خانواده فولادها و جایگاه ورق استیل در آن

مقدمه

اکثر مردم فکر می کنند که فولاد فقط ترکیبی از آهن و کربن است. آیا می دانستید که بیش از 3500 گرید مختلف فولاد وجود دارد؟ می توانید با اندازه گیری میزان کربن، آلیاژهای اضافی و نحوه پردازش آنها توسط سازنده، گرید فولاد را مقایسه کنید.

چهار نوع فولاد

انواع فولاد را به چهار گروه کلی کربنی، آلیاژی، ضد زنگ (استینلس استیل) و ابزار طبقه بندی می کنند. در ذیل به بررسی انواع این فولادها پرداخته شده است.

فولادهای کربنی

فولادهای کربنی علاوه بر کربن و آهن، فقط حاوی مقادیر کمی از عناصر هستند. این گروه از بین چهار گرید فولادی، محبوب ترین است و 90 درصد تولید فولاد را به خود اختصاص داده است. فولاد کربنی بسته به میزان کربن موجود در فلز دارای سه زیر گروه اصلی است: فولادهای کم کربن یا فولادهای ملایم (تا 0.3٪ کربن)، فولادهای کربن متوسط (0.3-0.6٪ کربن) و فولادهای کربن بالا (بیش از 0.6٪ کربن).
شرکت ها اغلب این فولادها را در مقادیر انبوه تولید می کنند، زیرا ساخت آنها ارزان است و به اندازه کافی قوی هستند که در ساخت و سازهای بزرگ استفاده شوند.

فولادهای آلیاژی

فولادهای آلیاژی با افزودن عناصر آلیاژی اضافی مانند نیکل، مس، کروم و یا آلومینیوم ایجاد می شوند. ترکیب این عناصر استحکام، شکل‌پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و ماشین‌کاری فولاد را افزایش می‌دهد.

ورق های استیل

ورق های استیل حاوی 10 تا 20 درصد کروم به عنوان عنصر آلیاژی اصلی و همچنین عناصر دیگری مانند نیکل، سیلیکون، منگنز و کربن هستند. این فولادها به طور قابل توجهی مقاومت خوردگی بالایی دارند و برای استفاده در ساخت و سازهای خارجی ایمن می باشند، زیرا توانایی بیشتری در مقاومت در برابر آب و هوای خشن دارند. آنها همچنین به طور گسترده در تجهیزات الکتریکی استفاده می شوند. به عنوان مثال، ورق استیل 304، به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر عناصر و در عین حال دور نگه داشتن مواد الکتریکی از آسیب، بسیار مورد توجه است.
در حالی که گریدهای مختلف ورق استیل مانند ورق استیل 304 جایگاهی در ساخت و ساز دارند، اکثر صنایع از ورق استیل برای خواص بهداشتی خود استفاده می کنند. این فولادها در تجهیزات پزشکی، لوله کشی، ابزار برش و تجهیزات پردازش مواد غذایی رایج هستند.

ورق های استیل به دسته ای زیر طبقه بندی می شوند:

1. ورق استیل فریتی

2. ورق استیل مارتنزیتی

3. ورق استیل آستنیتی

4. ورق استیل دوبلکس

5. ورق استیل رسوب سخت شده
 
ورق استیل فریتی: فولادهای فریتی متشکل از آلیاژهای آهن-کروم با ساختارهای کریستالی مکعبی (BCC) هستند. اینها عموماً مغناطیسی هستند و نمی‌توانند با عملیات حرارتی سخت شوند، اما می‌توانند با کار سرد تقویت شوند.
ورق استیل آستنیتی: فولادهای آستنیتی مقاوم ترین فولادها در برابر خوردگی هستند. غیر مغناطیسی و غیر قابل عملیات حرارتی می باشند. به طور کلی فولادهای آستنیتی جوش پذیری بالایی دارند.
ورق استیل مارتنزیتی: ورق های استیل مارتنزیتی بسیار قوی و محکم هستند اما به اندازه دو کلاس دیگر در برابر خوردگی مقاوم نیستند. این فولادها قابلیت ماشینکاری، مغناطیسی و عملیات حرارتی بالایی دارند.
ورق های استیل دوبلکس: ورق استیل دوبلکس از یک ریزساختار دو فازی متشکل از دانه های ورق استیل فریتی و آستنیتی (یعنی فریت + آستنیت) تشکیل شده است. فولادهای دوبلکس تقریباً دو برابر ورق های استیل آستنیتی یا فریتی استحکام دارند.
ورق های استیل رسوب سخت شده (PH): ورق های استیل PH به دلیل سخت شدن رسوبی دارای استحکام فوق العاده بالایی هستند.

فولادهای ابزار

فولادهای ابزار، همانطور که احتمالاً از نامش می توانید حدس بزنید، در تجهیزات برش و حفاری عالی هستند. راز استحکام آن تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیوم است که مقاومت حرارتی و دوام کلی آنها را افزایش می دهد. و از آنجایی که آنها شکل خود را تحت استفاده زیاد حفظ می کنند، مواد اولیه برای اکثر ابزارهای دستی هستند.

درجات مختلف فولاد کدامند؟

سیستم های درجه بندی فولاد راهی را به ما می دهد تا انواع فولاد را بر اساس تمام کاربردهای متفاوتی که آنها را متمایز می کند طبقه بندی کنیم. به عنوان مثال، سرعت خنک کردن فولاد توسط سازندگان می تواند بر میزان استحکام آن در سطح مولکولی تأثیر بگذارد. مدت زمانی که آنها فولاد را در دمای بحرانی در طول فرآیند خنک سازی نگه می دارند نیز نقش مهمی ایفا می کند. در واقع، این امکان وجود دارد که دو ورق فولادی با محتوای آلیاژ یکسان، بر اساس فرآیند عملیات حرارتی، دارای گریدهای متفاوتی باشند.
سیستم درجه بندی ASTM به هر فلز یک پیشوند حرفی بر اساس دسته کلی آن اختصاص می دهد ("A" نامی برای مواد آهن و فولاد است)، و همچنین یک عدد اختصاص داده شده متوالی که با ویژگی های خاص آن فلز مطابقت دارد.
سیستم درجه بندی SAE از یک عدد چهار رقمی برای طبقه بندی استفاده می کند. دو رقم اول نشان دهنده نوع فولاد و غلظت عنصر آلیاژی است و دو رقم آخر نشان دهنده غلظت کربن فلز است.
استانداردهای درجه بندی فولاد به طور گسترده توسط دانشمندان، مهندسان، معماران و سازمان های دولتی برای اطمینان از کیفیت و سازگاری مواد استفاده می شود. این استانداردها زبان مشترکی را برای برقراری ارتباط با خواص فولاد با ویژگی‌های بسیار بالا فراهم می‌کنند و تولیدکنندگان محصول را به سمت فرآیندهای پردازش و کاربرد مناسب راهنمایی می‌کنند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی