در پیشروی کسب‌وکار خود، مشتریان ما معمولاً درباره انواع فولاد و مراحل انتخاب آنها سؤالاتی دارند. با وجود تنوع گسترده‌ای از فولادها، ما به نوعی تمایل داریم که آنها را به چهار دسته اصلی تقسیم کنیم: فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی، فولادهای ضدزنگ و فولادهای ابزار. در این مقاله، هر یک از این دسته‌ها را جزئی‌تر بررسی کرده و نکاتی که برای انتخاب مناسب فولاد باید در نظر گرفته شود، را شرح خواهیم داد. با ما همراه شوید تا در این سفر به دنیای فولاد، همراهتان باشیم.
دسته بندی انواع فولاد به چهار دسته کلی
در دنیای پرکار و پویای آهن و فولاد، گریدهای مختلفی با خصوصیات منحصر به فرد و تأثیرات گوناگون وجود دارند. این خصوصیات ممکن است به ابعاد فیزیکی، ویژگی‌های شیمیایی و حتی تأثیرات محیطی مرتبط باشند. از آنجایی که تمامی فولادها از ترکیبی از آهن و کربن تشکیل شده‌اند، میزان کربن و عناصر آلیاژی اضافی که به آنها افزوده می‌شود، واقعاً خصوصیات و کاربردهای هر یک از این نوع فولادها را مشخص می‌کند. بر اساس استانداردهای معتبری همچون موسسه فولاد و آهن آمریکا (AISI)، فولادها را به چهار گروه اصلی زیر دسته‌بندی می‌کنند:
1. فولادهای کربن دار
2. فولادهای آلیاژی
3. فولادهای ضدزنگ
4. فولادهای ابزار
در این میان، هر یک از این دسته‌ها از نظر خصوصیات و کاربردها ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که با دقت و آگاهی به انتخاب مواد مناسب برای پروژه‌ها و کاربردهای مختلف کمک می‌کنند.
سایر روش‌های دسته‌بندی فولاد
در دنیای پیچیده و گستردهٔ فولاد، انواع مختلفی از این ماده قابل تشخیص هستند که می‌توانند بر اساس گسترهٔ عوامل گوناگونی دسته‌بندی شوند. علاوه بر مواردی که پیشتر ذکر شد، روش‌های دیگری نیز برای دسته‌بندی فولاد وجود دارد:
1. از نظر ترکیب شیمیایی: این شامل درصد کربن، آلیاژها و سایر عناصر شیمیایی موجود در فولاد می‌شود. این عوامل تعیین‌کننده‌ای برای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فولاد هستند.
2. از نظر روش تولید: این شامل روش‌های مختلفی است که برای تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله ریخته‌گری پیوسته، کوره‌های قوس الکتریکی و سایر روش‌های تولید.
3. از نظر روش پرداخت کاری: این شامل روش‌های پرداخت کاری متنوعی است که برای شکل‌دهی و پردازش نهایی فولاد استفاده می‌شود، از جمله نورد سرد، نورد گرم، کشش سرد و سایر روش‌ها.
4. از نظر شکل: فولاد ممکن است در اشکال مختلفی مانند شمش، میله، لوله، صفحه، ورق و ساختاری موجود باشد، که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی دارند.
5. از نظر فرایند دی اکسیداسیون: این شامل فرایندهای مختلفی است که در فرآیند ساخت فولاد انجام می‌شود، از جمله فولاد کشته و نیمه کشته.
6. از نظر ریزساختار: این شامل ریزساختارهای متفاوتی است که در فولاد ممکن است وجود داشته باشد، از جمله فریتی، پرلیتی و مارتنزیتی.
7. از نظر استحکام فیزیکی: فولاد می‌تواند بر اساس استانداردهای مختلفی مانند استاندارد ASTM برای تعیین استحکام و خصوصیات فیزیکی دسته‌بندی شود.
8. از نظر عملیات حرارتی: این شامل فرآیندهای آنیل شده، کوئنچ شده و تمپرشده فولاد است که تأثیر زیادی بر خواص آن دارند.
