ورق استیل چگونه با فولاد کربنی مقایسه می شود؟

مقدمه:

ورق استیل و فولاد کربنی به طور گسترده برای مقاصد مختلف صنعتی و خانگی استفاده می شود. تفاوت های اصلی مشخصی بین این دو ماده وجود دارد و این مقاله مقایسه گسترده ای از این تفاوت ها را ارائه می دهد.

ورق استیل چیست؟

ورق استیل عمدتاً از آهن و کربن ساخته شده است. ورق استیل به دلیل وجود کروم با فولاد کربنی معمولی متفاوت است. علاوه بر کروم، نیکل نیز ممکن است در این آلیاژ استفاده شود. کروم برای جلوگیری از خوردگی اضافه می شود. خواص ضد خوردگی عامل اصلی تمایز ورق استیل از فولاد کربنی است. آهن، جزء ضروری هر فولادی است که به طور مصنوعی برای تولید فولاد استفاده می شود. با این حال، نوع فرآوری شده مصنوعی آهن ناپایدار است و با رطوبت و اکسیژن واکنش نشان می دهد و دچار خوردگی می گردد. برای جلوگیری از این امر، کروم اضافه می شود و محصول تولید شده ورق استیل نام دارد. کروم با اکسیژن و رطوبت واکنش می دهد و لایه ای از اکسید کروم را روی سطح فولاد ایجاد می کند و از آسیب زنگ زدگی به آن جلوگیری می نماید. برای طبقه بندی هر فولادی به عنوان "ورق استیل" باید حداقل 10.5٪ کروم وجود داشته باشد. ورق استیل بر اساس ترکیبات آن دارای گریدهای مختلفی است که به انواع مختلفی مانند ورق استیل آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی و دوبلکس دسته بندی می شوند.

مقدمه ای بر فولاد کربنی:

فولاد کربنی بدون شک یکی از پرکاربردترین انواع فولادی است که در سراسر جهان تولید می شود. غلظت کربن در فولاد کربنی بین 0.05 تا 2.1 درصد است. موسسه فولاد آمریکا (ASI) بیان می کند که فولاد کربنی عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده است و تقریباً هیچ عنصر آلیاژی اضافی مورد نیاز نیست. مقایسه ورق استیل و فولاد کربنی نشان می دهد که ورق استیل باید حاوی کروم باشد. چنین الزامی برای فولاد کربنی لازم نیست. فولاد کربنی به فولاد کم کربن یا فولاد نرم، فولاد کربن متوسط و فولاد پرکربن طبقه بندی می شود.

ورق استیل در مقابل فولاد کربنی: تفاوت های عمده

مقایسه خواص اصلی ورق استیل در مقابل فولاد کربنی نشان می دهد که ورق استیل دارای یک خاصیت اصلی است که در برابر خوردگی بسیار مقاوم است. لایه محافظ تشکیل شده بر روی سطح ورق استیل از آن در برابر خوردگی محافظت می کند و ورق استیل را به گزینه ای مناسب برای کاربردهایی که قطعات ماشین آلات در معرض رطوبت بالایی هستند تبدیل می کند.
ظاهر ورق استیل بسیار براق تر است و ظاهر نقره ای صاف و درخشانی به شما می دهد. از سوی دیگر، فولاد کربنی بسیار کدرتر و عمدتاً سیاه است، بنابراین ورق استیل در نبرد با فولاد کربنی در ظاهر زیبایی پیروز می شود.
تجزیه و تحلیل ورق استیل در مقابل فولاد کربنی برای استحکام نشان داده است که ورق استیل بادوام تر است. ورق استیل بسیار مقاوم تر است، اما مقاومت کمتری در برابر سایش و پارگی دارد. با این حال، در مقایسه با فولاد کربنی، بسیار کمتر شکننده است.

تولید افزودنی (AM) ورق استیل در مقابل فولاد کربنی:

تولید افزودنی قوس سیمی (WAAM) یک تکنیک تولید افزودنی کارآمد برای ساخت انواع مختلف فولاد است. محققان اخیراً یک مقاله تحقیقاتی در ژورنال Materials منتشر کرده‌اند که در آن از AM جوش داده شده با قوس فلزی گازی (GMAW) برای ساخت فولاد کربنی ملایم (G3Si1) و ورق استیل آستنیتی (SS304) استفاده کردند. خواص ورق استیل در مقابل فولاد کربنی تولید شده توسط تولید افزودنی مقایسه شد.
مقایسه خواص مواد ورق استیل در مقابل فولاد کربنی توسط محققان، ارزش بالاتری از استحکام در ورق استیل را در هر دو جهت طولی و عرضی در محدوده 240 تا HV260 نشان داد. مقدار سختی ورق استیل در حدود HV80 بیشتر از فولاد کربنی بود.
مقایسه تنش‌های پسماند تولید شده نیز برای ورق استیل در مقابل فولاد کربنی انجام شد. تنش های طولی در ورق استیل کششی با مقدار MPa90 بود. برای فولاد کربنی، هر دو تنش پسماند طولی و عرضی از نوع فشاری از 50 تا 80 مگاپاسکال بودند.

مطالعه شکستگی ورق استیل در مقابل پیچ و مهره فولاد کربنی:

پیچ و مهره برای بستن دو قطعه مکانیکی در ماشین آلات پیچیده استفاده می شود و خرابی پیچ و مهره ها منجر به از کار افتادن مفصل کامل می شود که ممکن است آسیب شدیدی به همراه داشته باشد. بنابراین مطالعه ویژگی های شکست اتصالات پیچی ضروری است. بیشتر پیچ و مهره ها از ورق استیل یا فولاد کربنی ساخته می شوند.
در آخرین مقاله منتشر شده در مجله تحقیقات فولاد ساختمانی، محققان یک مطالعه تجربی دقیق از ویژگی‌های شکست پیچ‌های ورق استیل آستنیتی درجه A4-80 و پیچ‌های فولاد کربنی 8.8 را همراه با توسعه مدل‌سازی عددی جامع برای پیش‌بینی شکست انجام دادند.
محققان 24 آزمایش کششی انجام دادند. نتایج تنظیم عددی و آزمایشی تأیید کرد که پیچ‌های فولادی ضد زنگ A4-80 انعطاف‌پذیرتر از پیچ‌های 8.8 هستند. مشخص شد که تعداد رزوه های بین قطعاتی که بسته می شوند تأثیر قابل توجهی بر واکنش پیچ و مهره دارد.
به طور خلاصه، برنده واضح ورق استیل در مقابل فولاد کربنی به کاربرد بستگی دارد. برای کاربردهایی که مقاومت در برابر خوردگی یک ضرورت است، ورق استیل باید بر فولاد کربنی ترجیح داده شود. با این حال، در مواردی که جوشکاری منظم مورد نیاز است، چنین قطعاتی باید با استفاده از فولاد کربنی ساخته شوند. هر دو نوع فولاد دارای مزایا و کاستی های مشخصی هستند که باید قبل از هر پروژه خاصی ارزیابی شوند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی