معرفی کامل فولاد VCN150

فولاد VCN150 نوعی از فولاد کم آلیاژی است که حاوی مولیبدن، کروم و نیکل بوده و یکی از محبوب‌ترین انواع فولاد به حساب می‌آید. به دلیل ویژگی‌های مطلوب خود، کاربرد‌های متنوعی دارد. استحکام، چقرمگی و عملکرد مناسب در شرایط عملیات حرارتی از جمله این ویژگی‌ها هستند. فولاد مذکور اسامی دیگری هم دارد که  شاید حتی از خود VCN150 مصطلح تر باشند از جمله DIN1 6582 و .34CrNiMo6 برای آشنایی بیشتر با ویژگی‌ها، کاربردها و مراحل ساخت فولاد VCN150 با این نوشته همراه بمانید.

 کاربرد فولاد VCN150

کاربرد‌های فولاد VCN150 تا حد زیادی وابسته به فرم‌های تولیدی آن است این نوع از فولاد مانند سایر انواع فولاد آلیاژی و مهندسی در فرم‌های مختلفی مانند میلگرد، میله‌های مربعی، شش ضلعی،  بلوک‌های مسطح، صفحات، ورق‌ها و بلوک‌های فولادی تولید می‌شود. یکی رایج‌ترین کاربرد‌های فولاد VCN150 در ساخت قطعات مختلف ماشین آلات و خودروها است. فولاد مذکور، استحکام بالایی دارد و به همین دلیل برای ساخت شفتِ محور ماشین آلات سنگین، پره‌های توربین و ساختار موتورها ایده آل است. همچنین برای تولید قطعات کاربردیِ کوچکتر مثلا بست‌ها، میل لنگ‌ها، چرخ دنده‌ها و … نیز کاربرد وسیعی دارند.

قیمت فولاد VCN150

قیمت فولاد VCN150 وابسته به عوامل مختلفی است. از جمله نرخ ارز، قیمت نفت، قیمت فلزات دیگر، تقاضا و عرضه در بازار، هزینه حمل و نقل و هزینه تولید. با توجه به اینکه هر یک از این عوامل، متغیرهایی پر نوسان هستند قیمت فولاد VCN150 نیز ممکن است به صورت روزانه یا حتی ساعتی تغییر کند. به علاوه، بسته به فرم و گریدی که سفارش می‌دهید متغیرهای دیگری هم وجود دارند که بر قیمت نهایی تاثیر می‌گذارند.  اگر تمایل دارید از قیمت دقیق فولاد 34CrNiMo6 یا هر نوع فولاد آلیاژی و رایج دیگری مطلع شوید به سایت‌های معتبر فعال در بازار فلزات مراجعه کنید اینگونه سایت‌ها به صورت هفتگی یا حتی روزانه قیمت فلزات و مقاطع فلزی مختلف را در لیست‌هایی آپدیت شده منتشر می‌کنند.

ترکیب شیمیایی فولاد VCN150 (برحسب درصد وزنی)

مقداری مطلق و قطعی برای ترکیبات سازنده فولاد VCN150 وجود ندارد و درصد استفاده از عناصر مختلف، بسته به نیاز مشتریان قابل تغییر است. البته این تغییرات، نباید از یک بازه یا محدوده درصدی مشخص خارج شوند. در کل بازه‌های درصدی ترکیبات سازنده فولاد VCN150 بدین شرح هستند:

کربن :(C) 0.30 – 0.38٪ ،کروم ((CR : 1.30 – 1.70٪، منگنز(Mn) : 0.50 -0.80٪، مولیبدن:(Mo) 0.15 – 0.30٪ ، نیکل Ni)):  1.30- 1.70٪، گوگرد (S) ≤ 0.035٪، سیلیکون (Si)  ≤ 0.40٪

خواص مکانیکی VCN150

هنگام استفاده از فولاد VCN150 در زمینه‌های مختلف، خواص مکانیکی، فاکتورهایی اساسی هستند که باید به آنها توجه شود. بیایید خواص مکانیکی کلیدی فولاد34CrNiMo6    را بررسی کنیم:

1- مقاومت کششی:

(Tensile Strength)استحکام کششی، معیاری از مقاومت یک ماده در برابر نیرویی است که سعی در کشش آن دارد فولاد 34CrNiMo6، مقاومت کششی بالایی را (از 950 مگاپاسکال تا 1150 مگاپاسکال) از خود نشان می‌دهد. این استحکام کششی بالا، آن را به انتخابی عالی در شرایط تحت فشار و ضربه تبدیل می‌کند

2- استحکام تسلیم (Yield Strength):

قدرت تسلیم، نقطه‌ای است که در آن یک ماده، شروع به تغییر شکل پلاستیکی می‌کند. فولاد  34CrNiMo6معمولاً دارای قدرت تسلیمی در محدوده 750 مگاپاسکال تا 950 مگاپاسکال است. این محدودۀ عددی، نشان دهنده استحکام پلاستیکی بالایی است که فولاد VCN150 از آن برخوردار است.