9. از نظر اصطلاحات کیفیت: این شامل معیارهای مختلفی است که برای تعیین کیفیت فولاد استفاده می‌شود، از جمله کیفیت تبلیغاتی، کیفیت پرداخت و کیفیت رگ فشار.
سیستم عدد گذاری انواع فولاد
در صنعت، دو سیستم اصلی برای شناسایی و عددگذاری فولادها به‌کار می‌روند. یکی از این سیستم‌ها توسط موسسه فولاد و آهن آمریکا (AISI) تدوین شده است که شامل یک سیستم شماره‌گذاری و استانداردهایی برای طبقه‌بندی فولادها است. این سیستم AISI برای ارتباط بین تولیدکنندگان، تجار و کاربران فولاد استفاده می‌شود و در بسیاری از صنایع مانند صنایع ساختمانی، خودروسازی و صنایع فلزی به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سیستم دیگر، که توسط جامعه مهندسان اتومبیل (SAE) ارائه شده است، نیز یک سیستم شماره‌گذاری مشابه را برای فولادها فراهم می‌کند. این سیستم عمدتاً در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد و استفاده از آن به‌منظور شناسایی و تفکیک مواد فولادی در قطعات و تجهیزات خودروها از اهمیت بسیاری برخوردار است.
هر دوی این سیستم‌ها اطلاعات مهمی را ارائه می‌دهند که به تولیدکنندگان و کاربران فولاد کمک می‌کند تا مواد را به‌طور دقیق تر شناسایی کرده و استفاده از آنها را بهینه‌تر نمایند.
در فرآیند شناسایی و تفکیک فولادها، به خصوص دربارهٔ پایه کربن و آلیاژی آنها، هر دوی سیستم‌های AISI و SAE از کدهای عددی چهاررقمی برای شناسایی این مواد استفاده می‌کنند. اما بایستی به این نکته توجه داشت که موارد خاصی از آلیاژها و ترکیبات فولادی وجود دارند که نیاز به تمایز و شناسایی دقیق‌تر دارند. به همین دلیل، برای این مواد، از کدهای عددی پنج رقمی استفاده می‌شود که به صورت کامل و دقیق‌تر این نوع فولادها را تعیین و تشخیص می‌دهد.
در این طرح، اگر رقم اول کد، عدد یک باشد، این نشان‌دهندهٔ فولاد کربنی است. انواع مختلفی از فولادهای کربنی در هر دو سیستم SAE و AISI در گروه 1xxx قرار دارند. این گروه شامل چندین زیرگروه است که بر اساس خواص اساسی مشخص به چهار دسته زیر تقسیم می‌شوند:
1. فولاد کربنی هموار که شامل مجموعه 10XX است. این نوع فولاد کربنی حداکثر یک درصد منگنز را در ترکیب خود دارد و برای برنامه‌هایی که نیاز به مقاومت به خستگی نسبتاً بالا دارند، مناسب است.
2. فولاد کربنی گوگرددار (re-sulfurized) که در مجموعه 11xx قرار می‌گیرد. این نوع فولاد کربنی دارای مقدار بیشتری گوگرد است که باعث افزایش آسانی در پردازش و اصلاح می‌شود.
3. فولاد کربنی گوگرد (re-sulfurized) و فسفردار (Re-Phosphorized) که در مجموعه 12xx قرار می‌گیرد. این نوع فولاد حاوی همزمان گوگرد و فسفر است که خواص مکانیکی بهتری نسبت به فولادهای کربنی دیگر دارد.
4. فولاد کربنی با درصد منگنز بالا (تا 1.65 درصد) و بدون گوگرد (Non-Re-Sulfurized) که در مجموعه 15xx قرار می‌گیرد. این نوع فولاد کربنی دارای درصد بالایی از منگنز است که به عنوان آلیاژ آلیاژی محسوب می‌شود و مناسب برای کاربردهایی است که نیاز به مقاومت بالا در برابر خستگی و فشار دارند.
در جدول زیر، رقم اول انواع فولاد آلیاژی (در سیستم SAE-AISI) آمده است:
| رقم اول | فلز آلیاژی | توضیحات |
| 2 | فولادهای نیکلی | این نوع فولادها حاوی مقدار قابل توجهی نیکل هستند که معمولاً به عنوان آلیاژی جهت افزایش مقاومت در برابر خستگی و تغییرات حرارتی استفاده می‌شوند. |
| 3 | فولادهای کروم-نیکل | این نوع فولادها دارای ترکیباتی از کروم و نیکل هستند که باعث می‌شود مقاومت در برابر زنگ زدگی و خستگی آنها افزایش یابد. از این نوع فولادها به طور گسترده در صنایع خودروسازی و هوافضا استفاده می‌شود. |
| 4 | فولادهای مولیبدنیومیوم | این نوع فولادها حاوی مولیبدن و نیوبیم هستند که باعث افزایش مقاومت در برابر خستگی و حرارت می‌شوند. آنها به عنوان فولادهای ابزاری و مواد سازه‌ای استفاده می‌شوند. |
| 5 | فولادهای کرومی | این نوع فولادها دارای مقدار بالایی از کروم هستند که باعث می‌شود مقاومت در برابر زنگ زدگی و حرارت افزایش یابد. آنها به عنوان فولادهای استیل ضدزنگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. |
| 6 | فولادهای وانادیوم-کروم | این نوع فولادها حاوی ترکیباتی از وانادیوم و کروم هستند که باعث افزایش مقاومت در برابر حرارت، خستگی و سایش می‌شوند. آنها به طور گسترده در صنایع ساخت و تولید ابزارهای برشی و پوشش‌های سطحی استفاده می‌شوند. |
| 7 | فولادهای کروم-تنگستن | این نوع فولادها حاوی ترکیباتی از کروم و تنگستن هستند که باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و حرارت می‌شوند. آنها به عنوان فولادهای ابزاری و قطعاتی که با شرایط سخت و محیط‌هایی که مورد فشار قرار می‌گیرند، استفاده می‌شوند. |
| 8 | فولادهای نیکل-کروم-مولیبدنیوم | این نوع فولادها دارای ترکیباتی از نیکل، کروم و مولیبدن هستند که باعث می‌شود مقاومت در برابر خستگی، زنگ زدگی و حرارت افزایش یابد. آنها به عنوان فولادهای سازه‌ای، ابزاری و قطعاتی که در شرایط سخت عمل می‌کنند، استفاده می‌شوند. |
| 9 | فولادهای سیلیکون-منگنز و دیگر گریدهای SAE | این نوع فولادها حاوی ترکیباتی از سیلیکون و منگنز هستند که برای استفاده در برنامه‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر سایش و فشار دارند، مناسب هستند. |
در این سری از اعداد، رقم دوم (گاهی نه همیشه) به ما می‌گوید که چقدر از عنصر آلیاژی اصلی در فولاد حضور دارد، به صورت درصد. به عبارت دیگر، عدد 1 معادل یک درصد است. همچنین، دو رقم آخر نیز میزان غلظت کربن را به صورت 0.01 درصد نمایش می‌دهند.
پیشنهاد سایت : در مورد پروفیل سنگین بیشتر بدانید
گروه اول، فولاد کربنی
این نوع فولاد به سه دسته اصلی تقسیم می‌شود که عبارتند از:
1. فولاد کم کربن، که گاهی به عنوان فولاد نرم شناخته می‌شود. این نوع فولاد دارای مقدار کمتری کربن است که به آن اجازه می‌دهد نسبت به فرم‌دهی و تشکیل فراوانی بیشتری از قطعات نرمال را داشته باشد.
2. فولاد کربن متوسط، که در آن مقدار کربن متوسطی حضور دارد. این نوع فولاد به‌طور گسترده در تولید قطعاتی که نیاز به مقاومت متوسط دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. فولاد کربن بالا، که دارای مقدار بالایی از کربن است. این نوع فولاد اغلب برای تولید قطعاتی که نیاز به مقاومت و سختی بالا دارند، استفاده می‌شود.
