در پاسخ به سؤال فولاد چیست؟ باید بگوییم که فولاد، آلیاژی از آهن و کربن است که با افزودن عناصر دیگر مانند نیکل، منیزیم، منگنز و … به آن، خواص مختلفی پیدا میکند. میزان کربن در فولاد میتواند تا ۲.۱ درصد متغیر باشد و همین امر، تنوع شگفتانگیزی در کاربردهای آن ایجاد میکند.
این ماده شگفتانگیز، عنوان مهمترین ماده اولیه ساختمانی و مهندسی در جهان را به خود اختصاص داده است. از غولهای آهنی صنعت کشتیسازی گرفته تا ظرافت چاقوی جراحی، ردپای فولاد را میتوان در تمام بخشهای زندگی روزمره یافت. برخلاف بسیاری از مواد دیگر، فولاد قابلیت بازیافت دارد و میتوان بارها و بارها بدون از دست دادن خواص، آن را بازیافت و مورد استفاده قرار داد. در این مقاله به سؤال فولاد چیست؟ و انواع آن شامل چه مواردی است؟ پاسخ خواهیم داد.
ارتباط با کارشناسان متالکست
جهت ارتباط با کارشناسان متالکست برای دریافت مشاوره رایگان، ثبت سفارش قطعه یا استعلام قیمت ریختهگری انواع آلیاژها، فقط کافیست فرم زیر را پر کنید. کارشناسان ما به سرعت با شما تماس خواهند گرفت.
فولاد چیست؟
فولاد، مادهای که دنیای مدرن را بنا کرده است، از ترکیب آهن و کربن به همراه عناصر دیگری مانند نیکل، منیزیم و منگنز به وجود میآید. این آلیاژ شگفتانگیز، با داشتن حداکثر ۲.۱ درصد کربن، بهعنوان یکی از مهمترین دستاوردهای بشر شناخته میشود و کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف دارد. اگر میزان کربن موجود بیش از ۲.۱ درصد باشد، آلیاژ به دست آمده دیگر فولاد نیست؛ بلکه چدن است.
تفاوت فولاد با آهن؛ تفاوتی جزئی اما مهم!
فولاد و آهن در نگاه اول شبیه به هم به نظر میرسند، اما تفاوت اصلی آنها در میزان کربن موجود در ساختارشان نهفته است. آهن خام بهطور طبیعی حاوی مقدار بسیار کمی کربن بوده، درحالیکه فولاد بهطور قابلتوجهی کربن بیشتری (حداکثر ۲ درصد) دارد. همین تفاوت جزئی در ترکیب شیمیایی، منجر به تفاوتهای چشمگیری در خواص این دو ماده میشود.
علاوه بر کربن، عناصر دیگری نیز میتوانند در حین تولید به فولاد اضافه شوند تا ویژگیهای خاص موردنظر را به آن القا کنند. بهعنوانمثال، افزودن کروم به فولاد، خاصیت ضد زنگ بودن آن را بهطور قابلتوجهی افزایش میدهد. نیکل نیز ازجمله عناصری است که استحکام فولاد را بهطور چشمگیری ارتقا میبخشد.
خواص فولاد چیست؟
فولاد خواص بسیاری دارد که در ادامه به برخی از مهمترین موارد آن اشاره خواهیم کرد.
- استحکام بسیار بالا
- مقاومت در برابر کشش و سایش
- مقاومت در برابر خوردگی (فقط در گریدهای فولاد ضدزنگ)
- دوام و پایداری مطلوب
- در دسترس بودن منابع ساخت فولاد
- افزایش سختیپذیری و قابلیت جوشکاری و ماشینکاری
انواع فولاد
انواع فولاد را بر اساس روش ساخت، عناصر آلیاژی، نوع کاربرد، ترکیبات شیمیایی و… قابل بررسی است. در ادامه هریک از این موارد را بهتفصیل توضیح میدهیم.
انواع فولاد بر اساس پروسه ساخت
ریختهگری:
ریختهگری فولاد، فرآیندی شگفتانگیز برای خلق اشکال هندسی پیچیده از دل فلزات است. این تکنیک کهن، ریشه در ذوب و انجماد فولاد دارد و بهعنوان ستون فقرات صنایع عظیم فولادی در جهان شناخته میشود.
