طبقه بندی انواع فولاد و فلزات


1398/4/2



انواع طبقه بندی فولادها


براساس دسته‌بندی موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI)، فولاد را می‌توان به چهار گروه اصلی، براساس ترکیبات شیمیایی طبقه‌بندی کرد. انواع طبقه بندی فولاد شامل:  فولاد کربن، فولاد آلیاژی، فولاد ضد زنگ و فولاد ابزار می‌باشد. انواع مختلف فولاد وجود دارد که خواص متنوعی را شامل می شوند. این خواص می تواند فیزیکی، شیمیایی و زیست محیطی باشد. از مهم ترین این خواص می‌توان به چگالی فولاد کم کربن نیز اشاره کرد. به عنوان مثال، خواص ویژه ای که فولاد ابزارها دارند سبب می شود کاربرد متفاوتی داشته باشند. البته کاربردهای فولاد ابزار را می‌توانید در ادامه مطلب بخوانید.


تمام فولاد از آهن و کربن تشکیل شده است. این مقدار کربن و آلیاژهای اضافی است که خواص هر گرید را تعیین می کنند.

 

 

طبقه بندی ها

 

 

انواع فولاد همچنین می توان با عوامل مختلفی طبقه بندی می‌شود.

از نظر ترکیب، روش تولید، روش پوشش دهی، شکل، فرایند دی اکسید، ریز ساختار، استحکام فیزیکی، عملیات حرارتی،

  •  ترکیب: محدوده کربن، آلیاژ، فولاد ضد زنگ.
  • روش تولید: ریختگی پیوسته، کوره الکتریکی، و غیره
  • روش پوشش دهی استفاده شده: نورد سرد، نورد گرم، خرد شده (سرد و غیره)، و غیره
  • فرم یا شکل: میله، شمش، لوله، ورق، صفحه، سازه، و غیره
  • فرایند اکسیدزدایی (حذف اکسیژن شده از فرآیند تولید فولاد)
  • ریزساختار: فریتی، پرلیتی، مارنزیتی، و غیره
  • استحکام فیزیکی بر اساس استانداردهای (ASTM)
  • عملیات حرارتی: آنیل شده، آبدیده شده، و غیره
  • کیفیت نامگذاری: کیفیت تجاری، کیفیت نقشه کشی، کیفیت مخازن فشار، و غیره

 

 

فولاد کربنی

 

 

فولاد کربنی می تواند به سه دسته اصلی تقسیم شود: فولاد کربن کم (گاهی اوقات به عنوان فولاد سبک شناخته می شود)؛ فولاد کربنی متوسط؛ و فولاد با کربن بالا.

 

فولاد کم کربن (فولاد سبک): به طور معمول شامل 0.04٪ تا 0.30٪ کربن است. این فولاد، یکی از بزرگترین گروه های فولاد کربن است. این دسته، تنوع بزرگی از اشکال را پوشش می دهد. از ورق مسطح تا آهن ساختمانی. بسته به خواص مورد نیاز، عناصر دیگر اضافه می‌شوند و یا افزایش می یابد. به عنوان مثال: در کیفیت نقشه کشی( (DQسطح کربن پایین نگه داشته شده و آلومینیوم اضافه شده است. برای فولاد سازه محتوای کربن بالاتر است و محتوای منگنز افزایش یافته است.

 

فولاد کربن متوسط: به طور معمول یک کربن 0.31٪ تا 0.60٪ و منگنز بین 60.0٪ تا 1.65٪ است. این محصول قویتر از فولاد کربن کم است و شکل، جوش و برش سخت تر است. فولادهای کربنی متوسط معمولا با استفاده از عملیات حرارتی سخت و تمپرمی شوند.

 

فولاد کربن بالا: به طور معمول به عنوان "فولاد ابزار کربنی" شناخته می‌شود، به طور معمول دارای محتوای کربن بین 0.61٪ و 1.50٪ است. فولاد کربن بالا برای برش، خم و جوش بسیار سخت است. هنگامی که عملیات حرارتی انجام می‌شود، بسیار سخت و شکننده می شود.

