میلگرد آلیاژی و کاربردهای آن

<p dir="rtl">آلیاژهای به کار برده در این محصول در بازار به گریدهای مختلفی همچون St47، Mo40 و CK45، استیل و غیره تقسیم بندی می&zwnj;شود. با این حال انواع مختلفی از این محصول وجود دارد که با توجه به روش ساخت و نوع آلیاژ آنها بررسی می شود که در ادامه مقاله آنها را معرفی می کنیم.</p> <h2 dir="rtl">فولادی آلیاژی چیست؟</h2> <p dir="rtl">فولاد آلیاژی نوعی فولاد است که برای بهبود خواص، عناصر آلیاژی به غیر از کربن به آن اضافه می شود.&nbsp; برخی از مواد افزودنی رایج به فولاد آلیاژی عبارتند از: کروم، کبالت، کلمبیوم، مولیبدن، منگنز، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، سیلیکون و وانادیم. فولادهای آلیاژی به دلیل ویژگی هایی که دارند در مقایسه با فولاد کربنی مقاومت در برابر خوردگی، سختی، استحکام، مقاومت در برابر سایش و چقرمگی بیشتری دارند.</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">انواع میلگرد آلیاژی از نظر روش تولید</span></p> <p dir="rtl">میلگردهای آلیاژی در این دسته بندی در 2 گروه کلی قرار می گیرند: ترمکس و آلیاژ سازی</p> <ol> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">ترمکس</h3> </li> </ol> <p dir="rtl">میلگردهایی که به این روش تولید می شوند نسبت به میلگرد فولادی دانه های ریز تر و یکپارچه تری دارند و در نتیجه باعث بهبود مشخصات مکانیکی آن می شود مثلا بهتر می توان آن را خم کرد یا جوش داد. در ضمن، بار بیشتری را می توانند در سازه تحمل کنند و دوام آنها بسیار زیاد است.</p> <p dir="rtl">به طور کلی در این روش به دلیل اینکه شمش فولادی در این روش، دمای بیشتری دارد و زمانیکه داخل قالب می شوند هنوز حالت مایع مانند دارد، خاصیت انعطاف پذیری بهتری پیدا می کنند؛ در عین حال بسیار مقاوم هستند و چکش خوری بیشتری هم دارند.&nbsp;</p> <ol start="2"> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">آلیاژ سازی</h3> </li> </ol> <p dir="rtl">در این روش، همان ابتدای کار به میلگرد فروآلیاژ افزوده می شود؛ به این صورت که پس از ورود شمش های فولادی ذوب شده به دستگاه نورد، فروآلیاژها را به آن اضافه می کنند. فروآلیاژها به آلیاژهایی از&nbsp; آهن گفته می شود که حاوی عناصری مانند سیلیسیم، آلومینیوم، منگنز، کروم یا تیتانیوم هستند.</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl">پس میلگردهای آلیاژی که در این دسته قرار می گیرند به خاطر اینکه در فضای باز و به تدریج خنک می شوند، سختی آنها بالاتر می رود و در برابر نیروهای کششی-فشاری قدرت بیشتری خواهند داشت؛ از این رو برای مناطق زلزله خیز بسیار کاربرد دارند.</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <h3 dir="rtl">انواع میلگرد آلیاژی از نظر آلیاژ به کار رفته:</h3> <p dir="rtl">با توجه به درصد عناصر استفاده شده، میلگردهای آلیاژی که در این گروه قرار می گیرند یا کمتر از 8 درصد آلیاژ دارند که به آنها کم آلیاژ گفته می شود و یا بیش از 8 که به آنها پر آلیاژ گفته می شود که در ادامه آنها را توضیح می دهیم.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد با فولاد آلیاژ تنگستنی</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">میزان سختی تنگستن سه برابر بیشتر از فولاد است و همین باعث می شود تا از فولاد قوی تر شود و دوام بیشتری داشته باشد. میلگردهایی که با ترکیبی از تنگستن و فولاد ساخته می شوند مقاومت در برابر خوردگی آنها هم بالاتر می رود و خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد با فولاد آلیاژی وانادیومی</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">تا حال به این فکر کرده اید که چرا اصلا وانادیوم را به فولاد اضافه می کنند؟ برای اینکه چکش خور و شکل پذیر شود. از وانادیوم اغلب زمانی استفاده می شود که بخواهند مقاومت کششی میلگرد را بیشتر کنند زیرا باعث ایجاد دانه های ریزتر در فولاد شده که شکل پذیری و در عین حال استحکام آن را افزایش می دهد . برای همین برای ساخت رآکتورهای هسته ای و سازه های بسیار مقاوم استفاده می شود.