فولادهای پرکاربرد در صنعت

فولاد پرکاربردترین و در دسترس ترین آلیاژ آهن است. فولاد علاوه بر آهن کربن را نیز در ترکیبات شیمیایی خود دارد. از ویژگی های فولاد  این است که با تغییر حتی مقادیر بسیار کم کربن نیز ویژگی های آن تغییر می کند و بر همین اساس امروزه انواع مختلفی از فولاد ساخته و روانه بازار شده است. به فولادهایی که تنها کربن دارند و مقادیر سایر عناصر الیاژی در ساختار آن ناچیز است فولاد ساده کربنی گفته می شود. فولادهای کربنی بر اساس درصد کربنی که در آن ها وجود دارد خود به چهار گروه مختلف تقسیم بندی می شوند که از نظر ویژگی و کاربرد با یکدیگر متفاوت هستند. علاوه بر فولادهای کربنی ساده، دسته ای دیگر از فولادها نیز در صنعت به کار برده می شوند که به آن ها فولادهای آلیاژي گفته می شود. فولادهای آلیاژی دارای مقادیر قابل توجهی از برخی عناصر دیگر مانند نیکل، کروم، مولیبدن، کلسیم، گوگرد، فسفر و ... نیز درخود هستند. از شناخته شده ترین فولادهای آلیاژي می توان به استنلس استیل اشاره کرد که در بازار ایران به آن استیل گفته میشود. 

معرفی انواع فولاد 

فولاد یک عنوان کلی ست. امروز بیش از صدها گرید فولادی تولید شده اند که هر کدام کاربرد و ویژگی های خاص خود را دارند. در یک دسته بندی می توان فولادها را به دو دسته ی ساده و آلیاژی تقسیم بندی کرد. فولاد ساده یا معمولی آلیاژی از آهن است که مقداری کربن دارد. به همین دلیل گاهی به این نوع فولاد، فولاد ساده کربنی یا Carbon Steel  می گویند. البته لازم به ذکر است که ممکن است در ساختار فولادهای ساده کربنی مقداری از عناصر دیگر مانند فسفر، گوگرد، سیلیسیم، منگنز و … نیز وجود داشته باشد.

تصویر شماره ۱ - انواع فولاد کربنی

فولادهایی که در صنایع مختلف به کار برده می شوند دارای استانداردهای مشخصی هستند. در کشور ما معمولا از استاندارد DIN آلمان یا ASTM آمریکا برای کنترل، ساخت، نامگذاری و تست فولاد استفاده می کنند.

بیشتر مطالعه کنید: آشنایی با انواع استاندارد میلگرد

آنجه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:

• فولاد کم کربن
• فولاد سازه ای
• فولاد ماشین سازی
• فولاد پرکربن
• فولاد آلیاژی

فولاد ساده کربنی

فولادهای ساده کربنی بر اساس میزان کربنی که در ساختار خود دارند قابل دسته بندی هستند.

بر همین اساس ۴ نوع فولاد کربنی تعریف می شود.

فولاد کم کربن

فولاد که کمتر از ۰٫۱ درصد کربن در خود دارد. دسته بندی و نامگذاری فولادهای کم کربن بر اساس استاندارد DIN 614 انجام می شود. سه نوع از معروفترین و پرکاربردترین انواع فولاد کم کربن عبارتند از ST12، ST13 و ST14.

مشخصات و کاربرد هر کدام از این فولادهای کم کربن را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید.

قیمت ورق روغنی St14

فولاد ساختمانی (سازه ای)

بین ۰٫۱ درصد تا ۰٫۲۵ درصد کربن در ساختار آن وجود دارد. دسته بندی این فولادها برای اساس استاندارد DIN 17100 انجام می شود. استفاده در اسکلت ساختمان، بدنه کشتی و مخزن های تحت فشار از کاربردهای فولاد ساختمانی ست.

برای نام گذاری فولادهای ساختمانی از رابطه ی ST XX استفاده می شود. ST مخفف کلمه آلمانی فولاد است و به جای XX نیز استحکام کششی فولاد بر حسب Kg/mm2 قرار داده می شود. بر همین اساس سه گرید پرکاربرد فولادهای سازه ی فولاد St37، St44 و St52 هستند.

تصویر شماره ۲ - فولاد سازه ای کم کربن

بیشتر مطالعه کنید: مشخصات فنی St52

در جدول زیر می توانید مشخصات هر کدام از این گریدهای فولاد ساختمانی را مشاهده کنید.

نکته: هر 1 Kg/mm2 برابر با 9.8 MPa است.

فولاد کربن متوسط (ماشین سازی)

درصد کربن در این نوع فولاد بین ۰٫۲۵ تا ۰٫۶ درصد است. از کاربردهای فولاد کربن متوسط ساخت شفت انتقال قدرت، چرخ دنده و زنجیر است.

فولاد پرکربن (مقاوم به سایش)

این نوع فولاد بیشترین میزان کربن را دارد و در ترکیب شیمیایی آن بین ۰٫۶ تا ۲ درصد کربن به کار برده می شود. این سری از فولاد به دلیل داشتن سختی بالا و مقاومت به سایش در ساخت ابزار برش مانند مته، تیغه و بلبرینگ به کار برده می شود.

برای نام گذاری فولادهای ماشین سازی و مقاوم به سایش از رابطه C XX استفاده می شود. C نماد شیمیایی عنصر کربن است و به جای XX نیز میانگین کربن موجود در ساختار فولاد ضربدر 100 قرار داده می شود. به عنوان مثال اگر فولادی حاوی 0.45  درصد کربن باشد به آن فولاد C45 گفته میشود. در برخی موارد بعد از حرف C از حرف K نیز استفاده می شود. این حرف به معنای آن است که فولاد به خوبی از ناخالصی ها تصفیه شده و میزان ناخالصی های فسفر و گوگرد آن کمتر از 0.035 درصد است.

تصویر شماره ۳ - فنر با فولاد پرکربن

در جدول زیر برخی از انواع فولادهای پرکاربرد کربنی ساده به همراه کاربرد و خصوصیت آن ها آورده شده است.

فولادهای آلیاژی

دسته ای دیگر از فولادها، فولادهای آلیاژی هستند. فولادهای آلیاژی علاوه بر آهن و کربن در ترکیب عناصر دیگری مانند منگنز، سیلیسیم، کروم، نیکل، مولیبدن، وانادیم، مس، تنگستن، گوگرد و ... نیز دارند. هر کدام از این عناصر باعث تغییر در ویژگی های فولاد می شوند. برای اطلاع از تاثیر عناصر به کار رفته در فولاد آلیاژی می توانید مقاله اثر عناصر مختلف در فولادد را مطالعه کنید.

برای آنکه تشخیص دهیم یک فولاد از کدام گرید است باید جدول آنالیز شیمیایی آن را مشاهده کنیم. چنانچه مقدار عناصر آلیاژی موجود در یک نمونه فولاد از حد مشخص شده ای کمتر باشد آن فولاد ساده کربنی است. در غیر این صورت جز فولادهای آلیاژی محسوب می شود.

از پرکاربردترین فولادهای آلیاژی می توان استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ را نام برد. این آلیاژ فولاد حاوی مقادیر بالایی کروم در ساختار خود است که باعث می شود فولاد در برابر زنگ زدگی و خوردگی مقاوم شود.