 

 

فولاد آلیاژی

 

 

فولاد آلیاژ فولادی است که دارای مقادیر کمی از یک یا چند عنصر آلیاژ (به غیر از کربن) مانند منگنز، سیلیکون، نیکل، تیتانیوم، مس، کروم و آلومینیوم است. این عتاصر، خواصی را به وجود می آورند  که در فولاد کربنی معمولی یافت نمی شوند. به علت هزینه اقتصادی، دسترسی گسترده، سهولت پردازش و خواص مکانیکی خوب، فولادهای آلیاژی در صنعت بسیار پرکاربرد می باشند. فولادهای آلیاژی نسبت به فولادهای کربنی عمدتا به عملیات حرارتی و مکانیکی واکنش نشان می دهند.

 

 

فولاد ضد زنگ

 

 

عنصر آلیاژی اصلی در فولاد ضد زنگ کروم (معمولا بین 10 تا 20 درصد) است. فولاد ضد زنگ به علت مقاومت در برابر خوردگی بالا ارزشمند است. فولاد ضد زنگ، نسبت به فولاد سبک حدود 200 برابر در برابر خوردگی مقاوم تر است.فولاد ضد زنگ را می توان به پنج گروه تقسیم کرد:

 

آستنیتی:  فولادهای آستنیتی بزرگترین بخش از بازار جهانی فولاد ضد زنگ را تشکیل می دهند. برخی از کاربردهای متنوع آن عبارتند از تجهیزات پردازش مواد غذایی، وسایل آشپزخانه و تجهیزات پزشکی. فولاد ضد زنگ آستنیتی بیشتر از سایر گریدهای فولاد ضد زنگ جوش پذیر است. استنلس استیل آستنیتی به سه گروه تقسیم می‌شود: کروم نیکل معمولی (300 سری)، منگنز کروم نیکل نیتروژن (200 سری) و آلیاژهای خاص. این فلزات غیر مغناطیسی هستند و عملیات حرارتی روی آنها قابل انجام نیست.

 

 

فریتی: فولادهای فریتی حاوی مقدار کمی نیکل، کروم 12-17٪، کمتر از 0.1٪ کربن و سایر عناصر آلیاژی مانند مولیبدن، آلومینیوم یا تیتانیوم هستند. فولادهای فریتی انعطاف پذیری و شکل پذیری خوبی دارند. در مقایسه با گریدهای آستنیتی، در دماهای بالا استحکام نسبتا ضعیفی دارند. برخی از گریدهای ضدزنگ فریتی (مانند انواع 409 و 405) ارزانتر از سایر فولادهای ضد زنگ هستند. این فلزات مغناطیسی هستند، اما عملیات حرارتی روی آنها قابل انجام نیست. آنها توسط سرد کاری تقویت می‌شوند.

 

 

مارنزیتی: فولاد مارنزیتی حاوی 11-17٪ کروم، کمتر از 0.4% درصد نیکل و تا 1.2% کربن است. محتوای کربن این فولاد بر روی تشکیل و جوشکاری تاثیر می گذارد. برای به دست آوردن خواص مفید و جلوگیری از ترک خوردن، پیش گرم کردن و عملیات حرارتی پس از جوشکاری، مورد نیاز است. فولاد ضد زنگ مارنزیتی مانند انواع 403، 410، 410NiMo و 420 مغناطیسی هستند. روی این فولادها می توان عملیات حرارتی انجام داد. این فولادهای ضد زنگ در چاقو، ابزار برش، و تجهیزات دندانپزشکی و جراحی استفاده می شود.

 

 

داپلکس: ابتدا در کارخانه های شیمیایی و کاربردهای لوله کشی استفاده می شد. فولاد ضدزنگ داپلکس معمولا حاوی 22-25٪ کروم و 5٪ نیکل با مولیبدن و نیتروژن است. داپلکس نسبت به فولاد ضد زنگ آستنیتی مقاومت بیشتری دربرابر خوردگی کلرید دارند

 

 

رسوب سخت شونده: این یک ضد زنگ کروم نیکل است که حاوی ترکیبات آلیاژی مانند آلومینیوم، مس یا تیتانیوم است.

