کاربردهای فولاد آلیاژی
فولاد آلیاژی به عنوان یک ماده ساختمانی بسیار چندگانه و چشم‌گیر، در صنایع مختلف بازی‌هایی جذاب و متنوع را بازی می‌کند. از ساختمان‌سازی تا صنایع پیشرفته، از وسایل ورزشی تا تجهیزات پزشکی، این نوع فولاد با ویژگی‌ها و خواص منحصر به فرد خود در هر کاربردی برتری خود را اثبات می‌کند. در این مقدمه، به بررسی مهمترین کاربردهای فولاد آلیاژی و نقش آن در تحول صنایع مختلف خواهیم پرداخت.
فولاد ابزار سرد کار
فولادهای ابزار سرد کار با ترکیب آلیاژی کروم، مناسب برای ساخت ابزارهای صنعتی با دمای کار پایین هستند. این فولادها دارای ویژگی‌هایی از جمله مقاومت در برابر تنش‌های ماشینکاری، سختی پذیری، مقاومت به ضربه و سایش بالا می‌باشند و برای تولید ابزارهای متنوعی از جمله اکستروژن سرد، برش، قالب‌سازی و سایر کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند.
فولاد ابزار کربنی
فولادهای ابزار کربنی (Water Hardening Steels) با میزان کربن 0.6 تا 1.4 درصد و عناصر مقل و وانادیم، از طریق عملیات کوئنچ در آب سخت می‌شوند. این فولادها برای ابزارهایی مانند کله زنی، حکاکی، قلاویز، ابزار چوب، ابزار برش و اجزا در ماشین‌آلات با سطح سخت و مغز نرم استفاده می‌شوند، اما در دماهای بالا از استحکام کمتری برخوردارند.
فولاد ابزار گرم کار
فولاد ابزار گرم کار برای برش، شکل دهی و تبدیل مواد به قطعات استفاده می‌شود و با افزودن عناصر آلیاژی بهبود یافته، در ساخت ابزارها و قطعات ساختمانی و ماشین آلات کاربرد دارد. فولادهای ابزار گرم کار با مقاومت در برابر حرارت، فشار و سایش، حاوی مقدار کربن و عناصر آلیاژی (مانند کرم و مولیبدن) هستند و در شرایط دمای بالا قدرت استحکام و مقاومت به ضربه و سایش را حفظ می‌کنند.
فولاد بلبرینگ و رولبرینگ
فولاد بلبرینگ و رولبرینگ جهت ساخت بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌های مختلف با مقاومت در برابر لرزش، خستگی، ضربه و سایش، از فولادهای آلیاژی با کم و بیش کربن (پرکربن و کم‌کربن) با استحکام و سختی مناسب ساخته می‌شوند. افزودن عناصر آلیاژی مانند کرم و مولیبدن جهت افزایش سختی پذیری و تقویت ساختار اتمی اهمیت دارد و از منظر ماشینکاری، استحکام، مقاومت در برابر تنش‌های تماسی و تمرکز تنش نیز بهینه‌تر هستند.
فولاد تندبر (خشکه هوایی)
فولاد تندبر با عناصر آلیاژی مولیبدن و تنگستن، جهت برش در سرعت‌های بالا و مقاومت به سایش، سختی پذیری و دمای بالا طراحی شده، کاربردهایی چون دریل، مته، برقو، تیغه فرزکاری و قلاویز دارد. این فولادها با تشکیل کاربیدهای سخت، ساختار و خواص فلز را تقویت کرده و در کاربردهای صنعتی مانند قالب‌های سردکار، یاتاقان هواپیما و اجزای پمپ‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فولاد زنگ نزن
فولاد زنگ نزن، حاوی حداقل 10.5% کرم با لایه اکسیدی مقاوم به خوردگی، از اثرات زنگ زدگی جلوگیری می‌کند و با اضافه کردن نیکل، مولیبدن و دیگر عناصر، خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی را متغیر می‌کند.
فولاد ساختمانی مقاوم در دمای بالا
فولادهای ساختمانی مقاوم در دمای بالا با افزودن عناصر آلیاژی مانند کرم و مولیبدن به مقاومت در دماهای بالا ارتقاء می‌یابند و مورد استفاده در سازه‌های صنعتی با دماهای بالا از جمله موتورها و توربین‌ها قرار می‌گیرند. این فولادها با عملیات حرارتی کوئنچ تمپر قابلیت افزایش استحکام و سختی را دارند و در صنایع مختلف مانند صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و فولادسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فولاد سوپاپ
فولادهای سوپاپ با کربن متوسط یا بالا و اصلیت کرم برای ساخت سوپاپ‌های موتورهای احتراقی با خواص مانند مقاومت به خوردگی، حرارت، سایش و خستگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. افزودن نیکل و سایر آلیاژها نیز بهبود خواص را تسهیل می‌کند. این فولادها برای ساخت سوپاپ‌های ورودی و خروجی در موتورهای احتراقی متنوع و همچنین توربین‌ها و موتورهای هواپیما به‌کار می‌روند. در دماهای پایین از نوع مارتنزیتی و در دماهای بالاتر از نوع آستنیتی استفاده می‌شود.
