انواع مختلف فولاد و ورق استیل چیست؟

مقدمه:

فولاد یکی از همه کاره ترین و مفیدترین مواد روی کره زمین است. فولاد عمدتاً از آهن (Fe) و کربن (C) تشکیل شده است، اما فولاد مدرن پیچیده تر از آن است. ویژگی‌ها و استحکام فولاد تحت‌تاثیر غلظت کربن و آهن یا گنجاندن عناصر دیگر قرار می‌گیرد که به فولاد اجازه می‌دهد در تعداد نامحدودی از سناریوها استفاده شود. اکثر مردم بر این باورند که فولاد فقط ترکیبی از آهن و کربن است. اما در واقع بیش از 3500 درجه مختلف فولاد وجود دارد. شما می توانید عیار فولاد را با تجزیه و تحلیل مقدار کربن موجود در آن، سایر عناصر آلیاژی آن و همچنین نحوه پردازش آن تعیین کنید. 

در این مقاله، چهار نوع مختلف فولاد را به همراه نحوه طبقه بندی آنها، انواع مختلف فولاد و روش های عملیات حرارتی مورد استفاده برای بهبود خواص مکانیکی فولاد مورد بحث قرار خواهیم داد.

چهار نوع فولاد:

فولاد در انواع مختلف درجه بندی و به چهار گروه طبقه بندی می شود:

• فولادهای کربنی
• فولادهای آلیاژی
• ورق های استیل
• فولادهای ابزار

فولادهای کربنی:

جدا از کربن و آهن، فولادهای کربنی تنها حاوی مقادیر کمی از اجزای دیگر هستند. فولادهای کربنی رایج ترین فولاد در بین چهار گرید فولادی هستند که 90 درصد کل تولید فولاد را تشکیل می دهند. فولاد کربنی بر اساس میزان کربن موجود در فلز به سه زیر گروه طبقه بندی می شود:

• فولادهای کم کربن / فولادهای ملایم (تا 0.3٪ کربن)
• فولادهای کربن متوسط (0.3-0.6٪ کربن)
• فولادهای پرکربن (بیش از 0.6 درصد کربن)

شرکت ها اغلب این فولادها را در مقادیر زیاد تولید می کنند زیرا نسبتاً ارزان هستند و به اندازه کافی قوی هستند که در ساختمان سازی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گیرند.

فولادهای آلیاژی:

فولادهای آلیاژی از ترکیب فولاد با عناصر آلیاژی اضافی مانند نیکل، مس، کروم و یا آلومینیوم ساخته می شوند. ترکیب این عناصر استحکام، شکل پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و ماشینکاری فولاد را بهبود می بخشد.

ورق های استیل:

گریدهای ورق استیل با 10 تا 20 درصد کروم و همچنین نیکل، سیلیکون، منگنز و کربن آلیاژ می شوند. این فولادها به دلیل ظرفیت افزایش یافته خود برای سالم ماندن در آب و هوای نامساعد، مقاومت در برابر خوردگی فوق العاده بالایی دارند و برای استفاده در ساخت و ساز در فضای باز ایمن هستند. گریدهای ورق استیل نیز معمولاً در دستگاه های الکتریکی استفاده می شود. به عنوان مثال، ورق استیل 304 به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر محیط و در عین حال ایمن نگه داشتن مواد الکتریکی به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است.

در حالی که گریدهای مختلف ورق استیل، از جمله ورق استیل 304، جایگاهی در ساختمان ها دارند، ورق استیل بیشتر به دلیل ویژگی های بهداشتی آن مورد توجه قرار می گیرد. این فولادها به طور گسترده در دستگاه های پزشکی، لوله ها، مخازن تحت فشار، ابزارهای برش و ماشین آلات پردازش مواد غذایی یافت می شوند.

فولادهای ابزاری:

فولادهای ابزاری همانطور که از نامشان پیداست در تجهیزات برش و حفاری سرآمد هستند. وجود تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیوم به بهبود مقاومت حرارتی و دوام عمومی کمک می کند. از آنجایی که حتی در صورت استفاده زیاد نیز شکل خود را حفظ می کنند، برای اکثر ابزارهای دستی، مواد ترجیحی هستند.

طبقه بندی فولاد:

فراتر از چهار گروه، فولاد را نیز می توان بر اساس متغیرهای مختلفی طبقه بندی کرد که عبارتند از:

• ترکیب: محدوده کربن، آلیاژ، ضد زنگ و غیره
• روش تکمیل: نورد گرم، نورد سرد، پایان سرد و غیره.
• روش تولید: کوره الکتریکی، ریخته گری پیوسته و غیره.
• ریزساختار: فریتی، پرلیتی، مارتنزیتی و غیره
• قدرت فیزیکی: طبق استانداردهای ASTM
• فرآیند اکسید زدایی: کشته یا نیمه کشته
• عملیات حرارتی: بازپخت، تمپر و غیره.
• نامگذاری کیفیت: کیفیت تجاری، کیفیت مخازن تحت فشار، کیفیت کشش و غیره.

سیستم های درجه بندی فولاد:

سیستم های درجه بندی فولاد به ما این امکان را می دهد که انواع فولاد را بر اساس موارد استفاده آنها دسته بندی کنیم. برای مثال، سرعت خنک شدن فولاد توسط سازندگان فولاد ممکن است بر استحکام مولکولی آن تأثیر بگذارد. مدت زمانی که آنها می توانند فولاد را در دمای بحرانی در طول فرآیند خنک سازی حفظ کنند نیز ضروری است. در واقع، دو ورق فولاد با محتوای آلیاژی یکسان بسته به روش عملیات حرارتی، می‌توانند گریدهای مختلفی داشته باشند.

سیستم درجه بندی ASTM به هر فلز یک پیشوند حرفی بر اساس دسته کلی آن ("A" برای آلیاژهای مبتنی بر آهن و مواد فولادی) و همچنین یک عدد اختصاص داده شده به ترتیب مربوط به ویژگی های منحصر به فرد آن فلز اختصاص می دهد. در مقابل، برای طبقه بندی، سیستم درجه بندی SAE از یک عدد چهار رقمی استفاده می کند. دو شکل اول نشان دهنده نوع فولاد و غلظت عنصر آلیاژی است، در حالی که دو رقم آخر نشان دهنده غلظت کربن فلز است.

استانداردهای درجه بندی فولاد اغلب برای اطمینان از کیفیت و سازگاری مواد توسط دانشمندان، مهندسان، معماران، مهندسان خودرو و ارگان های دولتی استفاده می شود. این استانداردها اصطلاحات منسجمی را برای بیان خصوصیات فولاد با جزئیات زیاد و همچنین هدایت تولیدکنندگان محصول به سمت تکنیک های پردازش و کاربرد مناسب ارائه می کنند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی