فولاد چیست ؟ | انواع فولاد و کاربردهای آنها
فولادها آلیاژ هایی از جنس آهن هستند که به دلیل استحکام بالا و قیمت مناسب کاربرد گسترده ای در ساختمان سازی، صنعت و سازه های زیر ساختی دارند. در این مقاله سعی می کنیم اطلاعات بیشتری در مورد فولاد ، روش های تولید آن وانواع فولاد خدمتتان ارائه کنیم.
دعوت می کنیم در ادامه با فولاد نصر آذربایجان همراه باشید …
◾️فولاد چیست؟
فولاد یا پولاد (Steel) به آلیاژهایی گفته می شود كه حداقل پنجاه درصد آن را آهن تشكیل می دهد و شامل یك یاچند عنصر دیگر می باشد. این عناصر معمولا شامل كربن، منگنز، سیلیسیم، نیكل، كرم، وانادیم، مولیبدن،تیتانیوم، نیوبیم و آلومینیوم هستند. كربن به عنوان مهم ترین ماده آلیاژی فولاد محسوب می شود. هرچند كه ممكن است در انواع مختلف فولاد، مواد آلیاژی دیگری نیز به میزان زیادتری یافت شود یا حتی كربن در بعضی از آلیاژهای فولاد ناخالصی محسوب شود.
◾️ویژگی های فولاد
از مهم ترین ویژگی های آلیاژ فولاد می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سختی و مقاومت بالا
- نقطه ی ذوب بسیار بالا
- چگالی زیاد (۷.۹ گرم در سانتی متر مکعب)
- مقاومت کششی و انعطاف پذیری بالا
- ضد زنگ
- ضد خوردگی
- شکل پذیری بالا
- هزینه ی پایین
◾️انواع فولاد
فولاد ها از نظر ترکیبات شیمیایی و شکل ظاهری انواع مختلفی دارند که در زیر شرح داده می شود.
انواع فولاد از نظر ترکیبات شیمیایی
۱- فولاد کربنی : این نوع فولاد از آهن و حداکثر ۱ درصد کربن تولید می شود.و جزو پر مصرف ترین فولاد هاست. فولاد های کربنی بر اساس درصد کربن موجود در آن ها به سه دسته تقسیم می شوند.
- فولاد کم کربن : فولادی است که حداکثر ۰/۲۵ درصد آن را کربن تشکیل می دهد و بیشتر در ساختمان سازی و ساخت سازه مورد استفاده قرار می گیرد.
- فولاد با کربن متوسط : فولادی است که بین ۰/۲۵ تا ۰/۷ درصد کربن دارد. و بیشتر در اجزا قطعات متحرک استفاده می شود.
- فولاد پر کربن : فولادی است که بین ۰/۷ تا ۱ درصد و به ندرت تا ۱/۵ درصد کربن دارد و در تولید ابزار مهندسی و تولید سکه مورد استفاده می شود.
تفاوت این نوع فولاد ها در مقاومت آن ها و قابلیت جوشکاری آنهاست. زیرا هر چقدر که فولاد پر کربن باشد مقاوم تر است. اما قابلیت جوشکاری آن کاهش می یابد.
۲- فولاد آلیاژی : در این نوع فولاد ها مقادیری کربن وجود دارد اما خصوصیات آنها را مواد شیمیایی به کار رفته در آن تعیین می کند.
فولاد های آلیاژی انواع مختلفی دارند:
- فولاد آلیاژی کرم- مولیبدن
- فولاد آلیاژی نیکل-کرم مولیبدن
- فولاد آلیاژی کرم دار
- فولاد آلیاژی منگنز دار
۳- فولاد زنگ نزن : این نوع فولاد که نام خود را از مقاومت در برابر اکسیداسیون (زنگ زدگی) و خوردگی گرفته است ، در واقع همان فولاد معمولی است با این تفاوت که ورقه نازکی از ضد رنگ بر روی یک یا دو طرف آن کشیده شده است فولاد زنگ نزن از عنصر کرم به عنوان مهمترین ماده آلیاژی همراه با آهن، کربن، منگنز و سیلیس ساخته می شود.
گفتنی است متداول ترین فولاد زنگ نزن حدود ۸ درصد نیکل دارد. و از آن در ساخت کارد و چنگال، لوازم پخت و پز و حتی قطعات موتور جت استفاده می شود.
فولاد های زنگ نزن خود به ۳ دسته تقسیم می شود.
- فولاد مارتنزیتی : فولاد مارتنزیتی اولین فولاد ضد زنگی است که تولید شده است و دارای ۱۲_۱۴ درصد کروم و ۰.۱۲ تا ۰.۳۵ درصد کربن است . این نوع فولادها مغناطیسی هستند و با عملیات حرارتی که روی آنها انجام می شود ، سخت می شوند. و از آنها در تهیه انواع پمپ های هیدرولیک ، پمپ های بخار ، پمپ های روغن و شیرآلات و تجهیزات مهندسی دیگر استفاده می شود.
- فولادهای فریتیک : فولاد های فریتیک دارای ۱۶_۱۸ درصد کروم و حدود ۰.۱۲ درصد کربن هستند. این نوع فولادها نسبت به فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند اما ظرفیت کمی برای سخت شدن با استفاده از گرما دارند.
- فولادهای آستنیتی : فولاد های ضد زنگ آستنیتی دارای مقدار زیادی کروم و نیکل هستند. تغییرات زیادی در ترکیب شیمیایی آنها وجود دارد اما بیشترین آنها استفاده از ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل با حداقل کربن است.