فولاد کم کربن (نرم)
فولاد نرم یکی از گسترده‌ترین دسته‌های فولاد کربنی است که در زمینه‌های مختلفی از صنعت، از تولید ورق تا تولید تیرآهن ساختمانی، کاربرد دارد. معمولاً این نوع فولاد دارای میزان کربنی بین 0.04 تا 0.3 درصد است، اما می‌تواند به صورت متغیریت، با درصدهای دیگری از عناصر آلیاژی مانند آلومینیوم ترکیب شود، به نحوی که خواص و کاربردهای مختلفی را ارائه دهد. به عنوان نمونه، در فولادهای با کیفیت پرداخت (DQ)، که برای قطعاتی با اندازه و شکل دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند، میزان کربن معمولاً کاهش می‌یابد و آلومینیوم به عنوان عنصری برای افزودن به فولاد به کار می‌رود. از طرف دیگر، در فولادهای مورد استفاده در صنعت ساختمانی، مقدار بیشتری از کربن به کار می‌رود تا مقاومت و سختی بیشتری به فولاد بخشیده و به منظور بهبود پردازش و خواص، منگنز به آن اضافه می‌شود.
فولاد کربن متوسط
این محصول نسبت به فولاد کم کربن، دارای استحکام بیشتری است و فرآیندهای شکل‌دهی، جوش و برش آن دشوارتر است. فولادهای کربن متوسط، معمولاً از طریق عملیات حرارتی مختلفی مانند سخت کاری و تمپر، اصلاح و تقویت می‌شوند. میزان کربن در این نوع فولادها معمولاً بین 0.31 تا 0.6 درصد و محتوای منگنز آن نیز بین 0.6 تا 1.65 درصد است.
فولاد پُرکربن
فولاد پرکربن به طور معمول به عنوان “فولاد ابزار کربنی” شناخته می‌شود. در این نوع فولاد، میزان کربن بین 0.61 تا 1.5 درصد قرار دارد که باعث می‌شود برش، خمش و جوش آن بسیار دشوار باشد. ویژگی‌های اصلی این محصول شامل تغییر سختی و شکنندگی به شدت پس از عملیات گرمایی می‌باشد.
گروه دوم، فولاد آلیاژی
فولادهای آلیاژی به عنوان یکی از گروه‌های مهم فولاد، از ترکیب فولاد کربنی با یک یا چند عنصر آلیاژی مانند منگنز، سیلیکون، نیکل، تیتانیوم، مس، کروم و آلومینیوم تشکیل شده‌اند. این عناصر با هدف افزودن خواص خاصی به فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند و در فولاد کربنی معمولی یافت نمی‌شوند.
افزودن عناصر به فولاد در نسبت‌ها و ترکیب‌های مختلف، تأثیرات گوناگونی بر روی ویژگی‌های آن دارد. این تغییرات ممکن است شامل افزایش سختی، افزایش مقاومت در برابر خوردگی، تقویت استحکام و بهبود قابلیت شکل‌پذیری مواد باشد. با این وجود، نکته قابل توجهی وجود دارد که قابلیت جوش فولاد نیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.
مهم‌ترین ویژگی‌های انواع فولاد آلیاژی
افزایش قابلیت سخت شدن، افزایش مقاومت در برابر خوردگی، و پایداری بیشتر در استحکام و سختی، از جمله تأثیراتی هستند که تقریباً در تمامی انواع فولادهای آلیاژی مشاهده می‌شود. برای بهبود خواص، بسیاری از این فولادها نیاز به انجام عملیات حرارتی خاصی دارند که این اقدامات شامل گرمایش، خنک کردن، تمپر کردن و دیگر فرآیندهای پیچیده است.
عناصر آلیاژی و تأثیرات آنها
تأثیرات هر یک از عناصر آلیاژی در فولاد به شرح زیر است:
– کروم: باعث افزایش سختی، تافنس و دوام ماده می‌شود. این ویژگی‌ها به ویژه در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی داریم، بسیار ارزشمند است.
– کبالت: مورد استفاده در ساخت ابزارهای برش؛ بهبود سختی گرم (یا سختی قرمز) را فراهم می‌کند. این خاصیت به ویژه در شرایطی که در آنها نیاز به برش مواد با دمای بالا داریم، اهمیت دارد.
– منگنز: باعث افزایش سختی سطح، مقاومت به کرنش، چکش خواری و شوک‌ها می‌شود. این خصوصیات به ویژه در فولادهایی که در معرض فشارهای زیاد قرار می‌گیرند، مفید هستند.
