فولاد یکی از اصلی‌ترین و مهمترین مواد اولیه مصرفی در صنایع زیرساخت، مهندسی و ساختمانی است. از فولاد برای تولید انواع مقاطع فولادی استفاده می‌شود. این آلیاژ از نظر خواص مکانیکی و شیمیایی بی‌نظیر است و قوی‌ترین فلز موجود در جهان محسوب می‌شود. برای اینکه بدانیم فولاد چیست و چه ویژگی‌هایی دارد، تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید. در این مقاله از لوفا درباره خواص، کاربردها و انواع فولاد اطلاعات کاملی را در اختیار شما خواهیم گذاشت.
فولاد، آلیاژی که صنعت را متحول کرد
فولاد مهمترین فلز جهان است و تولید سالانه آن در دنیا به حدود 75 میلیون تن می‌رسد. روسیه، اوکراین و چنین اصلی‌ترین تأمین کنندگان این آلیاژ ارزشمند هستند. فولاد از ترکیب آهن و کربن و عناصری مانند منگنز، سیلیکون، فسفر، سولفور، اکسیژن و.. ساخته می شود. قبل از تولید فولاد، آهن جزو اصلی‌ترین مواد اولیه مصرفی در تولید مقاطع فولادی بود. ولی پس از ساخت فولاد، همه صنایع مصرف کننده این فلز، متحول شدند و مسیر توسعه یافتگی را با سرعت بیشترش طی کردند.
فراوانی مواد اولیه (سنگ آهن و آهن قراضه)، هزینه نسبتاً پایین تولید، خواص مکانیکی گستره و بی‌نظیر و کاربردهای متنوع از دلایل اصلی محبوبیت انواع فولاد در دنیا است. تمامی مقاطع فلزی که از جنس فولاد ساخته می‌شوند، مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربه، فشار، حرارت و خوردگی دارند و فوق العاده سخت هستند.
به عنوان مثال، انواع لوله مانیسمان که با عنوان لوله بدون درز در بازار شناخته می‌شوند و جزو پرمصرف‌ترین مقاطع فلزی مصرفی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی هستند، از جنس فولاد ساخته می‌شوند. برای استعلام قیمت لوله مانیسمان و سفارش این محصول، لوفا در خدمت شماست.
ویژگی‌های فولاد و تفاوت آن با آهن
همان طور که در بخش قبلی توضیح دادیم، فولاد آلیاژ آهن و کربن است. فولاد تمامی ویژگی‌های آهن را دارد، با این تفاوت که با افزودن کربن و سایر عناصر فلزی، خواص فیزیکی و شیمیایی آن به ویژه مقاومت فشاری و کششی فولاد ارتقا پیدا کرده است. به علاوه اینکه فولاد مقاومت فشاری و کششی بیشتر، قابلیت شکل پذیری بهتر، خاصیت ضدخوردگی و در مجموع استحکام و مقاومت بالاتری دارد. در واقع به دلیل درصد کربن بیشتر، فولاد سختی بیشتر و قابلیت چکش خواری کمتری دارد.
مهمترین ویژگی‌های آلیاژ شامل موارد زیر است:
- دوام و پایداری بسیار خوب در شرایط بارگذاری سنگین
- قابلیت چکش خواری عالی و شکل پذیری بسیار خوب
- مقاومت به خوردگی بسیار خوب در گریدهای فولاد ضدزنگ
- فراوانی و در دسترس بودن منابع تولید به ویژه در کشور خودمان
- سختی و مقاومت بسیار بالا به سایش و تراش
- استحکام کششی بسیار بالا
- هزینه تولید کم
خواص مکانیکی و ساختاری آلیاژ فولاد
هرچند مهمترین خاصیت فولاد، مقاومت بسیار بالای این آلیاژ است، ولی خواص دیگری هم در این فلز وجود دارد که باعث ایجاد دوام و ماندگاری بالا و پایداری مطلوب این فلز در شرایط سخت شده است. در ادامه این خواص را بررسی می‌کنیم.
