هم نیاز به دقت بسیار بالایی دارد.
  •    تقسیم‌بندی فولادها بر اساس شکل ظاهری: این نوع محصولات هم به ورق‌های فولادی، شمش فولاد، لوله فولادی، میله فولادی و… دسته‌بندی می‌شوند.
  •    فولاد نورد سرد:‌ در ساخت این نوع فولاد از همان محصولات فولادی که به روش نورد گرم تولید شده‌اند استفاده می‌شود. با این تفاوت که معمولا فرایند پرداخت محصولات فولاد نورد سرد طولانی‌تر بوده و این موضوع در ارتقا کیفیت آن‌ها تاثیر بسزایی می‌گذارد.
  •    فولاد آهنگری شده: این نوع فولادها از آنجایی که به روش آهنگری تولید می‌شوند معمولا از کیفیت بسیار بالاتر نسبت به فولادهایی برخوردار هستند که به روش ریخته‌گری تولید شده‌اند.
  •    فولاد سرد کشیده شده: کیفیت این نوع فولادها معمولا بسیار بالا است. چرا که با استفاده از یک فرایند به نام کشش سرد تولید می‌شوند.

معرفی انواع فولاد کربنی ساده

ما در این محتوا در مورد فولاد چیست؟ و انواع و… توضیح دادیم؛ حال در مورد انواع فولاد کربنی ساده توضیح میدهیم. در بالا به طور مختصر در مورد فولاد کربنی ساده صحبت کردیم، اما قصد داریم در ادامه این مطلب بیشتر با آن و انواع مختلفش آشنا شویم. چنین گفته می‌شود که حدود 90 درصد تولیدات فولاد جهان شامل فولاد کربنی ساده می‌شود. چرا که این نوع محصولات تنوع بسیار بالایی داشته و به وفور در صنایع پرکاربردی چون گاز، پتروشیمی و نفت مورد استفاده قرار می‌گیرند. فولاد کربنی ساده را معمولا بر اساس میزان کربن استفاده شده در آن دسته‌بندی می‌کنند که این موارد به شرح ذیل هستند:

  •     فولاد کربن متوسط: همان‌طور که از نام این نوع فولاد مشخص است، میزان کربن استفاده شده در آن در حد متوسط یعنی بین 0.3 تا 0.6 درصد بوده و بهترین گزینه برای سایش‌های متوسط به شمار می‌آید. این نوع فولاد کاربرد زیادی در عملیات حرارتی نداشته و مناسب این گزینه نیست. از فولاد کربن متوسط در ساخت انواع فنرها، میل‌لنگ‌ها، شفت‌ها و… استفاده می‌شود.
  •     فولاد نرم:‌ درصد کربن استفاده شده در این فولاد معمولا کمتر از 0.15 است. این نوع فولاد گزینه بسیار مناسب برای ساخت انواع لوله‌ها، پرچ‌ها و میخ‌ها است.
  •     فولاد پر کربن:‌ از نام این نوع فولاد مشخص است که درصد کربن استفاده شده در آن، نسبت به سایر فولادها بیشتر است. چرا که مقدار کربن استفاده شده در فولاد پر کربن، بیشتر از 0.6 درصد است. هر چقدر که درصد کربن بالاتر باشد، به همان اندازه مقاومت آن بیشتر می‌شود. به همین دلیل، فولاد پر کربن را به عنوان بادوام‌ترین و سخت‌ترین فولاد غیر آلیاژی می‌شناسند. با این که جوش‌پذیری فولاد پر کربن چندان تعریفی ندارد، اما استحکام بسیار بالایی در برابر سایش دارد. از فولاد پر کربن معمولا در ساخت انواع ابزارهایی نظیر مته، آچار، اره و همچنین فنرها و تیغه‌ها استفاده می‌شود.
  •     فولاد کم کربن:‌ از نام این نوع فولاد هم می‌توان به راحتی حدس زد که میزان کربن استفاده شده در آن بسیار کم است. در واقع میزان کربن استفاده شده در این نوع فولاد بین 0.15 تا 0.3 درصد است. اما همین موضوع ویژگی‌های منحصربه‌فردی به فولاد کم کربن داده که مزایای زیادی را برای این محصول به وجود آورده است. برای مثال، فولاد کم کربن خواص مغناطیسی بسیار بالایی دارد و بهترین گزینه ممکن برای ماشین‌کاری و یا جوشکاری به شمار می‌آید. از طرفی دیگر، هزینه فولاد کم کربن بسیار پایین‌تر از محصولات دیگر است. تولید این نوع فولاد نسبت به سایر مواردی که نام بردیم، بیشتر بوده و کاربردهای زیادی هم دارد. برای مثال، می‌توان به مواردی نظیر راه‌آهن، بدنه کشتی‌ها و یا قطعات مهندسی و… اشاره کرد.