 

 

فولاد ابزار

 

 

فولاد ابزار دارای مقادیر مختلف تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیم برای افزایش مقاومت در برابر حرارت و دوام فلز است. این باعث می شود استفاده از آنها برای برش و حفاری ایده آل باشد. فولاد ابزار نوعی از فولاد آلیاژی کربن است که برای تولید ابزار دستی یا ماشینی مناسب است. سختی آن، مقاومت در برابر سایش و توانایی در حفظ شکل با افزایش دما، از خواص کلیدی این مواد است. فولاد ابزار به طور معمول در شرایطی که عملیات حرارتی باعث افزایش سختی می شود، کاربرد دارد.

 

عملیات حرارتی انجام شده روی فولاد ابزار، مشابه عملیات حرارتی انجام شده روی فولادهای غیرآلیاژی ویا کم آلیاژی است.

 

فولاد ابزار به این شش گروه تقسیم می شود: سخت کاری شده در آب (گرید W)، سخت کاری شده در روغن (گرید O)،  نوع D، مقاوم در برابر ضربه (نوع S)، سرد کار(نوع C) و گرم کار(نوع H). انتخاب یک مورد از این گروه به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ اثربخشی هزینه، دمای کار، سختی سطح مورد نیاز، استحکام، مقاومت در برابر ضربه و سختی مورد نیاز است.

 

دسته  سخت کاری شده در آب: این گرید از گریدهای مختلف فولاد ابزار اساسا فولاد با کربن بالا است. این معمولا به دلیل کم هزینه آن استفاده می شود.

 

دسته سخت کاری شده در روغن: این فولاد دارای سختی و مقاومت خوب دربرابر سایش برای طیف گسترده ای از کاربردها است کاربردهای معمول فولاد ابزار گرم کاری در ساخت ابزار آلات صنعتی است.

 

دسته نوع D: این یک فولاد ابزار با کروم بالا (سخت کاری با هوا) است. برای ترکیب هر دو خصوصیت مقاومت در برابر سایش وسخت کاری با هوا تنظیم شده است.

 

دسته های سرد کاری شده : شامل 3 گروه از فولاد ابزاری است: سختکاری شده در روغن، سختکاری شده در هوا و کربن و کروم بالا. فولادهای این گروه دارای سختی بالا و مقاوم در برابر سایش با سختی متوسط می باشند. بطور معمول در تولید قطعات بزرگتر یا قطعاتی که نیاز به حداقل تخریب در هنگام سخت شدن دارند، استفاده می‌شود.

 

دسته مقاوم در برابر ضربه : این دسته دارای مقاومت در برابر ضربه و سختی خوب است. این نوع برای مقاومت در برابر ضربه در هر دو دمای پایین و بالا طراحی شده است. همچنین دارای چقرمگی بسیار بالا و مقاومت کم دربرابر سایش است.

دسته گرم کار- فولاد ابزار این گروه، برای حفظ استحکام و سختی در شرایط با دمای بالا استفاده می‌شود.

 

 

کاربرد فولاد ابزار

 

 

از کاربردهای فولاد ابزار می توان به مواردی مانند : ساختن ابزارهای ماشینکاری و براده برداري، ابزارهای برش، تیغه های برشی و خردکن، انواع مته، اره ها، انواع سنبه ها، ابزار دستگاه های معدن کاری، سوهان، چکش، انواع قالب های شکل دهی مثل قالب های فورج، اکستروژن، کشش عمیق و غیره، قالب های پرس کاری، قالب های ریخته گری، قالب های برش، قالب های پلاستیک و ... اشاره کرد.

 

 

تهیه شده توسط تیم تولید محتوای فولاد ایرانیان

Top
لوگو ساماندهی