آهن، عنصر اصلی فولاد
آهن، فلز پایه فولاد است. از فولاد خالص گرفته تا سایر آلیاژهای فولاد، همگی فلز آهن را با درصدهای مختلف دارند. درصد آهن در تولیدات فولادی از 92 تا 50 درصد متغیر است. ضعیف‌ترین فولاد موجود در بازار، حداقل 50 درصد آهن دارد. در صورتی که میزان آهن موجود در آلیاژ فولاد کمتر از این رقم باشد، دیگر فولاد محسوب نمی‌شود و در گروه چدن قرار می‌گیرد.
ارتقا خواص مکانیکی و ساختاری فولاد با کربن
کربن دومین عنصر مهم فولاد است و نقش مهمی در ساختار و خواص مکانیکی فولاد دارد. حداقل 2 درصد از ترکیب فولاد را کربن تشکیل می‌دهد. اما استحکام و سختی پذیری فولاد را تا حد قابل توجهی ارتقا می‌دهد. مقاومت کششی، میزان شکنندگی، جوش پذیری و نقطه تسلیم فولاد تحت تأثیر میزان کربن موجود در فولاد است. هرچقدر درصد کربن ساختار فولاد بیشتر باشد، خاصیت چکش خواری، ماشین کاری، قابلیت جوشکاری و در مجموع مقاومت و سختی فولاد افزایش پیدا می‌کند.
خواص حرارتی و متالورژیکی فولاد
یکی از فرآیندهای مهم تولید فولاد، حرارت دهی است. مراحل حرارت دهی و خنک کردن قطعات فولاد، روی خواص متالورژیکی فلز تأثیر می‌گذارد. این مرحله باعث بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و متالورژیکی فولاد می‌شود، آن را به سطح تعادل می‌رساند و فولاد را برای تولید مقاطع فلزی و آلیاژهای فولادی آماده می‌کند. به عنوان مثال، لوله مانیسمان رده 160 که جزو قوی‌ترین مقاطع فولادی در این رده محصول محسوب می‌شود، درصد آهن و کربن بالا و بیشترین مقاومت مکانیکی و ساختاری را دارد.
خواص ناشی از عناصر آلیاژی
در ساختار فولاد علاوه بر کربن و آهن، عناصر دیگری هم وجود دارد. این عناصر شامل مس، موی بدن، منگنز، کروم و نیکل هستند. البته ممکن است از فلزات دیگر هم استفاده شود. این فلزات، روی خواص فولاد و ساختار شیمیایی آن تأثیر می‌گذارند. هرچقدر درصد این مواد تغییر کند، خصوصیات فولاد را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
معرفی انواع گریدهای فولاد
تا این بخش از مطلب، دانستیم که فولاد چیست و چه ویژگی هایی دارد. فولاد از نظر درصد کربن، ویژگی‌های ساختاری و مکانیکی، روش تولید و… طبقه بندی‌های مختلفی دارد. هر کدام از این طبقه بندی‌ها برای مصارف خاصی تولید شده‌اند و ویژگی‌های متفاوتی دارند. در ادامه با آنها آشنا می‌شویم:
فولاد کربنی
حدود 90 درصد از کل فولاد بازار را فولاد ساده کربنی تشکیل می‌دهد و بیشترین مصرف را دارد. این نوع فولاد از آهن، کربن و عناصر آلیاژی منگنز، سیلیکون و مس ساخته می‌شود. فولاد کربنی بر اساس میزان کربن موجود در ترکیب خود، شامل انواع فولاد کربن کم، کربن متوسط و پر کربن می‌شود. تفاوت اصلی بین این سه نوع فولاد در میزان مقاومت در برابر ضربه و پارگی، سختی، جوشکاری و سهولت در ماشین کاری است.
- فولاد کم کربن رایج‌ترین فولاد کربنی است و تقریباً 0.25 تا 0.3 درصد کربن دارد. از این نوع فولاد برای تولید مقاطع فولادی مصرفی در صنایع زیرساخت و تولید سازه‌های فولادی استفاده می‌شود.
- فولاد کربن متوسط حاوی 0.25 تا 0.7 درصد کربن است و برای تولید قطعات متحرک و اتصالات فولادی استفاده می‌شود.
- فولاد پر کربن حاوی 0.4 تا 1 درصد کربن و فوق العاده مقاوم است. از این نوع فولاد برای تولید ابزارهای مهندسی استفاده می‌شود.
