فولاد آلیاژی چیست و چه کاربردهایی دارد ؟

یکی از پرکاربرد ترین فلزات در سطح جهان فولاد است که به دلیل استحکام بالا، قیمت مناسب و سازگاری با عناصر مختلف کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف هواپیماسازی، خودرو سازی ، نفت و پتروشیمی و… دارد. فولاد می تواند عناصر مختلف در طبیعت  را جذب و ویژگی های منحصر به فرد جدیدی را به دست آورد که به آنها فولاد های آلیاژی گفته می شود.

فولاد آلیاژی چیست؟

فولاد آلیاژی Alloy steel فولادی است که در ترکیب آن علاوه بر آهن و کربن از یک یا چند عنصر دیگه مانند منگنز، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم، سیلسیوم و بور نیز استفاده شده است. از دیگر عناصری که کمتر استفاده می شود؛  می‌توان به آلومینیوم، کبالت، مس، سریم، نیوبیوم، تیتانیوم، تنگستن، قلع، روی، سرب و زیرکونیوم اشاره کرد. این نوع فولاد نسبت به فولادی که فقط از کربن ساخته شده ؛ معمولا در برابر نیروهای مکانیکی و حرارتی مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد.

مزایای فولاد آلیاژی

از مهم ترین ویژگی ها و مزایای فولاد آلیاژی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش سختی
• افزایش چقرمگی
•  مقاومت به سایش و خوردگی
• افزایش شکل ‌پذیری

معایب فولاد آلیاژی

فولاد آلیاژی در کنار مزایا، معایبی نیز دارد مانند:

• قابلیت جوشکاری کمتر
• قابلیت تراش کمتر

کاربرد های فولاد آلیاژی

از مهم ترین کاربرد های فولاد آلیاژی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

۱-ساخت سازه های بزرگ :

از فولاد های آلیاژی  به  دلیل استحکام بالا در ساخت سازه های بزرگ مانند فرودگاه، پل، استادیوم و … استفاده می شود.

۲-تولید لوله های فولاد آلیاژی:

از این نوع لوله ها به دلیل شکل پذیری بالا ، نصب راحت بدون نیاز به عملیات حرارتی و ماندگاری زیاد در صنعت ساختمان سازی استفاده می شود. لوله های درز جوش قطر بزرگ، لوله های بدون درز و لوله های EFW یا جوش الکتروفیوژن جزو این لوله ها هستند که مقاومت بالایی در مقابل دما و فشار بسیار زیاد و خوردگی دارند.

۳-تولید محصولات نواری و کلافی :

از نوارها به شکل نورد گرم و سرم و کلاف ها به شکل گالوانیزه گرم برای تولید محصولات ساختمانی مانند چهارچوب های فولادی، تیر سردر، پرلین دیوار و سقف و … استفاده می شود.

۴-محصولات طویل :

از دیگر کاربرد های فولاد آلیاژی می توان به ساخت محصولات بلندی مانند  شاه تیر، میله، ریل، لوله و کابل آلیاژی و مقاطع سازه ای اشاره کرد.

5-ساخت ورق و نوارهای مسطح :

ورق های فولادی در گرید و اندازه های مختلف تولید و در ساختمان سازی استفاده شده و با جوشکاری به مقاطع مختلف وصل می شوند.

انواع فولاد های آلیاژی بر اساس درصد عناصر

در حالت کلی فولاد های آلیاژی به دو دسته ی زیر تقسیم می شوند: فولاد با آلیاژ کم : این نوع فولاد دارای کمتر از ۸ درصد عناصر آلیاژی است. فولاد با آلیاژ زیاد : بیش از ۸ درصد عناصر آلیاژی در آنها وجود دارد. و فولادهای ضد زنگ در همین دسته قرار دارند.

انواع فولاد های آلیاژی بر اساس نوع عناصر

در این قسمت چند نمونه فولاد آلیاژی شرح داده می شود.

۱- فولاد آلیاژی منگنزدار :

اضافه کردن منگنز به فولاد باعث افزایش شکل پذیری فولاد می شود. از فولاد های آلیاژی منگنزدار می توان به فولاد ابزار O2، فولاد A10 و A4 اشاره کرد. ‏همچنین فولاد ضد زنگ یا فولاد ۲۰۱ نیز دارای مقادیر زیادی منگنز است.

‏۲- فولاد آلیاژی نیکل ‌دار :

اضافه کردن نیکل تا حدود ۳۵ درصد به فولاد باعث افزایش نیروی کششی و سختی فولاد،مقاومت فولاد در برابر زنگ ‌زدگی و خوردگی  و شکل پذیری مناسب آن می شود. فولاد های 25XX و 23XX  در دسته ی فولاد های نیکل دار قرار دارند همچنین تمام فولادهای ضدزنگ آستینیتی جزو فولاد های آلیاژی نیکل ‌دار هستند.

