فولاد آلیاژی

فولاد آلیاژی و کاربرد آن در صنایع بسیار زیاد می باشد. فولاد آلیاژی یکی از مهم ترین فلزات جهان است. فلز فولاد با داشتن صرفه اقتصادی و قابلیت هماهنگ شدن با همه صنایع از جایگاه ویژه ای در دنیا برخوردار است. تقریبا همه صنایع جهان با فلز فولاد و محصولات آن سر وکار دارند.
در این میان فولاد آلیاژی از اهمیت ویژه ای برخوردارند. فولاد می‌تواند خواص برخی از عناصر را جذب و ویژگیهای چشمگیری پیدا کند. که در نتیجه به آن فولاد آلیاژی می‌گوییم.
فولاد آلیاژی در صنایعی همچون نفت، پتروشیمی، هواپیماسازی، خودروسازی، کشتی سازی ساخت قطعات مختلف و غیره کاربرد دارد. در این مقاله تصمیم داریم به بررسی بیشتر در رابطه با فولاد آلیاژی بپردازیم

فولاد-آلیاژی

فولاد در واقع خود یک آلیاژ است که از ترکیب آهن و کربن به وجود می‌آید. آلیاژ فولادی است که به دلیل استحکام، مقرون به صرفه بودن، ارزان و دسترس بودن، راحتی در استخراج و تولید بسیار حائز اهمیت و پرکاربرد می‌باشد.
همین دلیلی است که فولاد آلیاژی در تمام صنایع دیده شود. اما چیزی که فولاد را نسبت به بقیه آلیاژها و فلزات منحصر به فرد کرده است؛ امکان ساخت انواع فولاد آلیاژی با اضافه کردن برخی عناصر به آن است.
هنگام تولید فولاد و در مرحله ذوب فولاد عناصر مختلفی را به هدف تولید فولاد با قابلیت های بیشتر اضافه میکنند. مهمترین این عناصر کربن بوده که تعیین کننده میزان سختی و نرمی آن است.
به طوریکه هرچقدر میزان کربن بیشتر باشد حالت سختی شکنندگی و جوش ناپذیری آن نیز افزایش می‌یابد. از همین رو کربن را به میزان متعادل در فولاد به کار می‌برند تا آنجا که فولاد هم سخت شود و هم خاصیت جوش پذیری مناسبی پیدا کند.
برای تولید فولاد آلیاژی و کاربرد آن، در کنار کربن که از خود آن نیز ورق کربنی ساخته می شود از عناصر دیگری مانند منگنز، بور ، وانادیم، کروم، منگنز، سیلیسم، تنگستن و غیره استفاده میشود. هر کدام از این عناصر نوع خاصی از فولاد آلیاژی را با قابلیتها وخواص ویژه به وجود می‌آورند.
در نتیجه فولاد آلیاژی، فولادی است که در ترکیب خود علاوه بر کربن یک یا چند تا عناصر ذکر شده را داشته باشد

آنالیز انواع فولاد­های آلیاژی

انواع فولاد آلیاژی و کاربرد آن به طور کلی به دو دسته فولاد کم آلیاژ و فولاد پر آلیاژ تقسیم میشوند. فولاد کم آلیاژ به آن نوع از فولاد آلیاژی اطلاق می‌شود که کمتر از 8 درصد عناصر آلیاژی را در محتوای خود داشته باشند. فولاد پر آلیاژ بر خلاف دسته قبلی بیشتر از 8 درصد عناصر آلیاژی در آن وجود دارد.
فولاد ضد زنگ در همین دسته فولاد پر آلیاژ قرار میگیرد. فولادهای آلیاژی کم نیستند ولی در این مقاله 7 نوع از بهترین فولادهای آلیاژی را بررسی می‌کنیم.

فولاد آلیاژی کروم دار

این نوع فولاد آلیاژی در کنار کربن و برخی عناصر دیگر دارای درصد قابل توجهی عنصر کروم است. این عنصر درون آهن ذوب شده و گداخته شده ریخته می‌شود. سپس در مجاورت کربن تبدیل به کربور ساده و مضاعف از آهن وکربن می‌گردد.
عنصر کروم خاصیت بی نظیر ضد زنگ زدگی را به این فولاد آلیاژی میدهد. هر چه قدر درصد کروم بیشتر شود خاصیت ضد خورندگی و ضد زنگ فولاد آلیاژی افزایش می‌یابد.
روش مقاومت فولاد آلیاژی کروم دار به خوردگی به این صورت است که وقتی این آلیاژ در مجاورت اکسیژن قرار بگیرد عنصر کروم تولید ماده ای میکند که اکسید میشود و این اکسید شدن منجر به تولید لایه ای میشود که بقیه قسمتهای آلیاژ را از خوردگی محافظت می‌کند. فولاد آلیاژی و کاربرد آن نیز بسته به میزان کروم آن متفاوت است.

