دسته بندی محصولات
اخبار و مقالات

فولاد چیست ؟ ویژگی ها و خصوصیات فولاد در صنعت

فولاد چیست ؟ ویژگی ها و خصوصیات فولاد در صنعت

فولاد چیست ؟ 

آهن خالص بسیار نرم بوده و مورد استفاده صنعتی زیادی ندارد و افزودن عناصر آلیاژی به آهن می تواند موجب بهبود خواص مکانیکی آن شود.در میان عناصر، کربن مهمترین عنصری است که روی خواص مکانیکی آهن تاثیر مثبت داشته و در بسیاری موارد ، تعیین کننده خواص مکانیکی در آلیاژهای آهن می باشد. فولادها ، آلیاژهای آهن-کربنی هستند که میزان کربن آنها از بیست و پنج صدم تا دو درصد می تواند متغیر باشد و نیز علاوه بر کربن حاوی درصدی از برخی عناصر آلیاژی دیگر هم هستند.ترکیب شیمیایی عناصر موجود در فولاد و ساختار داخلی آن ، باعث می شود که فولادها خواص متفاوتی داشته باشند.علاوه بر آنکه میتوان به فولاد عناصر آلیاژی به میزان های متفاوت اضافه کرد، با عملیات مختلف مانند نرمالیزاسیون(یکی از روش های عملیات حرارتی) نیز میتوان ساختار داخلی آن را کنترل نموده و در زمان نیاز ویژگی های متفاوت به آن بخشید و ماهیتش را تا حدودی تغییر داد. خرید آهن آلات منگنز، فسفر، گوگرد و سیلیسیم به هنگام تولید فولاد و در میزان های متفاوت در فولاد موجود می باشند ولی سایر عناصر مانند کروم،نیکل و غیره به صورت فرو آلیاژ بوده و به مقدار خواسته شده به فولاد اضافه میگردد.

خصوصیات فولاد چیست؟

اکثر فولادها نسبت به عملیات حرارتی واکنش نشان می دهند. علاوه بر ترکیبات شیمیایی به وسیله عملیات حرارتی می توان خواص مکانیکی ،فیزیکی، الکتریکی و سختی دلخواه به فولاد بخشید و آن را در برابر حرارت بالا و کروزیون مقاوم ساخت. اکثر فولادها را به وسیله روش های مختلف می توان با مواد فلزی و یا پلاستیکی روکش نمود و یا رنگ کرد. بر روی فولادهای دارای خاصیت شیمیایی مناسب، عملیات جوشکاری قابل انجام می باشد .اگر به فولادها به اندازه کافی حرارت داده شود، خاصیت شکل گیری در آنها بوجود خواهد آمد.

طبقه بندی فولاد ها 

دسته بندی های گوناگونی بر اساس سیستم های مختلف برای فولادها وجود دارد. این دسته بندی ها ممکن است بر اساس موارد زیر باشد 

  • ترکیب شیمیایی
  • روش تولید
  • روش پرداخت
  • شکل محصول
  • عملیات اکسیژن زدایی
  • ساختار میکروسکوپی
  • سطح استحکام مورد نیاز
  • عملیات حرارتی
  • کیفیت مورد نظر

 فولاد سازی 

با توجه به مطالب ذکر شده در مقالات قبلی در مورد روش ها و مراحل استخراج آهن اکنون به روشهای تولید فولاد از آهن خام می پردازیم. آهن خارج شده از کوره های احیاء سنگ آهن(به صورت مستقیم یا کوره بلند) دارای مقدار زیادی کربن و عناصر ناخواسته و مضر دیگر نظیر گوگرد و فسفر می باشد. چنین آلیاژی قابلیت شکل پذیری ، چکش خواری و جوشکاری ندارد. بنابراین لازم است عناصر اضافی و مزاحم به حد مناسبی کاهش یابد. به طور کلی فولاد خام از دو روش زیر تولید میگردد:

روش اول :

تهیه آهن خام یا چدن مذاب در کوره بلند و تولید فولاد در کانورترهای اکسیژنی، نظیر ذوب آهن اصفهان.

در روش اول که روش سنتی تولید است ، از احیای غیر مستقیم آهن استفاده گردیده، سنگ آهن دانه درشت پس از فراوری و تبدیل به آگلومره به همراه اهک و کک وارد کوره بلند شده، آهن خام یا چدن مذاب(Pig Iron) به دست می آید. در مرحله بعد آهن خام در یک کانورتر به فولاد مذاب تبدیل شده، کربن و ناخالصی های دیگر آن به کمک اکسیژن خارج و فولاد خام (Crude Steel) تولید می گردد.

روش دوم :

احیای مستقیم سنگ قیمت آهن و ذوب آهن اسفنجی و قراضه در کوره های الکتریکی از قبیل قوس الکتریکی نظیر فولاد خوزستان یا القایی، نظیر مجتمع فولاد جنوب. لازم به ذکر است که تولید فولاد از روش های دیگری نظیر روش کوره باز (Open Heart) نیز انجام میگیرد که حجم تولید آن در جهان بسیار محدود است. روش دوم تولید فولاد، استفاده از کوره های الکتریکی و ذوب مجدد قراضه آهن و فولاد می باشد. به دلیل کمبود منابع قراضه در جهان و نیز رشد فزاینده قیمت آن در طول سال های گذشته، در این روش می توان به همراه قراضه از آهن اسفنجی نیز برای ذوب در کوره استفاده نمود. آهن اسفنجی محصول عملیات احیای مستقیم سنگ آهن است که دارای عیار بالای آهن بوده، جایگزین مناسب برای قراضه جهت ذوب است. تولید آهن اسفنجی از سنگ آهن، عموما به دو روش گازی (Gas Based) یا استفاده از زغال سنگ (Coal Based)، برای احیای آهن صورت می پذیرد. معمولا در کشورهایی که دارای ذخایر گاز هستند، از روش گازی استفاده میگردد.

فولاد های آلیاژی

فولاد آلیاژی را میتوان به عنوان فولادی تعریف کرد که خواص مشخصه آن از عنصر دیگری به غیر از کربن ناشی می شود.گرچه فولادهای ساده کربنی هم مقداری منگنز و سیلیسیم دارند ولی آنها را فولاد آلیاژی نمینامیم، چون این عنصرها برای اکسید زدایی به فولاد افزوده شده اند. کار این عنصرها ترکیب شدن با اکسیژن و گوگرد برای کاهش اثرات مضر آنهاست. آلیاژسازی به چند منظور انجام میپذیرد: 

 

  • افزایش سختی پذیری یا همان استحکام
  • کاهش اعوعاج ناشی از عملیات حرارتی
  • افزایش میزان چقرمگی در حالیکه سختی در یک حد ثابتی باشد.
  • افزایش مقاومت سایشی
  • افزایش سختی و استحکام در دمای بالا.