دانش پایه فولاد (1)

فولاد آلیاژی است متشکل از آهن و C (کربن)، Si (سیلیکون)، منگنز (منگنز)، فسفر (فسفر)، S (گوگرد) و مقدار کمی از عناصر دیگر. علاوه بر آهن (آهن)، محتوای C نقش عمده ای در خواص مکانیکی فولاد دارد. مهمترین و پرکاربردترین ماده فلزی در فناوری مهندسی است.

تاریخچه کاربرد و تحقیق روی فولاد در بین انسان ها بسیار طولانی است. با این حال، تا زمان اختراع فرآیند بسمر در قرن 19، تولید فولاد کاری پرهزینه و کم کارآمد بود. امروزه فولاد به دلیل قیمت پایین و عملکرد قابل اعتماد به یکی از مواد مهار شده در جهان تبدیل شده است. این یک جزء ضروری در صنعت ساخت و ساز، صنعت تولید و زندگی روزمره مردم است. می توان گفت فولاد اساس مادی جامعه مدرن است.

فلزات آهنی

اصطلاح "فلز آهنی" به هر فلز آهنی (آهن و آلیاژهای آهن) مانند فولاد، چدن، آلیاژهای آهن، چدن و ​​غیره اشاره دارد. آنها در مجموع آلیاژهای آهن-کربن نامیده می شوند.

آهن خام به محصولی گفته می شود که از ذوب سنگ آهن در کوره بلند ساخته می شود و عمدتاً برای ذوب فولاد و تولید قطعات ریخته گری استفاده می شود.

چدن خام در یک کوره ذوب آهن ذوب می شود تا چدن (مایع، آلیاژ آهن-کربن با محتوای کربن بیشتر از 2.11٪) بدست آید و چدن مایع در قالب ریخته گری ریخته می شود. قطعات چدنی اینگونه به وجود آمدند.

فروآلیاژ آلیاژی است که از آهن و سیلیکون، منگنز، کروم، تیتانیوم و سایر عناصر تشکیل شده است. فروآلیاژ یکی از مواد اولیه برای فولادسازی است. این ماده به عنوان یک اکسید زدا و افزودنی عنصر آلیاژی برای فولاد در هنگام فولادسازی استفاده می شود.

 

آلیاژهای آهن و کربن با محتوای کربن کمتر از 2.11 درصد فولاد نامیده می شوند. فولاد از قرار دادن آهن خام در کوره فولادسازی و ذوب آن طبق فرآیند خاصی به دست می آید. محصولات فولادی شامل شمش های فولادی، بیلت های ریخته گری پیوسته و ریخته گری مستقیم انواع ریخته گری فولاد می باشد. فولاد به طور کلی به فولاد نورد شده در محصولات مختلف فولادی اشاره دارد.

فلزات آهنی به دلیل داشتن آهن مغناطیسی، قوی و سخت هستند و این مواد معمولاً در ساخت خانه ها، لوله های بزرگ، ظروف صنعتی و کاربردهای مهندسی استفاده می شوند. فلزات آهنی همچنین حاوی مقادیر زیادی کربن هستند و بنابراین در محیط های مرطوب بیشتر مستعد زنگ زدگی هستند (به جز فولاد ضد زنگ که محتوای کروم بالایی دارد و آهن فرفورژه که محتوای آهن خالص بالایی دارد).

این فلزات به طور کلی جامد و بادوام هستند و در ساخت و ساز و مهندسی مفید هستند. سازه های بزرگ مانند آسمان خراش ها و پل ها حاوی فلزات آهنی هستند. علاوه بر این، فلزات آهنی را می توان در ظروف، لوله های صنعتی، خودروها، خطوط راه آهن و ابزار خانگی یافت.

فلز غیر آهنی

فلزات غیرآهنی به فلزات و آلیاژهایی غیر از فلزات آهنی مانند مس، قلع، سرب، روی، آلومینیوم، برنج، برنز، آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای بلبرینگ اطلاق می‌شود. علاوه بر این، کروم، نیکل، منگنز، مولیبدن، کبالت، وانادیم، تنگستن، تیتانیوم و غیره نیز در صنعت استفاده می شود. این فلزات عمدتاً به عنوان افزودنی های آلیاژی برای بهبود خواص فلز استفاده می شوند. در این میان تنگستن، تیتانیوم، مولیبدن و ... بیشتر برای تولید کاربید سیمانی ابزارهای برش استفاده می شود.

