مشاوره خانواده آنلاین رایگان عطاملک

نسخه‌ی کامل: آهن بعد از آلومینیم فراوانترین عنصر کره زمین
شما در حال مشاهده‌ی نسخه‌ی متنی این صفحه می‌باشید. مشاهده‌ی نسخه‌ی کامل با قالب بندی مناسب.
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