۱۳۹۳-۱۱-۸، ۰۳:۳۶ عصر
تعبیری کلی و بیانگر آلیاژهایی است که فلز پایه آن ها آهن و مهم ترین عنصر افزودنی آن ها کربن است. فولادهای ساده آلیاژهایی از آهن و کربن هستند که از صفر تا 2 درصد کربن دارند و عنصر دیگری در ساختمان آن ها شرکت نمیکند. از نظر کمیّ، فولاد خالص ( آلیاژ آهن و کربن ) هیچ گاه ساخته نمیشود.
در فولادهای کربنی ساده تجارتی سومین عنصر آلیاژی منگنز است. مقادیر کمی سیلیکون، فسفر، گوگرد و مقدار ناچیزی از سایر عناصر نیز در این فولاد یافت میشود. فولادهای کربنی ساده دارای چند صدم تا 4/1 درصد کربن هستند و خاصیت های آن ها بستگی به میزان کربن و عملیات حرارتی دارد.
بیشتر فولادهای کمکربن به شکل نورد شده و یا پس از تافتن به کار میروند. ولی از فولادهای پرکربن در مواردی استفاده میشود که سختی زیاد لازم باشد. افزایش میزان کربن فولاد تا درصد معینی مقاومت آن را بالا میبرد ولی پس از این حد از مقاومت فولاد کاسته میشود. برای مثال فولاد 1/0 درصد کربن دارد و مقاومت کششی آن در حدود 35 کیلوگرم بر میلیمترمربع است. وجود 2/1 درصد کربن استحکام را تا 98 کیلوگرم بر میلیمترمربع میافزاید که مقاومت خوبی برای فولادهای کربنی است. با وجود 2 درصد کربن مقاومت کششی به حدود 63 کیلوگرم بر میلیمترمربع میرسد و با افزودن تدریجی میزان کربن، ماده با سرعت خصوصیات چدن را کسب میکند.
فولادهای کربنی ساده بندرت بیش از 4/1 درصد کربن دارند. حد بالای کربن موجود در این فولادها از دیدگاه نظری 2 درصد است. افزون بر کربن عناصر دیگری برای کسب خصوصیات بهتر به فولاد اضافه میشوند. نتیجه افزودن این عناصر به شرح زیر است:
1 - فسفر سختی فولاد را برمیافزاید و در برابر ساییدگی مقاومتر میکند. فولاد با درصد فسفر بالا در برار ضربه و تنشهای ارتعاشی ضعیف است. بنابراین فسفر برای ورق های دیگ بخار ناخالصی زیانباری به شمار میرود.
2 - گوگرد بر شکلدهی و چکشخواری فولاد اثر میگذارد زیرا شکنندگی فولاد را در دماهای بالا افزایش میدهد و فولاد ((سرخشکن)) میشود. میزان گوگرد موجود در فولاد نباید بیش از 02/0 تا 05/0 درصد باشد.
3 - منگنز مقاومت، سختی و یکنواختی فولاد را برمیافزاید. اگر نسبت منگنز در فولاد بالا باشد فولاد سختی و شکنندگی ویژهای کسب میکند که در این حالت برش آن بسیار دشوار است. یک اثر دیگر منگنز بر فولاد خنثیسازی است.
4 - نیکل موجب افزایش مقاومت و سفتی فولاد میشود.
5 - آلومینیوم یکنواختی شمش ها و قطعات ریختگی را بهتر میکند.
6 - وانادیم مقاومت فولاد را در برابر خستگی برمیافزاید. با وجود وانادیم نرمش فولاد بسیار بالا میرود و مقاومت کششی و حد کشسانایی آن نیز افزایش مییابد و پایداری فولاد در برابر ضربه بسیار زیاد میشود.
میزان وانادیم موجود در فولادها از 16/0تا 25/0 درصد است. این فولاد در فنرها، محور ماشینها، چرخدندههای سنگین بار و تمام قطعاتی که باید در برابر ارتعاش ثابت و تنش های متغیر مقاوم باشند فراوان به کار میرود.
فولادهای وانادیمداری که کرم نیز در ترکیب آن ها وجود داشته باشد در بسیاری از قطعات خودرو، فنرها، محورها، میللنگ ها و چرخدندهها به کار میروند. بیشتر فولادهای دارای کرم- وانادیم 2/0 تا 6/0 درصد کربن نیز دارند. بسیاری از قطعات محصول آهنگری گرم که روی آن ها عملیات حرارتی انجام میشود از این فولادها ساخته میشوند.
