ناخالصی های غیر فلزی فولاد و روش های تشخیص آن ها

<p>فولاد از جمله آلیاژهای بسیار مهم در ساخت و ساز است که مصرف آن در سال های اخیر رشد قابل توجهی داشته است. در سال ۲۰۰۷ در حدود ۱.۳۴۴ میلیارد تن فولاد در کل جهان فروخته شده است و هر ساله نیز بر این آمار اضافه می شود. برای این که اطمینان حاصل شود که فولاد نیازهایی که به منظور آن طراحی و استفاده شده است را برآورد می کند لازم است تا کیفیت آن به صورتی دقیق و مداوم مورد بررسی قرار بگیرد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="steel in construction.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645255963216.jpg" alt="steel in construction" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱- استفاده از فولاد در صنعت ساخت و ساز</p> <h2>مساله کیفیت در ساخت فولاد</h2> <p>یکی از مسائل پایه در بحث تولید فولاد خلوص (Cleanliness) است. در طول فرایند ساخت فولاد، حضور برخی از مواد ناخواسته که به آن ها ناخالصی گفته می شود می تواند باعث افت کیفیت محصول شود.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید:<a title=" فولاد خالص و روش های تولید آن" href="https://www.modiranahan.com/article/2396/%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%D8%AE%D8%A7%D9%84%D8%B5-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D9%88-%D8%AA%DA%A9%D9%86%D9%88%D9%84%D9%88%DA%98%DB%8C-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA-%D8%A2%D9%86" target="_blank"> فولاد خالص و روش های تولید آن</a></p> </blockquote> <h2>ناخالصی های غیر فلزی در فولاد</h2> <p>منشا ناخالصی های غیر فلزی در فولاد می تواند سرباره یا پوشش دیواره ی کوره باشد. همچنین از طریق واکنش های شیمیایی با آلیاژهای فلزی، گازهای رسوب کرده یا عناصر آلوده کننده ی آهن قراضه ممکن است برخی از ناخالصی ها غیر فلزی به فولاد وارد شوند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Composed_high.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645256355881.jpg" alt="steel inclusions" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - ناخالصی های فولاد&nbsp;</p> <h2>استفاده از میکروسکوپ نوری (LM) برای تشخیص ناخالصی های غیر فلزی در فولاد</h2> <p>نوع و مقدار ناخالصی های غیر فلزی بر مشخصات فیزیکی و مکانیکی فولاد بسیار تاثیرگذار است. استحکام تنش، سختی یا حد خستگی و شکست بحرانی فولاد از جمله مشخصه هایی هستند که می توانند تحت تاثیر میزان ناخالصی موجود در آلیاژ قرار بگیرند.</p> <p>به منظور کنترل کیفیت فولادهای تولید شده یکی از مهمترین روش هایی که برای تشخیص ناخالصی های غیر فلزی موجود در فولاد به کار برده می شود استفاده از میکروسکوپی نوری (Light Microscopy) است.</p> <p>تکنیک های ارزیابی به صورت کاملا تخصصی و جزئی در استانداردهای بین المللی مانند ASTM E45، DIN 50603 و EN10247 آورده شده است. هر چند تنها استاندارد EN10247 به طور خاص برای آنالیز کاملا خودکار در روش میکروسکوپی نوری به کار برده می شود و این امکان را فراهم می سازد که ناخالصی گریدهای مدرن فولاد شناسایی و رتبه بندی شود. این ناخالصی می تواند ناخالصی های رنگی یا ترکیبی باشد.</p> <p style="text-align: center;">&nbsp;</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="light microscopic image of steel.JPG" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645256737419.jpg" alt="light microscopic image of steel" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - نمونه عکس فولاد به وسیله ی میکروسکوپ نوری</p> <h2>انواع ناخالصی های غیر فلزی فولاد</h2> <p>معمول ترین ناخالصی های فولاد سولفیدها، اکسیدها و سیلیکات ها هستند که به وسیله رنگ، شکل و ظاهرشان در روش LM قابل شناسایی هستند. هر چند که امکان تشخیص ساختار شیمیایی آن ها به طور دقیق امکان پذیر نیست. البته برخی از گریدهای فولاد مدرن دارای ناخالصی های غیر فلزی هستند که نمی توان آن ها در گروه هیچ کدام از انواع ناخالصی های معمول قرار داد. اما به منظور کنترل کیفیت موثر فولاد لازم است تا هر کدام از این ناخالصی های قابل مشاهده را تشخیص داد.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="فولاد کربنی و انواع آن&nbsp;" href="https://www.modiranahan.com/article/2475/%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86%DB%8C-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D9%88-%D9%88%DB%8C%DA%98%DA%AF%DB%8C-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A2%D9%86" target="_blank" rel="nofollow">فولاد کربنی و انواع آن&nbsp;</a></p> </blockquote> <h2>استفاده از میکروسکوپ الکترونی و تحلیل عنصری اشعه ایکس</h2> <p>از دو تکنیک اسکن با میکروسکوپ الکترونی (SEM) و تحلیل عنصری اشعه ایکس نیز برای تشخیص ناخالصی های موجود در فولاد استفاده می شود. اما چالش اصلی در روش SEM مشخص کردن محل دقیق ناخالصی هایی ست که در روش LM حضور آن ها مشخص شده بود. یک روش معمول که بدین منظور به کار می رود مشخص کردن دستی محل ناخالصی با کشیدن یک دایره پیرامون آن در سطح نمونه است. البته این روش باعث آلوده شدن سطح نمونه نیز می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="sem.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645256896422.jpg" alt="electron microscope" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۴ - میکروسکوپ SEM</p> <h2>میکروسکوپی نوری و الکترونی</h2> <p>Carl Zeiss یک میکروسکوپ نوری الکترونی را توسعه داده است که به صورت نیمه اتوماتکیک و بسیار سریع می تواند کالیبره شده و نمونه را به کمک آن مورد بررسی قرار داد.</p> <h2>تصویر یک نمونه ناخالصی فولاد&nbsp;</h2> <p>در یک نمونه ی عملی برای تشخیص ناخالصی های غیر فلزی یک فولاد صیقلی شده 16MnCr5 با بزرگنمایی 100 برابر LM تست شد.</p> <p>همانطور که در تصویر ۵ مشاهده می کنید بخش عمده ای از ناخالصی غیر فلزی سولفید و اکسید است.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="lm image of steel specimen.JPG" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645257027141.jpg" alt="lm image of steel specimen" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۵&nbsp; تصویر LM یک نمونه فولاد 16MnCr5 (سولفید به رنگ خاکستری و اکسید به رنگ سیاه)</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p>