– مولیبدنیوم: افزایش استحکام، مقاومت به شوک و گرما را افزایش می‌دهد. این خاصیت‌ها مخصوصاً در شرایطی که نیاز به مقاومت در برابر شوک و گرما داریم، حیاتی است.
– نیکل: باعث افزایش استحکام و تافنس (toughness) می‌شود و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می‌بخشد. این خاصیت‌ها در صنایعی که با مواد خورنده و تحت فشار زیاد سروکار دارند، ارزشمند است.
– تنگستن: باعث افزایش سختی و بهبود ساختار گرین (دانه) می‌شود و مقاومت در برابر گرما را بهبود می‌بخشد. این خاصیت‌ها مخصوصاً در فلزاتی که در شرایط دمایی بالا استفاده می‌شوند، حیاتی است.
– وانادیوم: افزایش استحکام، تافنس و مقاومت در برابر شوک را به دنبال دارد و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد. این ویژگی‌ها به ویژه در صنایعی که با شوک‌های مکانیکی وارد، ارزشمند است.
– کروم – وانادیوم: باعث افزایش بسیار زیاد استحکام کششی می‌شود، اما خمش و برش آن راحت است. این خاصیت به ویژه در مواردی که نیاز به استحکام بالا و همچنین قابلیت فرم‌دهی آسان داریم، بسیار ارزشمند است.
بیشترین گریدهای مورد استفاده در میلگردهای آلیاژی
– گرید 4140: این نوع فولاد، کروم مولیبدنیوم را در خود جای داده است که برای شرایطی که نیاز به سختی و مقاومت در برابر خوردگی داریم، بسیار مناسب است. از این فولاد در برخی از صنایعی که با فشار و استحکام زیادی روبرو هستند، بهره می‌برند.
– گرید 4340: این نوع فولاد مولیبدنیوم کروم نیکل، برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و شوک مکانیکی دارند، بسیار مفید است. از این فولاد در صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا و صنایع نظامی استفاده می‌شود.
– گرید 6150: این نوع فولاد، کروم وانادیوم را در ترکیب خود دارد و برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا و مقاومت در برابر خمش و شوک مکانیکی دارند، بهترین گزینه است. از این فولاد در ساخت قطعات موتور، ابزارهای برش و صنایع ساخت و ساز استفاده می‌شود.
– گرید 8620: این نوع فولاد، مولیبدنیوم-کروم-نیکل-HSLA را در ترکیب خود دارد و برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و مقاومت در برابر خمش و شکست داریم، مناسب است. از این فولاد در ساخت ابزارهایی که با تنش‌های زیاد روبرو می‌شوند و همچنین در صنایع مختلفی مانند خودروسازی و ماشین‌سازی استفاده می‌شود.
گروه سوم، فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ بطور معمول دارای مقادیر متنوعی از کروم است، معمولاً بین 20 تا 30 درصد، که این عنصر آلیاژی به عنوان اصلی‌ترین عنصر در ترکیب آن شناخته می‌شود. این نوع از فولاد به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی از ارزش ویژه‌ای برخوردار است. می‌توان گفت که فولاد ضد زنگ، تا 200 برابر مقاومت بیشتری نسبت به فولادهای نرم در مقابل خوردگی دارد.
فولادهای ضدزنگ را می‌توان به پنج دسته تقسیم کرد:
آستنیتی
فولادهای آستنیتی به عنوان یکی از اصطلاحات پرکاربرد در صنعت فولاد، جزء انواع فولادهای ضدزنگ محسوب می‌شوند و بخش اعظمی از بازار فولادهای مقاوم در برابر زنگ‌زدگی را تشکیل می‌دهند. این انواع فولاد به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در تولید تجهیزات آشپزخانه، وسایل طبخ، و ابزارهای پزشکی مختلف به کار می‌روند. از جمله ویژگی‌های آنها این است که ضدمغناطیس هستند و نیازی به انجام عملیات حرارتی بر روی آنها ندارند، که این موضوع از جمله مزایای مهم آنهاست. همچنین، از بین انواع فولادهای ضدزنگ، فولادهای آستنیتی بیشترین قابلیت جوش را دارند که این ویژگی نیز مورد توجه بسیاری از صنایع است. این انواع فولاد به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند که شامل گروه نیکل-کروم رایج (300 سری)، گروه منگنز-کروم-نیکل-نیتروژن (200 سری)، و آلیاژهای ویژه می‌باشند.