روشهای دیگری نیز برای شکلدهی به انواع فولاد وجود دارد؛ اما ریختهگری فولاد با مزایای منحصربهفرد خود، جایگاه ویژهای را به خود اختصاص داده است. این روش، سنگ بنای صنایع فولادی جهان است و در کشورمان نیز با استفاده از کورههای قوسی، فولادهای کربنی و آلیاژی با کیفیتی بالا تولید میشود.
ما در مجموعه متالکست، خدمات ریختهگری را با بالاترین کیفیت و بیشترین میزان رضایت انجام میدهیم. اگر شما از صنعتگران گروههای راهسازی، قالبسازی، غذاسازی، نفت، گاز، پتروشیمی و… هستید؛ میتوانید با خیال راحت سفارشات ریختهگری خود را به صورت آنلاین از طریق صفحه «قیمت ریخته گری فولاد» ثبت کنید. ما در متالکست مشاوره تخصصی هم برایتان داریم، که میتوانید پیش از ثبت سفارش درخواست مشاوره تخصصی داشته باشید. مشاورین ما شما را در جهت انتخاب متریال، طراحی سیستم و… راهنمایی میکنند.
مزایای ریختهگری فولاد عبارت است از:
- آزادی بینظیر در طراحی
- سرعت عمل بالا
- قدرت شکلدهی به فلزات سخت
- کاهش نیاز به قطعات مونتاژ
- عدم محدودیت در ابعاد قطعات تولیدی
اگر میخواهید بهطور کامل با ریختهگری فولاد و انواع روشهای ریختهگری آشنا شوید، میتوانید مقاله «ریخته گری فولاد» را بخوانید.
نورد:
دیگر روش متداول تولید فولاد، روش نورد است که به دو صورت نورد سرد و گرم صورت میگیرد. نورد، که با نام رولینگ هم شناخته میشود، فرآیندی است که در آن شمشهای فلزی ضخیم، به ورقهای نازکتر تبدیل میشوند. این فرایند توسط دو غلتک غولپیکر صورت میگیرد که با چرخش در خلاف جهت یکدیگر، شمش را تحتفشار قرار میدهند و آن را نازکتر میکنند.
در این میان، اصطکاک بین غلتکها نقشی کلیدی ایفا میکند. هرچه اصطکاک بیشتر باشد، فشار بیشتری به شمش اعمال میشود و درنتیجه، ورقی نازکتر به دست میآید.
طبقهبندی فولادها بر اساس ترکیبات شیمیایی
انواع فولاد را بر اساس ساختار شیمیایی میتوان به دو دسته فولاد ساده کربنی و فولاد آلیاژی تقسیم کرد. حالا فولاد ساده کربنی چیست؟ نوعی از فولاد است که شامل کربن و مقدار بسیار کمی از دیگر عناصر است؛ درحالیکه فولاد آلیاژی، از عنا آلیاژی مانند منگنز، کروم، مس و… به دست میآید. تعیین قیمت فولاد، بر اساس عناصر تشکیلدهنده آن صورت میگیرد.
فولاد ضد زنگ چیست؟
فولاد ضدزنگ، آلیاژی شگفتانگیز از فولاد، با ظاهری براق و نقرهای، در برابر زنگزدگی و خوردگی سپر دفاعی محکمی میسازد. راز این قدرت، عنصر کروم است. کروم به همراه عناصر دیگر، سپر محکمی در برابر نفوذ اکسیژن و عوامل مخرب ایجاد کرده و از فرسایش و زوال فولاد جلوگیری میکند. فولاد ضدزنگ انواع مختلفی دارد که هرکدام کارایی خاص خود را دارد. اگر میخواهید با آن فولاد ضدزنگ و کاراییهای آن آشنا شوید، حتماً مقاله «فولاد ضد زنگ» را بخوانید.
فولاد کربنی چیست؟
یکی از مهمترین انواع فولاد، فولاد کربنی است که به فولاد ساده کربنی نیز معروف است. این نوع فولاد که حدود ۹۰ درصد از تولید جهانی فولاد را به خود اختصاص میدهد، به دلیل تنوع و کاربردهای گسترده، در صنایع مختلفی از نفت و گاز تا پتروشیمی، نقشآفرینی میکند.
