لیست قیمت انواع آهن آلات ساختمانی و صنعتی
پرداخت آنلاین

مقالات

تاریخ ارسال :۱۳۹۹/۰۲/۲۵

فولاد  آلیاژ آهن و کربن

فولاد آلیاژ آهن و کربن

فولاد
آلیاژ آهن و کربن است که در آن میزان کربن تا 2 درصد متغیر است (با داشتن کربن بیشتر ، این ماده به عنوان چدن تعریف می شود). تاکنون پرکاربردترین ماده برای ساخت زیرساخت ها و صنایع جهان ، از آن برای ساختن همه چیز از سوزن دوخت گرفته تا تانکرهای نفت استفاده می شود. علاوه بر این ، ابزارهای مورد نیاز برای ساخت و ساخت چنین کالاهایی نیز از جنس فولاد است. به عنوان نشانه ای از اهمیت نسبی این ماده ، در سال 2013 تولید فولاد خام جهان حدود 1.6 میلیارد تن بود ، در حالی که تولید مهمترین فلز مهندسی بعدی ، آلومینیوم ، حدود 47 میلیون تن بود. (برای لیستی از تولید فولاد براساس کشور ، به زیر تولید فولاد در جهان مراجعه کنید.) دلایل اصلی محبوبیت فولاد ، هزینه نسبتاً پایین ساخت ، تشکیل و فرآوری آن ، فراوانی دو ماده اولیه آن (سنگ آهن و ضایعات) ، و دامنه بی نظیر آن از خواص مکانیکی.
 
ماده اصلی فولاد آهن است
فلزی که در حالت خالص آن خیلی سخت تر از مس نیست.آهن در حالت جامد خود مانند همه فلزات ، پلی کریستالی است - یعنی شامل بسیاری از بلورها است که در مرزهای خود به یکدیگر می پیوندند. کریستال یک ترتیب مرتب از اتم است که به بهترین وجه ممکن است به عنوان کره هایی که به یکدیگر لمس می کنند ، تصویر شود. برای آهن ، چیدمان شبکه به بهترین شکل توسط یک مکعب واحد با هشت اتم آهن در گوشه های خود قابل مشاهده است. خاصیت خاص فولاد ، اختصاصی بودن آهن است - یعنی وجود آن به دو شکل کریستالی. در ترتیب مکعب بدن محور (bcc) ، یک اتم آهن اضافی در مرکز هر مکعب وجود دارد. در آرایش مکعب صورت محور (fcc) ، در مرکز هر یک از شش چهره مکعب واحد ، یک اتم آهن اضافی وجود دارد. قابل توجه است که طرف مکعب صورت محور ، یا مسافت بین شبکه های همسایه در آرایش fcc ، حدود 25 درصد بزرگتر از آرایش bcc باشد. این بدان معنی است که فضای بیشتری در fcc از ساختار bcc وجود دارد تا اتمهای خارجی (یعنی آلیاژی) را در محلول جامد نگه دارد.
 
انواع فولاد و کاربرد آنها

از نظر محتوای کربن، فولاد به سه نوع تقسیم می‌شود:

فولاد نرم: این نوع فولاد کمتر از 2/0 درصد کربن دارد و بیشتر در تهیه پیچو مهره، سیم خاردار و چرخ دنده ساعت و ... بکار می‌رود.

فولاد متوسط: این فولاد بین 2/0تا 6/0 درصد کربن دارد و برای تهیه ریل وراه آهن و مصالح ساختمانی مانند تیرآهن مصرف می‌شود.

فولاد سخت: فولاد سخت بین 6/0  تا  6/1 درصد کربن دارد که قابل آب دادن است و برای تهیه فنرهای فولادی، تیر، وسایل جراحی، مته و ... بکار می‌رود. اصطلاح فولاد (Steel) برای آلیاژهای آهن که تا حدود 1،5 درصد کربن دارند و غالبا با فلزهای دیگر همراهند، بکار می‌رود. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.


کاربرد انواع مختلف فولاد:

از فولادی که تا 0.2  درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط  0.2 تا  0.6 درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که 0.6 تا  1.5 درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود

 

استحکام فولاد با «میزان کربن محلول» به شدت افزایش می‌یابد اما از طرفی این افزایش استحکام باعث کاهش قابلیت جوشکاری و افزایش احتمال شکست ترد می‌شود. استحکام فولادهای فریتی (فِرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکست پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل‌پذیری با پایدارسازی فاز (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چندفازی قابل بهبود است.

 

تبدیل آهن به فولاد آلیاژی

آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیوم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن () به نام «سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:

 

 

هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولک‌های گرافیت جدا می‌شود. این مکانیزم در چدن ها که درصد کربن در آن‌ها بیشتر است، اهمیت بیشتری دارد. برعکس، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتاً به شکل سمنتیت باقی می‌ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه‌ای کند است که عملاً انجام نمی‌گیرد. وباسرد کردن سمنتیت فولاد را به وجود می‌آورند.

 
نظرات کاربران

    برای گذاشتن نظر لطفا لاگین کنید. ورود به سایت