فولادهای آلیاژی و عناصر تشکیل دهنده آنها

مرز فولادهای آلیاژی

فولادهای آلیاژی فولادهایی هستند که در آن ها عناصر آلیاژی به کار رفته و مقدار عنصر منگنز و سیلسیم به ترتیب ۱.۶۵ و ۰.۶ درصد بیشتر است.
در استاندارد آمریکایی AISA-SAE، فولاد آلیاژی در مقابل فولاد کربنی قرار می‌گیرد.
در این استاندارد، فولادهای ابزار و زنگ نزن، در جرگه فولادهای آلیاژی هستند و از لحاظ نامگذاری و طبقه بندی جداگانه شناسانده شده اند.

در استاندارد آلمانی DIN، فولادهای آلیاژی به سه دسته عمده تقسیم  می شوند:

1. فولادهای آلیاژی مرغوب
2. فولادهای ابزار
3. فولادهای مخصوص

عناصر آلیاژی

عناصر آلیاژی( Alloy element) عناصری هستند که برای ایجاد ساختار و خواص مشخصی به فولاد افزوده می‌شوند. به فولادهای محتوی عناصر آلیاژی”فولادهای آلیاژی” گفته میشود.
نایوبیم، بر، تنگستن، وانادیم، مولیبدن، نیکل، کرم، تیتانیوم، مس، کبالت، سیلسیم و منگنز، ۱۲ عنصر آلیاژی اصلی برای فولاد محسوب می شوند.
مقدار عنصر افزوده شده از ۰.۰۰۰۵ درصد تا ۲۷ درصد متفاوت است. در بیشتر موارد بیش از یک عنصر آلیاژی در فولاد مورد استفاده قرار میگیرد. سیلسیم و منگنز که در فولادهای کربنی ساده نیز وجود دارند، وقتی جزو عناصر آلیاژی بشمار میروند که مقدار آنها در فولاد به ترتیب از ۰.۶ درصد و ۱.۶۵ درصد بیشتر باشد.
معمولا برای افزایش استحکام یا قابلیت سخت شوندگی، تا حد ۵ درصد عناصر آلیاژی به فولاد اضافه میشود. عناصر آلیاژی در مقادیر بیشتر، ایجاد کننده خواص ویژه ای نظیر مقاومت در برابر خوردگی یا پایداری حرارتی (Hot strength) است.

در میان عناصر آلیاژی اصلی، تنها مس، نیکل و کبالت به صورت خالص به فولاد اضافه می شوند.
عناصر آلیاژی بر نقاط مادی دگرگونی فازی و نیز نقاط شروع و خاتمه دگرگونی مارتنزیتی در نمودار آهن- کربن بسیار تاثیر میگذارند.

به طور کلی افزودن عناصر آلیاژی به فولاد به دلایل زیر صورت میگیرد:

1. افزایش سختی پذیری
2. افزایش استحکام در دمای بالا
3. بهبود چقرمگی در عین حفظ سختی
4. افزایش مقاومت سایشی
5. افزایش مقاومت در برابر خوردگی
6. افزایش خواص مغناطیسی و الکتریکی

تقسیم بندی عناصر آلیاژی

عناصر آلیاژی را میتوان از جهتی به سه دسته تقسیم کرد:

1. پایدار کننده فریت(فریت زا)(Ferrite former)
2. پایدار کننده آستنیت(آستنیت زا)
3. پایدار کننده کاربید(کاربیدزا)

تاثیر عناصر آلیاژی بر فولاد

افزودن هریک از عناصر آلیاژی به فولاد، خواص ویژه ای در آن پدید می آورد. در نظر گرفتن تاثیر یک عنصر آلیاژی خاص در فولاد، با توجه به حضور عناصر آلیاژی دیگر، نسبتا مشکل است زیرا اثرات متقابل عناصر در جهت تضعیف یا تشدید خواص یکدیگر عمل میکنند. علاوه بر ریزساختار، عناصر آلیاژی بر دماهای بحرانی در فولاد نیز اثر می گذارند.

• آلومینیوم به عنوان قوی ترین عامل اکسیژن زدا در فرآیند اکسیژن زدایی فولاد بکار می رود.
• آرسنیک در فولاد عنصر مضری محسوب میشود. چقرمگی را کاهش و شکنندگی در اثر عملیات حرارتی بازگشت را افزایش میدهد و قابلیت جوشکاری را ضعیف میسازد.
• کبالت استحکام گرم و قابلیت برش فولاد را افزایش می دهد و بنابراین اغلب در فولادهای گرم کار، تندبر و مقاوم در برابر حرارت بکار میرود.
• وجود کرم باعث افزایش مقاومت سایشی فولاد و حفظ لبه های تیز میشود. در فولادهای پرآلیاژ تا ۱۸ درصد کرم باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی میشود.
• هیدروژن در فولاد عنصر مضری است و باعث شکنندگی و کاهش انعطارف پذیری و ایجاد ترک در فولاد میشود.
• منگنز در فولادسازی یک عنصر اکسیژن زدا محسوب میشود. سختی پذیری، استحکام تسلیم، چقرمگی و مقاومت در برابر فرسایش توسط منگنز افزایش می یابد.
• مولیبدن سختی پذیری فولاد را بطور قابل توجهی افزایش میدهد.
• نایوبیم برای پایدار کردن فولادهای مقاوم در برابر مواد شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد.

جهت دریافت اطلاعات بیشتر در زمینه  فولادهای آلیاژی، ورق های فولادی، میلگردهای فولادی با شرکت فولادسخت در ارتباط باشید.

به کانال تلگرام “فولاد سخت” بپیوندید.