انواع فولاد کربنی:
- فولاد نرم: این نوع فولاد کمتر از ۰.۱۵ درصد کربن دارد. این آلیاژ ملایم برای ساخت میخ، پرچ، لوله و… ایدهآل است.
- فولاد کمکربن: کربن موجود در این فولاد بین ۰.۱۵ تا ۰.۳ درصد است. کم بودن کربن، آن را برای جوشکاری و ماشینکاری مناسب و خواص مغناطیسی بالایی به آن میبخشد. به دلیل تولید آسانتر و قیمت پایینتر، این نوع فولاد در بسیاری از قطعات مهندسی، ساختمان کشتیها و راهآهن کاربرد دارد.
- فولاد کربن متوسط: با ۰.۳ تا ۰.۶ درصد کربن، این آلیاژ برای سایشهای متوسط مناسب است؛ اما برای عملیات حرارتی ایدهآل نیست. ساخت شفت، میللنگ و فنر ازجمله کاربردهای آن است.
- فولاد پرکربن: با بیش از ۰.۶ درصد کربن، این فولاد یکی از سختترین و بادوامترین انواع فولاد غیرآلیاژی است. مقاومت بالا در برابر سایش و سختی فوقالعاده، آن را برای ساخت قطعات ریخته شده و ابزارآلاتی مانند اره، آچار، مته، تیغه و فنر مناسب میکند.
انواع فولاد بر اساس دیاکسیداسیون
فولاد مذاب حاصل از کورهها، حاوی مقدار زیادی اکسیژن محلول است که پیش از ریختهگری باید حذف شود. این فرآیند که به آن «آرامسازی» میگویند، بر اساس میزان اکسیژنزدایی انجام شده، انواع مختلفی از فولاد را به وجود میآورد:
- فولاد آرام: اکسیژن موجود در این نوع فولاد بهطور کامل حذفشده است و خواص همگنی دارد. این نوع فولاد برای آهنگری مناسب است.
- فولاد نیمه آرام: نسبت به فولاد آرام، اکسیژنزدای کمتری به آن اضافه میشود و میزان اکسیژن موجود در آن بیشتر است. خواص آن میان فولاد آرام و جوشان قرار دارد.
- فولاد جوشان: در این نوع فولاد، اکسیژنزدایی انجام نمیشود. اکسیژن با کربن واکنش نشان داده و حفرههای گازی ایجاد میکند. از این رو خواص شیمیایی آن ناهمگن است.
- فولاد سردار: بین فولاد جوشان و نیمه آرام قرار دارد و برای ورق، نوار، سیم و… استفاده میشود.
فولاد ابزار چیست؟
فولاد ابزار، آلیاژی قدرتمند که از عناصری مانند مولیبدن، کبالت، وانادیم و تنگستن تشکیلشده و مقاومت گرمایی بالایی دارد. به دلیل همین ویژگی بینظیر خود، معمولاً در نوک متهها، برقکاریها و دیگر ابزارهای برش به کار میرود و به آنها قدرت و پایداری میبخشد. فولاد ابزار انواع متفاوتی دارد که در آینده به آن اشاره خواهیم کرد.
کاربرد فولاد چیست؟
فولاد در صنایع بسیاری کاربرد دارد که در ادامه به برخی از مهمترینهای آن اشاره خواهیم کرد.
۱. کاربرد فولاد در صنعت ساخت و ساز:
آسمانخراشهای سر به فلک کشیده، پلهای عظیم و سازههای پیچیده، همگی مدیون استحکام و پایداری فولاد هستند. بیش از ۵۰ درصد از فولاد تولیدی در جهان، در صنعت ساختوساز به کار گرفته میشود. تنوع بالای محصولات فولادی، سرعت بالای مونتاژ، هزینه ساخت پایین و استحکام فوقالعاده، این آلیاژ را به مادهای ایدهآل برای مهندسان و معماران تبدیل کرده است.
۲. فولاد و صنعت خودروسازی:
بیش از نیمی از هر خودرویی را تصور کنید، از فولاد ساختهشده است! این آلیاژ قدرتمند، ستون فقرات صنعت خودروسازی محسوب میشود؛ از بدنه خودرو تا موتور و قطعات مختلف خودرو از فولاد ساخته میشود. فولاد به دلیل استحکام، چگالی مناسب و قابلیت شکلپذیری بالا، نقش کلیدی در ساخت خودروها ایفا میکند. استفاده از فولاد در خودروها، به کاهش وزن و درنتیجه بهینهسازی مصرف سوخت نیز کمک میکند.