7- با وجود مولیبدن در ترکیب فولاد، فولادهای تندبُر به دست میآیند. فولاد مولیبدندار برای ساخت میللنگ های بزرگ، میلگاردان، تفنگ های بزرگ، لوله تفنگ و صفحات دیگ های بخار مناسب است.
دلیل نام گذاری فولاد تندبُر آن است که با استفاده از این فولاد در ابزارهای برنده مانند ابزارهای ماشینتراش، برش فلز با سرعت بیشتری انجام میگیرد. تندبُر در دماهای بالا سختی خود را از دست نمیدهد. ابزارهایی که از جنس این فولاد باشند در سرعت هایی که لبههای ابزار داغ میشود به خوبی کار میکنند.
فولادهای تندبُر دارای 12 تا 20 درصد تنگستن، 2 تا 3 درصد کرم، معمولاً 1 تا 2 درصد وانادیم و گاه حاوی کبالت نیز هستند. میزان کربن این فولادها بسیار کم ( عموماً 65/0 تا 75/0 درصد ) است. فولاد 1-4-18 بیشتر از سایر گونههای موجود کاربرد دارد. این فولاد 18 درصد تنگستن، 4 درصد کرم و یک درصد وانادیم دارد. گونه مناسب دیگر این فولاد 2-4-14 است. فولادهایی که 18 درصد تنگستن دارند معمولاً بهترین نوع فولاد به شمار میروند. از طرف دیگر فولادهایی که تنگستن کمتری دارند ارزانتر هستند.
اگر عملیات حرارتی و کارهای تکمیلی مناسبی روی فولاد ضد زنگ انجام شود این فولاد به خوبی در برابر اکسیده شدن و خوردگی پایداری می کند. فولاد ضدزنگ کاملاً نسبت به خوردگی مقاوم نیست. ابزارهای دندانپزشکی و جراحی و کاردهای ضدزنگ دارای 12 تا 14 درصد کرم هستند.
در صنایع ریختهگری فولاد ریختگی از چدن قویتر است. فولادهای ریختگی ساخته شده از فولاد ضدزنگ در دماهای حدود 982 درجه سانتیگراد و بیش از آن ( بسته به میزان کرم موجود در ترکیبشان ) نسبت به اکسیداسیون مقاومت میکنند.
فولاد ریختگی با همان سرعت چدن درقالب ریخته نمیشود. کاهش حجمی ( انقباض ) فولاد ریختگی در هنگام سرد شدن بیش از چدن است زیرا ریختهگری این نوع فولاد در دماهای بالا انجام میشود. به همین دلیل در طراحی قطعات ماشین باید از ایجاد تغییرات ناگهانی در جدارهها خودداری کرد.
لینک منبع: فراوانترین عنصر کره زمین
در فولادهای کربنی ساده تجارتی سومین عنصر آلیاژی منگنز است. مقادیر کمی سیلیکون، فسفر، گوگرد و مقدار ناچیزی از سایر عناصر نیز در این فولاد یافت میشود. فولادهای کربنی ساده دارای چند صدم تا 4/1 درصد کربن هستند و خاصیت های آن ها بستگی به میزان کربن و عملیات حرارتی دارد.
بیشتر فولادهای کمکربن به شکل نورد شده و یا پس از تافتن به کار میروند. ولی از فولادهای پرکربن در مواردی استفاده میشود که سختی زیاد لازم باشد. افزایش میزان کربن فولاد تا درصد معینی مقاومت آن را بالا میبرد ولی پس از این حد از مقاومت فولاد کاسته میشود. برای مثال فولاد 1/0 درصد کربن دارد و مقاومت کششی آن در حدود 35 کیلوگرم بر میلیمترمربع است. وجود 2/1 درصد کربن استحکام را تا 98 کیلوگرم بر میلیمترمربع میافزاید که مقاومت خوبی برای فولادهای کربنی است. با وجود 2 درصد کربن مقاومت کششی به حدود 63 کیلوگرم بر میلیمترمربع میرسد و با افزودن تدریجی میزان کربن، ماده با سرعت خصوصیات چدن را کسب میکند.
فولادهای کربنی ساده بندرت بیش از 4/1 درصد کربن دارند. حد بالای کربن موجود در این فولادها از دیدگاه نظری 2 درصد است. افزون بر کربن عناصر دیگری برای کسب خصوصیات بهتر به فولاد اضافه میشوند. نتیجه افزودن این عناصر به شرح زیر است:
1 - فسفر سختی فولاد را برمیافزاید و در برابر ساییدگی مقاومتر میکند. فولاد با درصد فسفر بالا در برار ضربه و تنشهای ارتعاشی ضعیف است. بنابراین فسفر برای ورق های دیگ بخار ناخالصی زیانباری به شمار میرود.