فریتی
فولادهای فریتی، تشکیل شده از مقادیر کمی نیکل، 12 تا 17 درصد کروم، کمتر از 0.1 درصد کربن و مقدار کمی از عناصر آلیاژی دیگر مانند مولیبدنیوم، آلومینیوم و تیتانیوم می‌شوند. این نوع از فولادها ویژگی‌هایی همچون داکتیلیتی و شکل پذیری بالا را دارند که به آنها امکان می‌دهد تا به راحتی شکل داده شوند و انعطاف پذیری خوبی داشته باشند. با این حال، در مقایسه با گریدهای آستنیتی، این نوع فولادها دارای استحکام دمابالای کمتری هستند.
بعضی از گریدهای فولاد ضدزنگ فریتی، مانند گرید 409 و 405، نسبت به دیگر گریدهای فولاد ضدزنگ، قیمت ارزان‌تری دارند. این انواع فولادها از خاصیت مغناطیسی محروم بوده و برخلاف برخی فولادهای ضدزنگ دیگر، قابلیت انجام عملیات حرارتی را ندارند. با این حال، با انجام فرآیندهای کار سرد، می‌توانند استحکام آنها را افزایش داد.
مارتنزیت
فولادهای مارتنزیتی، با درصدهایی میان 11 تا 17 درصد کروم، مقادیر کمتر از 0.4 درصد نیکل و حداکثر تا 1.2 درصد کربن، تشکیل می‌شوند. مقدار کربن موجود در این نوع فولادها به طور قابل ملاحظه‌ای بر توانایی آنها در سخت‌کاری، شکل‌دهی و جوشکاری تأثیرگذار است. به منظور به دست آوردن ویژگی‌های مفید و جلوگیری از ایجاد ترک در ساختار آنها، انجام فرآیندهای پیش‌گرمایش و عملیات حرارتی پس از جوشکاری امری ضروری به‌شمار می‌رود.
فولادهای ضدزنگ مارتنزیتی، همچون گریدهای 403، 410، 410 نیم و 420، دارای ویژگی مغناطیسی و امکان انجام عملیات حرارتی می‌باشند. این انواع فولادها به دلیل مقاومت خود در برابر زنگ زدگی و سایر خصوصیات، در صنایع مختلف به کار می‌روند. از جمله کاربردهای آنها می‌توان به تولید چاقوها، ابزارهای برش، ابزارهای پزشکی مانند ابزار جراحی و وسایل دندان‌پزشکی اشاره نمود.
دوپلکس
اصطلاحاً، فولادهای ضدزنگ دوپلکس به طور اساسی در صنایع شیمیایی و در کاربردهای مرتبط با لوله‌کشی به کار می‌روند. این نوع از فولادها عمدتاً شامل 22 تا 25 درصد کروم و 5 درصد نیکل همراه با افزودن مولیبدنیوم و نیتروژن هستند. از آنجا که مولیبدنیوم و نیتروژن به ترتیب بهبود مقاومت به خوردگی و استحکام فولاد را افزایش می‌دهند، فولادهای دوپلکس نسبت به فولادهای ضدزنگ آستنیتی دارای استحکام تسلیم بالاتر و مقاومت به ترک‌خوردگی ناشی از تنش‌های بالای کلراید هستند.
سخت‌کاری سریع
این، در واقع یک نوع فولاد ضدزنگ کروم-نیکل است که شامل افزودنی‌های آلیاژی دیگری نظیر آلومینیوم، مس و تیتانیوم می‌شود. این افزودنی‌ها توسط یک حلال و فرآیند حرارتی، به صورت متراکم و سخت می‌شوند و می‌توانند در شرایط پیری آستنیتی یا مارتنزیتی حضور داشته باشند.