3- کشیدگی (Elongation):

کشیدگی یعنی توانایی یک ماده برای تغییر شکل، قبل از شکستگی. کشیدگی فولاد 34CrNiMo6 معمولاً در حدود 13-15٪ است. این درصد نشان دهنده ظرفیت جذب بالای انرژی، قبل از شکست است.

4- چقرمگی ضربه (impact Toughness):

چقرمگی ضربه در کاربردهایی که مواد در معرض بارها یا ضربه‌های ناگهانی قرار می‌گیرند بسیار مهم است. فولاد  34CrNiMo6  چقرمگی ضربۀ خوبی دارد که مقدار  آن در 20- درجه سانتی گراد به 35 ژول می‌رسد. 5- سختی (Hardness): فولاد 34CrNiMo6 برای اینکه به سختی مناسبی برسد باید تحت عملیات حرارتی قرار گیرد و بعد از این کار به سختی مطلوب و بالایی خواهد رسید.

خواص فیزیکی فولاد VCN150

منظور از خواص فیزیکی فولاد VCN150 ویژگی‌هایی قابل اندازه گیری و در عین حال غیر مکانیکی هستند. از جمله چگالی، نقطه ذوب، رسانایی. غیرمکانیکی بودن این خواص به این معنی است که آنها ارتباطی با نیروهای وارده به فلز و رفتار فلز در برابر این نیروها ندارند. برخی از مهمترین خواص فیزیکی فولاد VCN150 را در جدول زیر مشاهده می‌کنید.

جدول خواص مکانیکی فولاد VCN150

انبساط حرارتی 10^6 m/(m K)

100 ℃	200 ℃	300 ℃	400 ℃	500 ℃
11 1	12 1	12 9	13 5	13 9

مدول الاستیسیته Gpa

100 ℃	200 ℃	300 ℃	400 ℃
205	195	185	175

چگالی g/cm3	7.85
ظرفیت گرمایی ویژه J/(kg K)	460
مقاومت الکتریکی Ohm mm2 /Mentoring	0.19
رسانایی الکتریکی زیمنس m/mm2	5.26

مقاومت فولاد VCN150، در برابر محیط‌‌های مختلف

همانطور که در متن فوق بیان شد فولاد VCN150 دارای خواص مکانیکی عالی است. فولادی که به سبب همین خصوصیات مکانیکیِ مطلوب برای صنایع مختلف از جمله تولید برق، خودروسازی و مهندسی مکانیک استفاده می‌شود. البته اغلب در محیط‌هایی از این نوع فولاد استفاده می‌شود که  شرایط محیطی با خصوصیات مکانیکی و فیزیکی آن سازگار باشند. به طور کلی، فولادِ مذکور در شرایطی که تحت فشار، ضربه، سایش و حرارت زیاد قرار می‌گیرد مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد.

آنالیز فولاد Vcn 150

آنالیز فولاد Vcn 150 به معنی بررسی ترکیبات سازنده و همچنین خواص مکانیکی آن در کنار هم است. به همین دلیل بسیاری از تولید کنندگان فولاد، جدول‌هایی حاوی اینگونه از اطلاعات برای هر فولادی که تولید می‌کنند ارائه می‌دهند. به دلیل اینکه در این نوشته، خواص مکانیکی و ترکیبات سازنده فولاد VCN150 بیان شدند. دوباره از ذکر این اطلاعات تحت عنوان آنالیز  VCN150 صرف نظر می‌شود. نکته مهم دیگر اینکه عبارت «آنالیز فولاد» به معنی بررسی کیفیت ساخت فولاد یا نظارت بر مراحل تولید آن نیز به کار می‌رود. بنابراین اگر با عباراتی همچون دستگاه‌های آنالیز فولاد یا تست‌های آنالیز فولاد مواجه شدید باید بدانید که اینها ربطی با جداول آنالیز فولاد ندارند. بلکه دستگاه‌ها و تست‌هایی هستند برای سنجش کیفیت ساخت فولاد، تشخیصِ مواد اولیه مناسب، تشخیص گرید ها و اهدافی از این قبیل.