فولاد آلیاژی
فولاد آلیاژی حاوی مقادیر متغیری از عناصر آلیاژی مانند منگنز، نیکل، مس، آلومینیوم، کروم، سیلیکون و تیتانیوم است. عناصر آلیاژی نقش مهمی در خواص فولاد دارند. به همین دلیل فولاد آلیاژی از نظر مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و شکل پذیری نسبت به فولاد خالص بهتر است. ولی از نظر قیمت، ارزان‌تر است. از فولاد آلیاژی برای تولید خطوط لوله و قطعات خودرو استفاده می‌شود.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ نوعی فولاد کم کربن است که در ساختار خود بین 10 تا 30 درصد کروم دارد. استفاده از کروم در ساختار فولاد به حفظ استحکام در دماهای بالا، استحکام بیشتر و مقاومت در برابر خوردگی فولاد کمک می‌کند.
فولاد ضدزنگ در انواع زیر تولید می‌شود:
- فولاد ضد زنگ فریتی (سری 400)
- فولاد ضد زنگ آستنیتی (سری 300)
- فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400)
- فولاد ضد زنگ دوفازی (فریتی + آستنیتی)
- فولاد ضد زنگ رسوب سخت (PH)
فولاد ابزار
یکی دیگر از انواع فولاد آلیاژی، فولاد ابزار است. این نوع فولاد در ساختار خود دارای عناصر کبالت، مولیبدن، تنگستن و وانادیوم است. این عناصر باعث ارتقا مقاومت حرارتی فولاد شده‌اند و فولاد ابزار را به گزینه‌ای عالی برای تولید مقاطع فولادی سخت و مقاوم به دماهای بالا تبدیل کرده‌اند. از فولاد ابزار برای تولید ابزارهای فلزی استفاده می‌شود.
انواع فولادهای ابزار عبارت‌اند از:
- فولاد ابزار سرد شده در آب
- فولاد ابزار سرد شده در روغن
- فولاد ابزار سرد شده در هوا
- فولاد ابزار مقاوم به شوک
- فولاد ابزار مخصوص
- فولاد ابزار قالب
- فولاد ابزار کربن بالا- کروم بالا
کاربردهای فولاد در صنایع مختلف
فولاد یکی از مهمترین متریال‌های مصرفی در صنایع زیرساخت، صنایع تولید سازه‌های فلزی، صنایع ساختمانی، راه سازی، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنایع تولید ابزارآلات صنعتی است. از انواع فولاد برای موارد زیر استفاده می‌شود:
- ساخت سازه‌های مدرن و عظیم مانند سوله، برج، پل، استادیوم، فرودگاه و…
- استفاده به عنوان اسکلت فلزی در سازه‌های فولادی
- ساخت انواع مقاطع فولادی مانند تیرآهن، میلگرد، لوله، نبشی، ناودانی و…
- ساخت لوله‌ها و اتصالات فولادی
- تولید سکوها و خطوط لوله دریایی
- تولید و سایل و تجهیزات جراحی
- ساخت قاشق، چنگال و چاقو، وسایل جراحی
- استفاده در ساخت بدنه خودرو، سیستم تعلیق و داخل خودرو
- ساخت لوازم خانگی مانند یخچال، تلویزیون، اجاق گاز و…
- تولید ابزارآلات، ادوات و ماشین آلات کشاورزی
اهمیت فولاد در تولید لوله و اتصالات فلزی
یکی از مهمترین کاربردهای فولاد، تولید لوله‌ها و اتصالات فلزی است. از فولاد برای تولید لوله مانیسمان، لوله صنعتی، لوله جدار چاه، لوله اسپیرال، لوله داربست و لوله گالوانیزه استفاده می‌شود. با توجه به مقاومت و درجه سختی بسیار بالای فولاد نسبت به حرارت، فشار و آسیب‌های محیطی، استفاده از این فلز نقش بسیار مهمی در ایمن سازی و ارتقا کیفیت لوله‌ها و اتصالات فلزی دارد.
ما در لوفا انواع لوله مانیسمان فولادی بهترین برندهای ایران را با بهترین کیفیت، بدون واسطه و قیمت رقابتی را در اختیار صنایع قرار می‌دهیم. برای سفارش یا دریافت مشاوره رایگان، فقط کافیست با کارشناسان ما تماس بگیرید.