فلزات غیرآهنی فوق علاوه بر فلزات گرانبها: پلاتین، طلا، نقره و غیره و فلزات کمیاب از جمله اورانیوم رادیواکتیو، رادیوم و غیره، فلزات صنعتی نیز نامیده می شوند.

برخلاف فلزات آهنی، این آلیاژها انعطاف‌پذیر و سبک‌تر هستند و برای صنایعی که به استحکام نیاز دارند اما محدودیت‌های وزنی رعایت می‌شوند، مانند صنایع هوافضا مناسب هستند.

ضد زنگ

 

سیم

می توان

طلا

این ماده خواص متفاوتی دارد و عمدتاً فلزی خالص یا آلیاژی بدون آهن است. از نظر مغناطیسی، آنها عمدتا غیر مغناطیسی هستند. علاوه بر فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم، مس، سرب، روی و قلع، فلزات گرانبهایی مانند طلا، نقره و غیره نیز گنجانده شده و معمولاً برای مصارف زینتی مورد استفاده قرار می گیرند.فلزات غیرآهنی در حال حاضر در ساخت و ساز، ساخت ابزار، کابل، موتور خودرو، لوله، ظروف و حتی ظروف غذاخوری استفاده می شود.

فولاد یک ماده آلیاژی با آهن به عنوان عنصر اصلی، محتوای کربن به طور کلی کمتر از 2٪ و عناصر دیگر است. محتوای کربن در فولاد کروم ممکن است بیشتر از 2٪ باشد، اما 2٪ معمولاً خط جداکننده فولاد و چدن است. به بیان دقیق، فولاد یک آلیاژ آهن-کربن با محتوای کربن بین 0.0218٪ و 2.11٪ است. در کل به آن فولاد همراه با آهن می گوییم. به منظور اطمینان از چقرمگی و انعطاف پذیری آن، محتوای کربن به طور کلی از 1.7٪ تجاوز نمی کند. عناصر اصلی فولاد علاوه بر آهن و کربن عبارتند از سیلیکون، منگنز، گوگرد، فسفر و غیره. از سایر مواد برای افتراق خواص فولاد استفاده می شود.     

فولاد نرم به راحتی پذیرای پردازش های مختلف مانند آهنگری، جوشکاری و برش است و اغلب برای ساخت زنجیر، پرچ، پیچ و مهره، شفت و غیره استفاده می شود.

فولاد کربن متوسط ​​شامل فولاد کشته شده است (فولاد کشته شده به فولاد کاملاً اکسید شده اشاره دارد، یعنی کسر جرمی اکسیژن از {{0}} تجاوز نمی کند.01% معمولاً بین {{7} }.002٪ و 0.003٪، فولاد نیمه کشته، فولاد جوشان و سایر محصولات. علاوه بر کربن، مقدار کمی منگنز نیز دارد (0.70٪ تا 1.20٪). عملکرد پردازش حرارتی و برش عالی دارد، اما عملکرد جوشکاری آن ضعیف است.

استحکام و سختی فولاد کربن متوسط ​​بالاتر از فولاد کم کربن است، اما انعطاف پذیری و چقرمگی کمتر از فولاد کم کربن است. در میان کاربردهای مختلف در سطوح مقاومت متوسط، فولاد کربن متوسط ​​بیشترین کاربرد را دارد. علاوه بر اینکه یک مصالح ساختمانی است، در ساخت قطعات مکانیکی مختلف نیز کاربرد فراوانی دارد.

فولاد با کربن بالا اغلب فولاد ابزار نامیده می شود و محتوای کربن آن از بیشتر از {0}}.60% تا 1.70% متغیر است. چکش ها، میله ها و غیره از فولاد با محتوای کربن 0.75٪ ساخته شده اند. ابزارهای برش مانند مته، ریمر و ... از فولاد با کربن 0.90% تا 1.00% ساخته شده است.علاوه بر این، آلیاژهای آهن-کربن با محتوای کربن 2.1٪ تا 4.5٪ معمولاً چدن نامیده می شوند.