 عملیات حرارتی فولاد 34CrNiMo6

برای ارتقای خواص مکانیکیِ فولاد 34CrNiMo6 باید آن را تحت عملیات حرارتی، مثلا کوئنچ و تمپرینگ قرار دارد. طی این فرآیندها فولاد تا دمایی خاص حرارت داده شده و سپس سرد خواهد. البته شیوه این خنک سازی بسته به اینکه عملیات حرارتی از چه نوعی باشد متفاوت خواهد بود. در نهایت به کمک انواع عملیات حرارتی، تولیدکنندگان می‌توانند خواص مطلوبی را که مشتریان انتظار دارند در فولاد‌های آلیاژی ایجاد کنند. خواصی مانند سختی، چقرمگی و استحکام که به لطف عملیات حرارتی در فولاد 34CrNiMo6 ارتقا یافته اند.  عملیات‌های حرارتی غالب در مورد فولاد VCN150، تمپر کردن (tempering) و کوئنچ کردن (quenching) هستند.  برخی از انواع عملیات حرارتی که ممکن است برای فولاد 34CrNiMo6  نیز استفاده شوند به شرح زیر هستند.

نرماله کردن

نرماله کردن نوعی از عملیات حرارتی است که برای فولاد VCN150 نیز انجام می‌شود. طی این کار، فولاد مذکور تا دمایی بین 850 تا 880 درجه سلسیوس حرارت داده می‌شود. سپس در دمای اتاق قرار داده می‌شود تا به آرامی خنک شود. این کار مزایای زیادی برای فولاد خواهد داشت از جمله بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و اصلاح ساختار آن.

تنش زدایی

تنش زدایی، تنش گیری و آنیل کردن(Annealing) نام های دیگری برای بازپخت فولاد VCN150 هستند. بعد از اینکه این نوع از فولاد به روش پردازش گرم(hot processing) تولید می‌شود قبل از هر چیز باید بازپخت یا آنیل شود.  البته بازپخت دو نوع دارد نوع اول بازپخت دهیدروژناسیون است که با هدف  کاهش هیدروژن داخلی فولاد انجام میشود. هیدروژن اضافه سبب ایجاد لکه های لکه های سفید و شکنندگی فولاد خواهد شد. خلاصه اینکه برای  بازپخت دهیدروژناسیون باید فلز تا دمای 640 الی C˚660  گرم شده و سپس به آرامی در خنک شود. با این کار هیدروژن اضافی که می‌تواند یک عامل تنش زا برای فولاد باشد به صورت یکنواخت در همه جای فلز توزیع خواهد شد.

نوع دیگری از آنیل کردن آنیل کامل است که در فولاد 34CrNiMo6 830-900 ℃ حرارت دیده و سپس به صورت کنترل شده در کوره خنک می شود. هدف از این نوع از آنیل کردن نیز پالایش ساختار، کاهش سختی و حذف تنش داخلی فولاد است. این نوع از آنیل کردن به آنیلینگ تبلور مجدد (recrystallization annealing) شهرت دارد.

سخت شدن

سخت شدن یا سخت کاری فولاد VCN150 به معنی انجام عملیات حرارتی با هدف سخت تر کردن فولاد است. در برخی از منابع، « سخت کاری» اصطلاحی معادل با عملیات حرارتی است و در برخی دیگر به معنی اقداماتی است که به واسطه عملیات حرارتی محقق می‌شوند. در کل باید بدانید که سخت کاری یک پروسه چند مرحله ای است. هر یک از این مراحل اسامی خاصی دارند و همه این مراحل را نیز می‌توان جزو زیر مجموعه‌ها یا انواع عملیات حرارتی قرار داد. آنیل کردن، تمپر کردن، کوئنچ کردن و تمپر کردن مجدد همگی جزو مراحل سخت کاری فولاد هستند. سخت کاری فولاد 34CrNiMo6 با حرارت دهی آن تا دمای 830 تا 860 درجه و سپس خاموش کردن (کوئنچ کردن) در روغن محقق می‌شود.

تمپر کردن VCN150

تمپر کردن یکی از اصلی ترین انواع عملیات حرارتی برای فولاد VCN150 است. اهمیت این نوع از عملیات حرارتی به حدی است که در بسیاری از منابع فولاد VCN150 را به عنوان یک نوع فولاد تمپر شده و کوئنچ شده معرفی کرده اند. گفته می‌شود که ابتدا فولاد مذکور کوئنچ می‌شود یعنی تا دمای دمای 830 – 860°C حرارت داده شده و سپس در روغن خاموش می‌شود. این کار به فولاد مذکور سختی بیش از حدی می‌دهد سپس بلافاصله بعد از این کار (بلافاصله بعد از اطفا که منظور همان خاموش کردن در روغن است) دوباره تا دمای 540 – 660° حرارت داده می‌شود. منتها این بار در دمای اتاق خنک می‌شود. تمپر کردن به نوعی سبب تعدیل سختی حاصل از کوئنچ شدن می‌شود.