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد های با فولاد آلیاژی منگنزی</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">میلگردهای فولادی معمولی یک درصد منگنز هم دارند که بین 0.75 تا 1.80 درصد است. ولی وقتی این درصد بیشتر شود و بین 10 تا 14 درصد باشد از حالت فولادی درآمده و تبدیل به آلیاژی می شود. منگنز ماده ای است که خاصیت ضد سایش را بالا می برد و محصول با دوام تری ارائه می دهد.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد با فولاد آلیاژی نیکل</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">وقتی نیکل را به میلگرد اضافه می کنند، هم ویژگی زنگ زدگی آن را بالا می برند و هم باعث افزایش شکل پذیری آن می شود. علاوه بر این، مقاومت حرارتی آن را بیشتر می کند که می توان از آنها مفتول ساخت و برای مصارف صنعتی استفاده کرد.&nbsp;</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد با فولاد آلیاژی مولیبدن</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">مولیبیدن عنصری است که ویژگی های منحصر به فردی مانند نقطه ذوب بالا، مقاومت بالا در برابر خوردگی و رسانایی حرارتی و الکتریکی زیادی دارد. وقتی این عنصر به میلگرد اضافه شود از رشد حفره های ریز جلوگیری می کند و در نتیجه از خوردگی در دراز مدت ممانعت به عمل می آورد.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد با فولاد آلیاژی کروم دار</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">کروم ماده است که هم سختی میلگرد را افزایش می دهد و هم ضد خوردگی. کروم زمانی که با اکسید هوا ترکیب می شود <a href="https://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%A9%D8%B1%D9%88%D9%85(III)_%D8%A7%DA%A9%D8%B3%DB%8C%D8%AF">اکسید کروم(III) </a>را روی سطح تشکیل داده و از واکنش دادن اکسیژن با آهن جلوگیری می کند. همچنین، میزان درصد بالای کروم باعث می شود تا میزان چقرمگی آن بالا رود یعنی یک ماده چند کاره برای میلگرد به حساب می آید.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد MO40</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">نام دیگر آن فولاد 1.7225 است که از عناصر کروم و نیکل تشکیل شده است. وجود این ترکیبات باعث افزایش خاصیت ضد سایش آن می شود. از این محصول برای مواردی مانند چرخ دنده، سازه های هواپیمایی، ماشین ابزار، میل لنگ و غیره استفاده می شود. در زیر مشخصات این محصول را&nbsp; می بینید.</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">ویژگی های مکانیکی میلگرد آلیاژی MO40</span></p> <div dir="rtl" align="left"> <table style="border-collapse: collapse; border-width: 2px; border-color: #000000;" border="1"><colgroup><col width="184"><col width="147"></colgroup> <tbody> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">سختی راکول</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">92</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">مقاومت کشش نهایی</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">655 MPa</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">مقاومت کشش عملی</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">415 MPa</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">قابلیت ماشین کاری</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">65%</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">نسبت پواسون</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.29</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">مدول الاستیسیته</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">205 GPa</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">درصد ترکیبات شیمیایی میلگرد آلیاژی MO40</span></p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <div dir="rtl" align="left"> <table style="border-collapse: collapse; border-width: 2px; border-color: #000000;" border="1"><colgroup><col width="109"><col width="98"><col width="86"><col width="74"><col width="80"><col width="92"><col