دسته بندی شرایط استفاده انواع فولاد ضد زنگ
شرایط محیطی اطراف
مقاومت در برابر فرایند خوردگی و تخریب
مقاومت در برابر فرایند اکسیداسیون و ایجاد لکه‌های ناخواسته
تشکیل حفره‌های خوردگی
تشکیل و شیوع ترک‌های خوردگی
گروه چهارم، فولاد ابزار
آخرین گروه از انواع فولادها، به فولادهای ابزار معروف است. این نوع فولاد شامل مقادیر مختلفی از تنگستن، مولیبدنیوم، کبالت و وانادیوم است که افزایش مقاومت در برابر گرما و دوام فلز را فراهم می‌کنند. با توجه به این ویژگی‌ها، این نوع فولادها برای عملیاتی همچون برش و دریل کردن (مته‌زنی) بسیار مناسب هستند.
تنوع فولادهای ابزار به شش گروه تقسیم می‌شود:
1. فولادهای برای سخت‌کاری با آب: این نوع فولادها برای عملیاتی که نیاز به سخت‌کاری با استفاده از آب دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها دارای ویژگی‌هایی مانند استحکام و دوام بالا برای مقاومت در برابر فشارهای زیاد هستند.
2. فولادهای برای کار در شرایط سرد: این نوع فولادها برای کاربردهایی در شرایطی با دماهای پایین مناسب هستند. آنها دارای خواصی مانند انعطاف‌پذیری در دماهای پایین و مقاومت در برابر شکست هستند.
3. فولادهای مقاوم در برابر ضربه یا شوک: این فولادها برای کاربردهایی مناسب هستند که نیاز به مقاومت در برابر ضربه‌ها یا شوک‌های مکانیکی دارند. آنها دارای خواصی مانند انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر شکست در شرایطی با تنش‌های مکانیکی زیاد هستند.
4. فولادهای برای سرعت بالا: این نوع فولادها برای کاربردهایی مناسب هستند که نیاز به سرعت بالا در فرآیندهای برش و شکل‌دهی دارند. آنها دارای ویژگی‌هایی مانند استحکام و دوام در برابر فرایندهای با سرعت بالا هستند.
5. فولادهای برای شرایط گرم: این نوع فولادها برای کاربردهایی در شرایطی با دماهای بالا مناسب هستند. آنها دارای خواصی مانند مقاومت در برابر اکسیداسیون و پایداری در دماهای بالا هستند.
6. فولادهای با اهداف خاص: این گروه شامل فولادهایی است که برای کاربردهای خاص و مشخصی طراحی شده‌اند. انتخاب از این گروه به عواملی مانند هزینه، دمای کاری، سختی سطح، استحکام، مقاومت در برابر ضربه و تافنس مورد نیاز بستگی دارد.
اگر نیاز به ویژگی‌های خاصی مثل دمای بسیار بالا، افزایش مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی یا مقاومت در برابر بارگذاری افزایش یابد، لازم است که از محتوای آلیاژی بیشتری (که شامل کاربیدها نیز می‌شود) استفاده شود.
کدهای کلاس فولاد ابزار بر اساس خواص، ترکیب و یا روش‌های عملیات حرارتی به صورت زیر است:
| کد کلاس | توضیحات |
|---|---|
| A | کار سرد – سخت‌کاری با هوا |
| D | کار سرد – حاوی مقادیر بالای کربن و کروم |
| F | اهداف خاص – پایه تنگستن/کربن |
| H | کار گرم – H1 تا H19 پایه کروم |
| H | کار گرم – H20 تا H39 پایه تنگستن |
| H | کار گرم – H40 تا H59 پایه تنگستن |
| L | اهداف خاص – آلیاژ ضعیف |
| M | سرعت بالا – پایه مولیبدنیوم |
| O | کار سرد – سخت‌کاری با روغن |
| P | قالب پلاستیکی |
| S | مقاوم در برابر ضربه |
| T | سرعت بالا – پایه تنگستن |
| W | سخت‌کاری با آب |
کلاس سخت کاری با آب
این کلاس از خاصیت ویژه‌ای که در فرآیند کوئنچینگ برای آن ایجاد می‌شود، نام گرفته است. این گرید اساساً از نوع فولاد پرکربن صاف است و به دلیل هزینه پایینی که دارد، مورد توجه بسیاری از صنایع قرار می‌گیرد.