آشنایی با فولاد ابزار

فولاد ابزار به طور کلی 2 نوع مختلف دارد که به سردکار و گرم‌کار دسته‌بندی می‌شود. معمولا فولاد سردکار برای ساخت ابزارهای ماشینی و یا دستی به کار برده می‌شود و نوع گرم‌کار هم معمولا در دماهای بسیار بالا و برای برش داد و یا شکل دادن مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولا تفاوت این دو نوع فولاد ابزار در میزان مقاومت حرارتی ‌آن‌هاست. برای ساخت فولاد ابزار معمولا از کوره‌ّهای قوس الکتریکی استفاده می‌شود. البته روش‌های دیگری هم برای تولید این نوع فولاد وجود دارد که بیشتر استفاده از این کوره‌ها رایج‌تر است.

آشنایی کلی با فولادهای زنگ‌نزن مستحکم در برابر حرارت

ما در این محتوا در مورد فولاد چیست؟ و انواع آن و… توضیح دادیم؛ حال در مورد فولاد زنگ نزن توضیح میدهیم. فولادهای زنگ‌نزن یا همان (Stainless Steel) 200 برابر مقاومت بیشتری نسبت به فولاد نرم دارند. از طرفی دیگر، استحکام این نوع فولاد در برابر خوردگی بسیار بالا بوده و مناسب مواردیست که ممکن است بنا به دلایل محیطی و… شرایط برای خوردگی و یا زنگ‌زدگی فولاد وجود داشته باشد. اصلی‌ترین عنصری که در فولاد زنگ‌نزن استفاده می‌شود، کروم است. اما به خاطر ارتقا کیفیت فولاد زنگ‌نزن، علاوه بر کروم از عناصر دیگری نظیر  گوگرد، مولیبدن، آلومینیوم، نیوبیوم، سلنیم، نیکل، سیلیسیم، نیتروژن، مس و تیتانیم استفاده می‌شود. پنج نمونه از رایج‌ترین این فولادها عبارتند از: مارتنزیتی، آستنیتی، رسوب سخت‌شده، دوپلکس و فریتی.

فولاد زنگ نزن

فولاد چیست: آشنایی کلی با انواع فولاد‌های پوشش‌دار

از آنجایی که در مورد فولاد چیست؟ و انواع مختلف آنها گفتیم؛ باید بدانید که مقاومت هر کدام در برابر زنگ‌زدگی و یا خوردگی می‌تواند کاملا متفاوت باشد. برای مثال، به فولادهای ضدزنگ اشاره کردیم که به نوع خود، بدون نیاز به هیچ پوششی در برابر زنگ‌زدگی و یا خوردگی مقاومت بسیار بالایی دارند. اما واقعیت این است که تمام فولادها این گونه نبوده و بسیاری از آن‌ها در برابر رطوبت، زنگ‌زدگی و خوردگی مقاوم نیستند. از این روی، بهترین روش برای بالا بردن مقاومتشان، در نظر گرفتن یک پوشش مقاوم برای آن‌هاست. چرا که با استفاده از این روش مقاومتشان در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی بسیار بالاتر می‌رود. اما به طور کلی چهار نوع روش برای مقاوم‌سازی فولاد پوشش‌دار استفاده می‌شود که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1.   روش گالوانیزه کردن خشک: در این روش فولاد در معرض بخار روی قرار گرفته و پوشش مقاوم روی آن ایجاد می‌شود.
  2.   روش غوطه‌وری:‌ در این روش فولاد را در یک مخزن از آلیاژ روی مذاب شده، غوطه‌ور می‌سازند تا پس از سرد شدن پوشش مقاوم پیدا کند. معمولا به این مخزن حمام مذاب روی هم گفته می‌شود.
  3.   روش گالوانیزه کردن الکترونیکی: در این روش هم از الکترولیز کردن ورق‌های فولادی برای مقاوم‌سازی‌شان استفاده می‌شود.
  4.   روش اسپری حرارتی:‌ در این روش آلیاژ روی مذاب شده را به شکل اسپری حرارتی روی سطح فولاد می‌پاشند تا سطح کاملا مقاوم در برابر خوردگی پیدا کند.

مواردی که در بالا نام بردیم فقط به افزایش مقاومت فولاد در برابر خوردگی و یا زنگ‌زدگی کمک نمی‌کند، بلکه می‌توان ویژگی جوش‌پذیری و یا رنگ‌پذیری فولاد را هم پس از ایجاد شدن لایه‌ها و پوشش‌های محافظ، بیشتر کند. معمولا ضخامت لایه‌های محافظ در فولادها ارتباط مستقیمی با طول عمر آن‌ها دارد. به همین دلیل، هر چقدر که ضخامت لایه‌ها بیشتر باشند، بدون شک در طول عمر فولادها هم تاثیر بسزایی خواهند گذاشت.

کلام آخر

ما در این مقاله سعی کردیم، به طور کلی راجع به فولاد چیست؟، کاربردها و انواع آن صحبت کنیم. همان‌طور که خودتان در این مطلب خواندید، فولادها انواع مختلفی داشته و هر کدام کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند. آشنایی با این موارد به ما در شناخت بهتر فولاد و کاربردهایش، کمک بسزایی خواهد کرد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سوالی دارید؟چت از طریق واتساپ