فولاد آلیاژی وانادیوم دار

وانادیوم یکی از عناصری است که به فولاد ویژگیهای خاصی اضافه میکند . این عنصر به آهن گداخته اضافه می‌شود و کاربیدهای آن شروع به دانه سازی میکنند. این کار به دانه‌های فولاد اجازه بزرگ شدن نداده و آنها را کنترل میکند.
فولاد آلیاژی وانادیوم دار دارای بافت ریز دانه و ظریف می‌باشد. و شکل پذیری خوبی دارد. در برخی فولادهای آلیاژی که میزان وانادیوم 15 درصد الی 2 درصد است کاربیدهای این عنصر در کنار کنترل اندازه دانه‌ها به استحکام و سختی فولاد می-افزاید.

فولاد آلیاژی تنگستن دار

وقتی که فولاد کربن دار ساده با تنگستن ادغام شود، نوعی فولاد آلیاژی تولید می‌شود که خاصیت قابل توجهی پیدا می‌کند. این فولاد آلیاژی سختی بسیار بالا و برندگی زیاد دارد و برای ساخت انواع تیغه و مته، ابزار برنده، قلم تراش و غیره بهره گرفته می‌شود.

فولاد آلیاژی منگنز دار

منگنز یکی از عناصری است که اضافه کردن آن به فولاد به آن خواص ویژه ای می‌بخشد. این عنصر وقتی به فولاد افزوده بشود مانع تشکیل ذرات آستنیت شده و شکل پذیری فولاد را بیشتر می‌کند.
گاهی نیاز است که برای افزایش سختی و استحکام فولاد عملیات حرارتی به نام کوئینچ کردن روی آن اعمال بشود. این فرآیند باید در بازه زمانی مشخص صورت بگیرد و اگر این فرآیند زودتر یا دیرتر از بازه زمانی انجام بشود باعث بی ثباتی فولاد می-گردد.

فولاد آلیاژی کبالت دار

عنصر کبالت در فولاد باعث میشود که ذرات استنیت در آن شکل نگیرند و در نتیجه سختی فولاد حتی در دماهای بسیار بالا و بحرانی تغییر نکند. معمولا برای اینکه سختی و استحکام فولاد کبالت دار بیشتر بشود مقداری تنگستن به آن اضافه می‌کنند.

فولاد آلیاژی نیکل دار

نیکل عنصری بسیار مهم در بحث آلیاژ سازی می‌باشد. این عنصر باعث افزایش نیروی کششی و سختی فولاد میشود و در عین حال منجر به کاهش خاصیت شکل پذیری آن نمیشود. معمولا نیکل تا سطح 35 درصد به فولاد اضافه میشود.
و وجود آن در این مقدار خواص فوق العاده ای به فولاد می‌بخشد. یکی از مهم ترین ویژگیهای فولاد آلیاژی نیکل دار افزایش مقاومت فولاد در برابر زنگ زدگی و زنگ خوردگی است. چیزی که در این میان راجع به آلیاژی قابل توجه است امکان ادغام چند عنصر همزمان با هم است. به عنوان مثال: اگر به فولاد آلیاژی نیکل دار کروم اضافه شود خواص فولاد تا چندین برابر افزایش پیدا می‌کند.

فولاد آلیاژی مولیبیدن دار

مولیبیدن عنصری است که به راحتی هم در آهن آلفا و هم در آهن گاما قابل حل شدن می‌باشد. این عنصر بلافاصله بعد از حل شدن در آهن باعث آزاد شدن کربورهای مرکب و مضاعف میشود.
عنصر مولیبیدن می‌تواند خواصی همچون مقاومت به خوردگی، نیروی کششی و چقرمگی فولاد را چندین برابر افزایش دهد. بنابراین برای ساخت انواع ابزار مربوط به ماشین آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تفاوت فولاد آلیاژی و فولاد غیر آلیاژی

میزان کربن: بررسی میزان کربن یکی از راههای تشخیص فولاد آلیاژی از غیر آلیاژی است. فولاد غیر آلیاژی فقط یک درصد کربن دارد و فولاد آلیاژی و کاربرد آن نیز به میزان کربن آن بستگی دارد.
نحوه ذوب: فولاد آلیاژی در هنگام ذوب کردن با عناصر دیگری ترکیب می‌شود تا خواص آن بهتر شود ولی فولاد غیر آلیاژی به غیر از درصد ناچیز کربن با هیچ عنصر دیگر ترکیب نمی‌شود.
خوردگی:فولاد غیرآلیاژی به دلیل خلوص بالای آهن به راحتی با اکسیژن محیط واکنش می‌دهد و اکسید می‌شود.

فولاد آلیاژی و کاربرد آن

فولاد آلیاژی به دلیل داشتن ویژگیهایی همچون سختی، چقرمگی، مقاومت به سایش و خوردگی، شکل پذیری و غیره برای ساخت موتور جت، پره های توربین، راکتورهای هسته ای، فضاپیماها بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. فولادهای آلیاژی پاسخهای مختلفی در محیطهای مغناطیسی می‌دهند و برای همین برای ساخت موتورهای الکتریکی و مبدل ها کاربرد دارند.