۳. فولاد و حوزه انرژی:
فولاد به دلیل خواص و ویژگیهایی که دارد، یکی از مهمترین آلیاژها در صنعت انرژی است. ازجمله کاربردهای فولاد در این حوزه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساخت برجهای بلند توربینهای بادی
- احداث سکوهای نفتی
- تولید پنلهای خورشیدی و مبدلهای حرارتی
- ساخت خطوط لوله انتقال نفت و گاز
۴. کاربرد فولاد در صنعت پزشکی:
فولاد ضدزنگ به دلیل ماهیت ضدباکتری، غیرخورندگی، قابل بازیافت بودن و کاهش خطر عفونت، کاربردهای فراوانی در تجهیزات پزشکی دارد. از این آلیاژ در ساخت تخت بیمارستان، ویلچر، ایمپلنت دندان، ابزار جراحی و حتی دریچه قلب مصنوعی استفاده میشود.
چگالی فولاد
چگالی فولاد بهعنوان یک پارامتر کلیدی در صنایع مختلف، نقشی اساسی در محاسبات و برآوردها ایفا میکند. چگالی فولاد از تقسیم جرم بر حجمش به دست میآید. بهطورکلی چگالی فولاد ۷۷۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده است. البته این مقدار بسیار کلی است و در انواع مختلف فولاد متفاوت است. اگر میخواهید چگالی دقیق انواع فولاد و وزن مخصوص هرکدام را بدانید، مقاله «چگالی فولاد» را بخوانید.
فرمول محاسبه چگالی فولاد:
چگالی (ρ)= جرم (m)/ حجم (v)
نام گذاری فولادها
نام گذاری فولادها بر اساس استانداردهای مختلفی انجام میشود. یکی از متداولترین استانداردها در نام گذاری فولاد، استاندارد آلمانی DIN است. استاندارد آلمانی DIN بر اساس اعداد و حروف روی لولههای فولادی وارداتی است. این ترکیب بیانگر میزان استحکام کششی فولاد و ترکیب شیمیایی است.
دیگر استاندارد متداول در نامگذاری فولادها مربوط به انجمن فولاد و آهن آمریکا است که با نام اختصاری AISI شناخته میشود. طبق این استاندارد هر فولاد با ۴ رقم شناخته میشود. رقم اول نشاندهنده خانواده فولاد، رقم دوم از سمت چپ نشاندهنده درصد متوسط عنصر غالب و دو رقم آخر نشاندهنده میزان کربن هستند.
دنیای نام گذاری فولادها بسیار پیچیده است و آوردن نامگذاری دقیق فولادها بر اساس این دو استاندارند در این مقاله نمیگنجد. اما در مقاله «نام گذاری فولادها» تمام استانداردهای نام گذاری و انواع آن بهتفصیل توضیح دادهشده است.
سخن پایانی
در این مقاله به پاسخ فولاد چیست؟ رسیدیم و انواع و کاربردهای آن را شناختیم. جالب است بدانید که ایران نیز در صنعت فولاد صاحب جایگاه ویژهای دارد و بهعنوان یکی از غولهای تولید این آلیاژ در جهان شناخته میشود. ایران با اتکا به منابع غنی معدنی و تلاش متخصصان توانمند، در حال حاضر یازدهمین تولیدکننده فولاد در جهان است. اگر نیاز به اطلاعات تخصصیتر در رابطه فولاد و یا ریختهگری داشتید، میتوانید از متالکست کمک بگیرید. مشاورین متخصص ما همه روزه آماده پاسخگویی به شما هستند.
سؤالات متداول
فولاد چیست؟
فولاد از ترکیب آهن و کربن (حداکثر ۲.۱ درصد) به همراه عناصر دیگری مانند نیکل، منیزیم و منگنز به وجود میآید.
فولاد کربنی چیست؟
یکی از مهمترین انواع فولاد، فولاد کربنی است که حدود ۹۰ درصد تولید جهانی فولاد را به خود اختصاص داده است.
سختترین نوع فولاد کدام است؟
فولاد ابزار از سختترین انواع فولاد است که برای ساخت ابزار برش از آن استفاده میشود.