این نوع فولاد ها در برابر خوردگی مقاومت بسیار خوبی دارند و به این دلیل که قابل حرارت دادن نیستند از آنها در شافت پمپ ، قاب ، غلاف و اجزای روزمره مانند مهره و پیچ استفاده می شود.
انواع فولاد از نظر شکل ظاهری
- فولاد های طولی : این نوع فولاد ها شامل انواع تیرآهن، نبشی، سپری، میلگرد ، ریل راه آهن و انواع میله و مفتول می باشد. که در وزن های مختلف سبک ، متوسط و سنگین تولید می شوند.
- فولاد های تخت : فولاد های تخت شامل انواع ورق فولادی،انواع صفحه، کویل حاصل از نورد سرد و تسمه حاصل از نورد گرم و نورد سرد می باشد.
◾️روش های ساخت فولاد :
امروزه در دنیا از دو روش کوره بلند، کنورتور و احیا مستقیم یا کوره الکتریکی برای تولید فولاد استفاده می شود. انتخاب هر کدام از روش ها به شرایط هر کشور در زمینه ی دسترسی به مواد اولیه و نوع سوخت بستگی دارد. برای نمونه در کشوری که منابع غنی زغال سنگ وجود دارد معمولا از روش سنتی کوره بلند استفاده می شود. ولی در کشورهایی که دسترسی به گاز طبیعی دارند از روش حیا مستقیم یا کوره الکتریکی استفاده می شود.
لازم به ذکر است در کشور ما از هر دو روش برای تولید فولاد استفاده می شود.
روش کوره بلند، کنورتور
در این روش که از روش های سنتی تولید فولاد است؛ سنگ آهن پس از استخراج از معدن، خرد و به اندازه مورد نظر الک می شود. سپس به همراه مقداری پودر کک و سنگ آهک وارد کوره بلند می شود. و هوای داغ توسط لوله های دمش به داخل کوره دمیده می شود.
بدین ترتیب سنگ آهن احیا شده و در حین سرازیر شدن از کوره به علت گرمای زیاد ذوب می شود و در قسمت زیرین کوره جمع می شود و بعد از مدت زمانی ثابت آهن خام مذاب از کوره تخلیه و به همراه آهن قراضه به کنورتور حمل می گردد.
در داخل کنورتور آهن خام مذاب در اثر دمیدن اکسیژن، درجه حرارت و ترکیبات لازم را به دست می آورد. فولادی که بدین ترتیب به دست می آید در قالب ریخته شده و به صورت شمش، بیلت و یا بلوم به کارخانه نورد حمل می شود تا به شکل محصول نهایی در آید.
احیا مستقیم یا کوره الکتریکی
امروزه حدود ۷۵ درصد تولید فولاد در ایالات متحده با این روش انجام می گیرد. در این روش از جریان الکتریکی برای ذوب کردن فولاد قراضه و یا آهن بازیافت شده استفاده میشود.
در روش احیا مستقیم سنگ معدن تغلیظ شده ابتدا به گندله تبدیل می شود و پس از جدا کردن گندله های ریز از آن بقیه به واحد احیا مستقیم منتقل می شود. در آنجا بدون آنکه حالت جامد گندله تغییر کند ؛ اکسیژن اکسیدهای آهن از آن جدا و احیا می شود.
سپس آهن اسفنجی به دست آمده از احیا مستقیم با درصدی از آهن قراضه برای ذوب وارد کوره های قوس الکتریکی شده و ناخالصی موجود در آهن اسفنجی که در حقیقت در سنگ معدن تغلیظ شده موجود بوده است همراه با مقدار کمی اکسید آهن به صورت سرباره از فولاد مذاب جدا می شود. فولاد به دست آمده را می توان مانند روش سنتی با ماشین های ریخته گری مداوم و یا با روش ریخته گری با قالب به صورت مناسب برای ارسال به کارخانه نورد به صورت مناسب در آورد.
◾️کاربرد های فولاد
از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده میشود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند.
فولادی که ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده میشود. برخی دیگر از انواع فولاد در برابر حرارت بالا و آتش مقاومت بسیار بالایی دارند که از آنها در ساخت انواع مخزن و لوله در پالایشگاه ها و کارخانه ها استفاده می شود.
در حالت کلی می توان گفت فولاد در بخش عظیمی از تولیدات خودرو ، ماشین آلات کشاورزی و صنعتی ، ساخت لوازم خانگی، تانکر سازی ،صنایع پتروشیمی ،سلاح نظامی ابزارها ، سازه های زیر ساختی ،ریل ،کشتی سازی ،توربین های گازی ،موتور هواپیما ،دیگ بخار ،سد سازی و بسیاری از موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.
◾️مزایای استفاده از فولاد
یکی از ویژگی های مثبت محصولات فولادی سازگاری آنها با محیط زیست و قابلیت بازیافت آنهاست. که مزیت بسیار مهمی تلاقی می شود. همچنین محصولات فولادی به دلیل شکل پذیری راحتری که نسبت به آهن دارند با صرف انرژی و هزینه ی کمتری به محصول تبدیل می شوند.
◾️سخن آخر
محصولات فولادی یکی از شاخص های اصلی توسعه ی هر کشوری هستند زیرا باعث رشد ساختمان سازی و رشد صنعت و پیشرفت اقتصادی می شوند. در این راستا شرکت فولاد نصر آذربایجان به عنوان یکی از مهم ترین و بزرگترین واحد های تولیدی فولاد کشور با بهره گیری از مواد اولیه مرغوب ،خط تولید پیشرفته ی آلمانی _ایتالیایی و نظارت مستقیم مهندسان اروپایی تولید انواع تیرآهن، میلگرد، نبشی ، ناودانی و سایر محصولات فولادی را بر عهده دارد.