آهنگری یا فورج VCN150

آهنگری یا فورجینگ فولاد VCN150 به زبان ساده به معنی فشرده سازی و کوبیدن این نوع از فولاد است. هدف از این کار شکل دهی بهتر و ارتقای خواص فیزیکی و مکانیکی فلز فولاد است. البته قبل از آهنگری، فولادهای VCN150 باید حرارت داده شوند. حرارتی که باید بین 900 تا 1100 درجه سانتیگراد باشد. این گرم کردن پیش از آهنگری همان فرایندی است که به عملیات حرارتی موسوم است. در مجموع دمای آهنگری VCN150 از 900 درجه سلسیوس کمتر نیست و نباید پایین تر از این مقدار باشد. نسبت آهنگری (forging ratio) نیز نباید کمتر از یک به چهار باشد. نسبت آهنگری یعنی نسبت حجم قطعه‌ی فلزی قبل از کوبش به حجم آن پس از کوبش. در واقع، این نسبت، نشان می‌دهد چه میزانی از حجم قطعه فلزی در حین عملیات آهنگری کاهش یافته است.

قابلیت ماشینکاری

تکنسین‌ها برای پردازش و ماشین کاری فولاد 34CrNiMo6 ممکن است دچار درد سر شوند. آنها بهتر است این کار را پس از بازپخت و نرم شدن فولاد انجام دهند. زیرا پس از سخت شدن و تمپر شدن شدن، سختی فولاد VCN150 به شدت افزایش می‌یابد و عمق لایه سخت شده وسیع خواهد بود. در نتیجه این سختی زیاد به راحتی می‌توان باعث سایش ابزارهای ماشین کاری شود. اگر می‌خواهید فولاد سخت را ماشین کاری کنید پیشنهاد کلی این است که سرعت پردازش را کاهش دهید و از ابزارهای با سختی بالاتر مانند ابزارهای CBN، PCBN استفاده کنید.

مقاومت در برابر خوردگی VCN150

باید دقت کنید که این فولاد آلیاژی  34CrNiMo6 علی رغم اینکه فولادی پر تقاضا و پرطرفدار است کاملا بدون نقص نیست. یکی از مهمترین نقطه ضعف‌های این نوع از فولاد، مقاومت پایین آن برابر خوردگی است. در نتیجه قرار گیری فولاد 34CrNiMo6 در معرض رطوبت یا مواد شیمیایی اسیدی، آمین‌ها، کلریدها و برخی از آلکالی‌‌ها ممکن است سبب تخریب این نوع از فولاد شود. البته ضعف آن در برابر خوردگی، ضعفی قطعی و بدون راه کار نیست. بلکه با تغییر در عناصر آلیاژی و یا استفاده از روکش‌های ضد خوردگی می‌توان این ضعف را نیز برطرف کرد.

جوشکاری فولاد VCN150

اغلب گفته می‌شود که جوشکاری فولاد VCN150 دشوار است. این گفته بدین معنی نیست که جوشکاری این نوع از فلز، غیر ممکن باشد منتها یک سری مشکلات در جوشکاری آن وجود دارند. این مشکلات اغلب به دلیل وجود میزان کربن بالا و عناصر آلیاژی مختلفی است که در  این نوع از فولاد وجود دارند. در نتیجه فولاد مذکور اگر به صورت ناشیانه جوش شود به آسانی ممکن است در اثر جوشکاری ذوب شده یا دچار ترک‌های ناشی از هیدروژن شود. به همین دلیل اولا باید از روش‌های خاصی برای جوشکاری آن استفاده شود. از جمله جوشکاری قوس الکتریکی، قوس پلاسما.  ثانیا باید فلز به خوبی قبل از جوشکاری حرارت داده شود (پیش گرمایش).

کار سرد VCN150

در اغلب منابع از فولاد VCN150 به عنوان یک فولاد گرم کار، یاد شده است. فولادی که در برابر حرارت بالا مقاومت خوبی دارد و در همین حرارت‌های بالا نیز ساخته می‌شود. کمتر به کار سرد یا سرد کاری فولاد مذکور پرداخته شده است. در برخی از منابع نوشته شده است که فولاد مذکور امکان سرد کاری نیز دارد منتها باید فولاد VCN150 به شکل آنیل شده باشد. به علاوه ابزارهایی نیز که برای کار بر روی آن استفاده می‌شوند باید مختص سرد کاری فولاد باشند. در نهایت به کمک اینگونه ابزارها می‌توان در دمایی در حدود 100 درجه سانتی گراد، اقدام به تغییر شکل یا دفرمه کردن فولاد مذکور کرد. در این صورت اصطلاحا گفته می‌شود که فولاد VCN150 سردکاری شده است.