کلاس‌های کار سرد
یک گروه فولاد ابزار شامل سه نوع اصلی وجود دارد که به ترتیب عبارتند از: فولادهای سخت‌کاری با روغن، سخت‌کاری با هوا، و کروم-کربن بالا. این انواع فولاد دارای توانایی سخت‌پذیری بالا، مقاومت پوششی بالا و تافنس متوسط هستند. معمولاً این فولادها برای تولید قطعات بزرگ‌تر یا قطعاتی که نیاز به حداقل انحراف در زمان سخت‌کاری دارند، استفاده می‌شوند.
همه دو روش سخت‌کاری با هوا و سخت‌کاری با روغن، باعث کاهش تنش‌های اضافی ناشی از کوئنچ سریع با آب می‌شوند، که در نتیجه، احتمال ترک خوردگی در فولادها کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، این روش‌ها به دلیل عملکرد خود، باعث کاهش میزان آسیب‌پذیری فولادها در برابر ترک‌های خوردگی می‌شوند.
فولاد ابزار در گرید D از دسته کلاس کار سرد، به طور معمول دارای درصدهایی در حدود 10 تا 13 درصد کروم است. این نوع فولاد ابزار، توانایی حفظ سختی خود را در دماهای بالاتر (تا حداکثر 425 درجه سانتی‌گراد یا 797 درجه فارنهایت) دارد. به طور کلی، کاربردهای اصلی آن در فورج، ریخته‌گری قطعات، و پرداخت می‌باشد.
کلاس مقاوم به ضربه
این نوع از فولاد، به دلیل مقاومت بالا در برابر ضربه و توانایی سخت‌پذیری قوی که دارد، برای مقاومت در برابر شوک‌هایی که در دماهای گوناگون اتفاق می‌افتد، طراحی شده است. علاوه بر این، این نوع فولاد دارای تأثیر تافنس بالا و مقاومت نسبتاً کمتری در برابر سایش می‌باشد.
کلاس سرعت بالا
فولادهای نوع M و T از جنس‌های فولادی هستند که در ابزارهای برش به کار می‌روند، به ویژه در شرایطی که لازم است سختی و استحکام آنها در دماهای بالا حفظ شود.
کلاس کار گرم
فولادهای ابزار از دسته‌ی گروه H به طور خاص به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر افزایش دماهای طولانی، توانایی حفظ سختی و استحکام خود را از خود نشان دهند.
کلاس‌های قالب پلاستیک و اهداف خاص
کد P (فولاد قالب پلاستیک) به منظور پاسخگویی به نیازهای مرتبط با ریخته‌گری قطعات پلاستیک و نیازهای خاصی که در فرآیند تزریق قالب مورد استفاده قرار می‌گیرد، طراحی و تعریف شده است.
کد L نمایانگر یک نوع خاص از فولاد ابزار است که به منظور کاهش آلیاژ خاصی در ترکیباتش طراحی شده است، این کد برای شناسایی و استفاده از فولادهایی که این خاصیت را دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کد F به منظور داشتن قابلیت سخت شدن با آب و یا داشتن مقاومت پوششی بیشتر نسبت به فولاد ابزار نوع W تعریف شده است. این کد به منظور افزایش کارایی و عملکرد در شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در این مقاله، تلاش کرده‌ایم تا شما را با انواع مختلف فولاد و کاربردهای گسترده‌ای که آنها دارند آشنا کنیم. ما به طور جامع ترکیبات شیمیایی، روش‌های کدگذاری و سایر نکات اساسی مرتبط با این فلزات را بررسی نموده‌ایم. امیدواریم که این مطلب برای شما مفید واقع شود و به شما کمک کند تا انتخاب درستی را برای نیازهای خود انجام دهید. در صورتی که سوالی یا ابهامی دارید، خوشحال می‌شویم که آن را با ما و سایر اعضای جامعه دانشنامه فرا آهن زنده رود در بخش نظرات به اشتراک بگذارید.
پیشنهاد سایت : سایزهای مختلف پروفیل