width="85"></colgroup> <tbody> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">% C</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">%Si</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">%Mn</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">% P</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">% S</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">%Cr</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">%Mo</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.38-.043</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.15-0.3</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.75-1</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.035</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.04</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.8-1.1</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">0.15-0.25</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation"><span style="font-size: 14pt;">میلگرد Ck45</span></p> </li> </ul> <p dir="rtl">&nbsp;CK 45 برای قطعات کششی (قطعات آهنگری سنگین) و اشکال پیچیده در ساخت خودرو و مهندسی ماشین (مانند شفت کشتی، قطعات انتقال، توپی چرخ) مناسب است. کمترین دمای این محصول 25 درجه سانتیگراد می باشد و معادل با استاندارد ASTM A681 آمریکا و DIN 17350 آلمان است. این میلگرد در بازار به نام سیکا معروف است و خاصیت جوشکاری زیادی دارد.</p> <p dir="rtl">در زیر مشخصات مکانیکی این محصول را مشاهده می کنید.</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <div dir="rtl" align="left"> <table style="border-collapse: collapse; border-width: 2px; border-color: #000000;" border="1"><colgroup><col width="173"><col width="199"></colgroup> <tbody> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">سختی</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">207 HB</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">انرژِی ضربه</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">25J</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">افزایش طول</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">4-17%</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">استحکام کششی</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">610-770 MPa</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">دمای آنیل</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">650-700 C</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">تنش تسلیم</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px; border-color: rgb(0, 0, 0);"> <p dir="rtl">305 &ndash; 640 MPa</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">میلگرد سمانته</h3> </li> </ul> <p dir="rtl">فولاد سمانته جزو فولادهای با آلیاژ کم هستند و برای تولید قطعاتی استفاده می شود که در برابر سایش مقاوم هستند مانند چرخ دنده های کوچک و میل مرغک. به دلیل موادی که برای ساخت این محصول به کار رفته در برابر اصطکاک هم مقاومت بیشتری دارند.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">میلگرد استیل</h3> </li> </ul> <p dir="rtl">چیزی که این میلگردها را معروف کرده است، خاصیت فوق العاده ضد زنگ آنها می باشد. کلا دو نوع میلگرد استیل بگیر و نگیر هست. اگر بگیر باشد خاصیت به آهنربا جذب شده و اگر از نوع نگیر باشد، جذب آهنربا نمی شوند. در این دسته میلگردها از لحاظ درصد استیل استفاده شده به 309، 310، 321، 304، 316، 410، 420، 430 تقسیم بندی می شود.</p> <h3 dir="rtl">کاربرد میلگرد آلیاژی</h3> <p dir="rtl">از میلگردهای آلیاژی برای تولید انواع تجهیزاتی مانند خطوط انتقال میعانات، میله های اتصال، ماشین ابزارها، پایه های قالب، میله های ارتباط، سازه های بزرگ مانند برج، ظروف تحت فشار و غیره استفاده می شود.