2 - گوگرد بر شکلدهی و چکشخواری فولاد اثر میگذارد زیرا شکنندگی فولاد را در دماهای بالا افزایش میدهد و فولاد ((سرخشکن)) میشود. میزان گوگرد موجود در فولاد نباید بیش از 02/0 تا 05/0 درصد باشد.
3 - منگنز مقاومت، سختی و یکنواختی فولاد را برمیافزاید. اگر نسبت منگنز در فولاد بالا باشد فولاد سختی و شکنندگی ویژهای کسب میکند که در این حالت برش آن بسیار دشوار است. یک اثر دیگر منگنز بر فولاد خنثیسازی است.
4 - نیکل موجب افزایش مقاومت و سفتی فولاد میشود.
5 - آلومینیوم یکنواختی شمش ها و قطعات ریختگی را بهتر میکند.
6 - وانادیم مقاومت فولاد را در برابر خستگی برمیافزاید. با وجود وانادیم نرمش فولاد بسیار بالا میرود و مقاومت کششی و حد کشسانایی آن نیز افزایش مییابد و پایداری فولاد در برابر ضربه بسیار زیاد میشود.
میزان وانادیم موجود در فولادها از 16/0تا 25/0 درصد است. این فولاد در فنرها، محور ماشینها، چرخدندههای سنگین بار و تمام قطعاتی که باید در برابر ارتعاش ثابت و تنش های متغیر مقاوم باشند فراوان به کار میرود.
فولادهای وانادیمداری که کرم نیز در ترکیب آن ها وجود داشته باشد در بسیاری از قطعات خودرو، فنرها، محورها، میللنگ ها و چرخدندهها به کار میروند. بیشتر فولادهای دارای کرم- وانادیم 2/0 تا 6/0 درصد کربن نیز دارند. بسیاری از قطعات محصول آهنگری گرم که روی آن ها عملیات حرارتی انجام میشود از این فولادها ساخته میشوند.
7- با وجود مولیبدن در ترکیب فولاد، فولادهای تندبُر به دست میآیند. فولاد مولیبدندار برای ساخت میللنگ های بزرگ، میلگاردان، تفنگ های بزرگ، لوله تفنگ و صفحات دیگ های بخار مناسب است.
دلیل نام گذاری فولاد تندبُر آن است که با استفاده از این فولاد در ابزارهای برنده مانند ابزارهای ماشینتراش، برش فلز با سرعت بیشتری انجام میگیرد. تندبُر در دماهای بالا سختی خود را از دست نمیدهد. ابزارهایی که از جنس این فولاد باشند در سرعت هایی که لبههای ابزار داغ میشود به خوبی کار میکنند.
فولادهای تندبُر دارای 12 تا 20 درصد تنگستن، 2 تا 3 درصد کرم، معمولاً 1 تا 2 درصد وانادیم و گاه حاوی کبالت نیز هستند. میزان کربن این فولادها بسیار کم ( عموماً 65/0 تا 75/0 درصد ) است. فولاد 1-4-18 بیشتر از سایر گونههای موجود کاربرد دارد. این فولاد 18 درصد تنگستن، 4 درصد کرم و یک درصد وانادیم دارد. گونه مناسب دیگر این فولاد 2-4-14 است. فولادهایی که 18 درصد تنگستن دارند معمولاً بهترین نوع فولاد به شمار میروند. از طرف دیگر فولادهایی که تنگستن کمتری دارند ارزانتر هستند.
اگر عملیات حرارتی و کارهای تکمیلی مناسبی روی فولاد ضد زنگ انجام شود این فولاد به خوبی در برابر اکسیده شدن و خوردگی پایداری می کند. فولاد ضدزنگ کاملاً نسبت به خوردگی مقاوم نیست. ابزارهای دندانپزشکی و جراحی و کاردهای ضدزنگ دارای 12 تا 14 درصد کرم هستند.
در صنایع ریختهگری فولاد ریختگی از چدن قویتر است. فولادهای ریختگی ساخته شده از فولاد ضدزنگ در دماهای حدود 982 درجه سانتیگراد و بیش از آن ( بسته به میزان کرم موجود در ترکیبشان ) نسبت به اکسیداسیون مقاومت میکنند.
فولاد ریختگی با همان سرعت چدن درقالب ریخته نمیشود. کاهش حجمی ( انقباض ) فولاد ریختگی در هنگام سرد شدن بیش از چدن است زیرا ریختهگری این نوع فولاد در دماهای بالا انجام میشود. به همین دلیل در طراحی قطعات ماشین باید از ایجاد تغییرات ناگهانی در جدارهها خودداری کرد.
لینک منبع: فراوانترین عنصر کره زمین