۳- فولاد کروم دار :

اضافه کردن کروم به فولاد باعث ایجاد خاصیت ضد زنگ زدگی در فولاد می شود. به طوری که هر چقدر درصد کروم بیشتر باشد این خاصیت ضد خورندگی و ضد زنگ در فولاد آلیاژی افرایش می ‌یابد. روش مقاومت فولاد آلیاژی کروم ‌دار به خوردگی به این صورت است که وقتی این آلیاژ در مجاورت اکسیژن قرار بگیرد، عنصر کروم اولین ماده ‌ای است که اکسید می ‌شود و این اکسید شدن منجر به تولید لایه ‌ای می ‌شود که بقیه قسمت‌ های آلیاژ را از خوردگی محافظت می ‌کند. از نمونه‌ های فولاد آلیاژی کروم ‌دار می توان به فولاد ابزار مدل D2 و فولاد ضد زنگ ۳۰۴ و ۳۱۶ اشاره کرد.

۴- فولاد آلیاژی وانادیوم ‌دار :

اضافه کردن وانادیوم به فولاد باعث می شود فولاد بافتی ریزدانه و ظریفی داشته باشد و قابلیت شکل پذیری آن افزایش یابد. همچنین در فولاد‌های آلیاژی که میزان وانادیوم آنها ۰.۱۵ تا ۰.۲ درصد است، کاربیدهای این عنصر علاوه بر کنترل اندازه دانه ‌ها بر استحکام و سختی فولاد می ‌افزاید. از این نوع فولاد آلیاژی برای ساخت میل ‌لنگ، قطعات لوکوموتیو و..  استفاده می شود. از نمونه‌ های فولاد آلیاژی وانادیوم ‌دار می‌توان به فولاد vg10 و M390 اشاره کرد که برای ساخت تیغه کاربرد دارند. همچنین فولادهای آلیاژی A3 ، A9 و 01 دارای مقادیر قابل توجهی عنصر وانادیوم در خود هستند.

۵- فولاد آلیاژی کبالت ‌دار :

افزودن کبالت به فولاد باعث می ‌شود که ذرات آستنیت در آن شکل نگیرند و در نتیجه سختی فولاد حتی در دماهای بسیار بالا و بحرانی تغییر نکند. همچنین برای افزایش سختی و استحکام فولاد کبالت ‌دار مقداری تنگستن هم به آن اضافه می ‌کنند. از فولاد آلیاژی کبالت ‌دار برای ساخت ابزار تندبر HSS استفاده می کنند.

۶- فولاد آلیاژی تنگستن‌ دار :

اضافه کردن تنگستن به فولاد باعث افزایش سختی و برندگی زیاد فولاد می شود. از این نوع فولاد آلیاژی برای ساخت انواع تیغه و مته، ابزار برنده، قلم تراش و… استفاده می شود. همچنین به دلیل اینکه تنگستن باعث ثبات ترکیب شیمیایی فولاد پرکربن می شود؛ از آن برای ساخت آهنربا استفاده می شود. آهنرباهایی که با فولاد آلیاژی تنگستن‌ دار ساخته می ‌شوند هیچ وقت خاصیت آهنربایی خود را از دست نمی‌ دهند.

۷- فولاد آلیاژی مولیبیدن‌ دار :

افزودن مولیبیدن به فولاد باعث افزایش مقاومت به خوردگی، افزایش نیروی کششی و چقرمگی فولاد تا چندین برابر می شود. از این نوع فولاد برای ساخت انواع ابزارهای مربوط به ماشین ‌آلات استفاده  می شود. از مهمترین نمونه فولاد آلیاژی مولیبیدن‌ دار می توان به فولاد ابزار نوع A اشاره کرد.

تفاوت فولاد آلیاژی با فولاد غیر آلیاژی( ساده)

– در فولاد آلیاژی مقدار کربن بسیار کم است درحالی‌که در فولاد غیرآلیاژی مقدار کربن حداقل ۲۰ درصد است. – فولاد آلیاژی کاربرد گسترده تری در صنایع مختلف دارد درحالی که فولاد غیر آلیاژی فقط در ساختمان سازی استفاده می شود. – فولاد آلیاژی تنوع بسیار بالایی دارد و می توان با ترکیبات جدید  فولاد های آلیاژی جدیدی ساخت؛ اما در فولاد غیرآلیاژی  تنها با کم ‌و زیاد کردن کربن می توان  فولاد  تولید کرد. – فولاد آلیاژی از واردکردن عناصر جدید به ترکیب فولاد در زمان ذوب ایجاد می‌شود؛ اما فولاد غیرآلیاژی تنها با ترکیب کربن و آهن ایجاد می‌شود. – فولاد آلیاژی خاصیت مقاومت به خوردگی دارد، اما فولاد غیرآلیاژی به راحتی با اکسیژن ترکیب شده و ایجاد اکسید آهن می‌کند. – نوع پیشرفته‌تر فولاد آلیاژی، فولاد سوپرآلیاژی است. فولادهای سوپرآلیاژی در برابر بیش از یک سوم حرارت نقطه ذوب خود مقاوم هستند. ازاین نوع سوپرآلیاژها برای ساخت توربین‌های حرارتی استفاده می شود. در حالی‌که در فولاد غیرآلیاژی تولید سوپرآلیاژ وجود ندارد.

قیمت فولاد آلیاژی

قیمت فولاد آلیاژی بسته به نوع عنصر و درصد بکار رفته در آن، وزن محصول، نوسانات ارزی ، نوع کارخانه و کیفیت ساخت و …متفاوت است .