&nbsp;</p> <h3 dir="rtl">کاربرد فولاد آلیاژی</h3> <p dir="rtl">کاربرد فولاد آلیاژی بسیار گسترده است و به نوع فولاد آلیاژی بستگی دارد. برخی از فولادهای آلیاژی برای تولید لوله ها، به ویژه آنهایی که برای مصارف مرتبط با انرژی استفاده می شوند، استفاده می شوند. در حالی که بقیه در تولید ظروف مقاوم در برابر خوردگی، ظروف نقره، قابلمه، تابه و اجزای گرمایشی برای توستر و سایر تجهیزات آشپزخانه کاربرد دارد.&nbsp;</p> <p dir="rtl">فولادهای کم آلیاژ به دلیل استحکام، ماشین کاری و مقرون به صرفه بودن در بخش های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. این محصول را می توان در کشتی ها، خطوط لوله، مخازن تحت فشار، سکوهای حفاری نفت، وسایل نقلیه نظامی و تجهیزات ساختمانی یافت.</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <p dir="rtl">از سوی دیگر، تولید فولادهای پر آلیاژ می تواند گران و کار کردن با آنها چالش برانگیز باشد. با این حال، آنها به دلیل استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی بالا برای کاربردهای خودرو، فرآورده های شیمیایی و تجهیزات تولید برق مناسب هستند.</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <h3 dir="rtl">مشخصات فولاد آلیاژی</h3> <p dir="rtl">فولاد آلیاژی بسته به عناصر خاص و مقدار اضافه شده به فولاد می تواند دارای طیف وسیعی از خواص باشد. برخی از خواص کلیدی مرتبط با برخی از فولادهای آلیاژی عبارتند از: عملکرد بالا، دوام، استحکام بالا، عملکرد بالا در شرایط سخت و مقاومت در برابر خوردگی.</p> <p dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">چه میزان دمایی برای سختی میلگرد آلیاژی نیاز است؟</span></p> <p dir="rtl">همه فولادهای آلیاژی قابل عملیات حرارتی نیستند. نمونه هایی از فولادهای آلیاژی که قابل عملیات حرارتی نیستند عبارتند از فولادهای زنگ نزن فریتی و آستنیتی. برای اینکه فولاد به اندازه کافی سخت شود، کربن برای سخت شدن آن لازم است. به عنوان مثال، فولادهایی مانند فولادهای مارتنزیتی را می توان با کربن سخت کرد.</p> <p dir="rtl">برای فولادهای آلیاژی که کربن کافی برای سخت شدن دارند، دمای مورد نیاز برای سخت شدن فولاد آلیاژی معمولاً بین 760-1300 درجه سانتیگراد (بسته به میزان کربن) است.&nbsp;</p> <p dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">فولاد آلیاژی چگونه تولید می شود؟</span></p> <p dir="rtl">فولاد آلیاژی از ذوب آلیاژهای پایه در یک کوره الکتریکی در دمای بیش از 1600 درجه سانتیگراد به مدت 8-12 ساعت ساخته می شود. سپس در دمای بیش از 500 درجه سانتیگراد آنیل یا بازپخت شده تا خواص شیمیایی و فیزیکی را تغییر دهد و ناخالصی ها را حذف کند. پوسته اکسید آهن (تولید شده از طریق بازپخت) با استفاده از اسید هیدروفلوئوریک از سطح آن جدا می شود. آنیل و رسوب زدایی تا زمانی که فولاد ذوب شود تکرار می شود. فولاد ذوب شده بسته به ابعاد مورد نیاز برای نورد و شکل دادن به فرم نهایی ریخته گری می شود.</p> <p dir="rtl">به طور کلی، فولاد با استفاده از یکی از دو فرآیند ایجاد می شود: کوره قوس الکتریکی (EAF) یا کوره بلند. کوره بلند فرآیند اولیه تبدیل اکسیدهای آهن به فولاد است. آهن خام در کوره بلند با استفاده از کک، سنگ آهن و سنگ آهک تولید می شود. تفاوت EAF با کوره بلند در این است که با ذوب ضایعات فولادی، آهن احیا مستقیم و/یا آهن خام با استفاده از جریان الکتریکی، فولاد مذاب ایجاد می کند.</p> <p dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">چقدر کربن در میلگرد آلیاژی وجود دارد؟</span></p> <p dir="rtl">میزان کربن فولاد آلیاژی به نوع فولاد آلیاژی مورد استفاده بستگی دارد. بیشتر فولادها کربن زیر 0.35 درصد دارند . فولاد کم کربن که برای کاربردهای جوشکاری طراحی شده است، به عنوان مثال، دارای کربن زیر 0.25 درصد وزنی است.&nbsp;</p> <p dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">کلام آخر</span></p> <p dir="rtl">میلگردهای آلیاژی از دسته مقاطع ساختمانی و صنعتی بسیار پر استفاده هستند که به غیر از کربن دارای ترکیباتی مانند منگنز، کروم، مولیبدن، کروم و نیکل هستند که ویژگی های مکانیکی آن را تقویت می کند مانند مقاومت در برابر خوردگی و سایش.&nbsp; از این رو، برای تولید محصولات مختلفی مانند خطوط لوله، مخازن تحت فشار، سکوهای حفاری نفت، وسایل نقلیه نظامی و تجهیزات ساختمانی مورد استفاده است.</p>