فولاد عملیات حرارتی پذیر
فولادهای عملیات حرارتی پذیر، با میزان کربن متوسط (معمولاً 0.20 تا 0.5 درصد)، با عملیات کوئنچ-تمپر ساختار مارتنزیتی و در نتیجه سختی و استحکام تسلیم بالا را ایجاد می‌کنند. مشخصات نهایی سختی با تمپر، آستنیته کردن، خنک‌کاری و زمان تمپر تنظیم می‌شود تا انعطاف پذیری و کیفیت مطلوب حاصل گردد. انتخاب سیکل حرارتی و محیط خنک‌کاری، به ویژه با توجه به ترکیب شیمیایی، ساختار اولیه و کاربرد، تصمیم‌گیری اساسی در تولید فولادهای این دسته است.
فولاد غیر مغناطیسی
فولادهای غیر مغناطیسی شونده، فولادهای آلیاژی با خواص متنوع ولی مشترک غیر مغناطیسی و جوش پذیری عالی هستند. عناصری مانند منگنز، نیکل، کرم، مولیبدن، نیتروژن، وانادیم و نایوبیم به ترکیب آنها اضافه می‌شوند، که باعث تغییر در خواص و شرایط عملیات حرارتی آنها می‌شود. این فولادها در صنایع مختلف از جمله ساختمانی، دریایی، ابزار اندازه‌گیری و قطعات دمای پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فولاد ماشین سازی ریز دانه
فولاد ریزدانه کم کربنی با کنترل دقیق عناصر آلیاژی، منجر به فرم‌دهی دانه‌های ریز شده و بهسازی فولاد می‌شود. این فولادها با ویژگی‌هایی از جمله استحکام، ضربه‌پذیری، مقاومت در دماهای بالا و پایین، و به میزانی مقاومت به خوردگی، عمدتاً در وضعیت عملیات حرارتی نرماله عرضه می‌شوند و به دلیل قابلیت شکل‌دهی، جوش‌پذیری بالا و استفاده در صنایع ساختمانی، ماشین‌سازی و تاسیسات به‌کار می‌روند.
فولاد مخازن هیدروژن تحت فشار بالا
فولاد مخازن هیدروژن تحت فشار بالا، با مقاومت در برابر فشار، دما و ترک هیدروژن، خواص جوش پذیری خوب و مقاومت به خوردگی را داراست. انتخاب مواد و طراحی بر اساس استانداردهای NACE 0175 و ASME SEC VIII انجام می‌شود.
فولاد مناسب برای دمای صفر
فولاد دمای زیر صفر، با افزودن نیکل و کاهش عناصر کاربیدزا، قابلیت حفظ چقرمگی و شکل‌پذیری در دماهای پایین را دارد. این فولادها از عملیات حرارتی نرماله یا کوئنچ تمپر برخوردار هستند و جوش‌پذیری مناسبی دارند. شاخص چقرمگی آنها با آزمون ضربه در دماهای زیر -200 تا +20 درجه ی سانتی‌گراد تعیین و دمای کاربردی آلیاژ مشخص می‌شود.
فولاد نسوز
فولادهای نسوز با مقادیر بالای کرم و نیکل، مقاومت در دماهای بالا (بیش از 500 درجه ی سانتی‌گراد)، محافظت در برابر خوردگی، اکسیداسیون، پوسته‌ای شدن و سایش، و جوش‌پذیری مناسب را ارائه می‌دهند؛ گریدهای AISI 310 و AISI 309 معروف‌ترین نمونه‌های این دسته هستند.
فولاد نیتراسیون
فولاد نیتراسیون، فولاد کربن متوسط با عناصر آلیاژی مانند کرم، مولیبدن و آلومینیوم یا وانادیم است که در عملیات نیتراسیون، با واکنش اتم‌های نیتروژن تشکیل ذرات نیتریدی سخت روی سطح قطعه، سختی، مقاومت به سایش، خوردگی و خستگی را افزایش می‌دهد. این فولاد با حفظ ساختار قبلی و ایجاد ترک و اعوجاج در دماهای پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد آلیاژی مقاوم در دمای بالا
فولادهای آلیاژی مقاوم در دمای بالا با کربن کم و مقدار زیادی عناصر آلیاژی از جمله کرم، نیکل، مولیبدن، وانادیم و تنگستن، تقویت کننده‌های مقاومت به خوردگی، اکسیداسیون و خزش هستند و همچنین عناصر کاربیدزا به استحکام و سختی پذیری اضافه می‌کنند. این فولادها برای ساخت قطعات در صنایع مختلف از جمله نیروگاه‌ها، صنایع اتمی، نفت و پتروشیمی، مانند محفظه‌های احتراق، توربین‌ها و راکتورها با کاربردهای دمای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فولادهای هادی حرارت
فولادهای هادی حرارت با ترکیب شیمیایی خاص، با خواص فیزیکی برجسته از جمله رسانایی حرارتی بالا تا دماهای بالا، به عنوان فولاد زنگ‌نزن به کار می‌روند و در ترموکوپل‌ها، کاتالیست‌های اگزوز دود و قطعات کوره به کار می‌آیند.
در پایان به شما پیشنهاد می‌کنیم مقاله‌ی تولید فولاد آلیاژی را نیز مطالعه فرمایید.
