فولاد st37 یک فولاد ساختمانی غیر آلیاژی است. این فولادها مهمترین گروه آلیاژهای مهندسی می باشند. به دلیل هزینه کم و تولید فراوان آنها، همچنین دارا بودن گستره وسیعی از خواص در بین مواد ساختمانی در مرتبه نخست اهمیت قرار دارند.
این فولاد یکی از پرکاربردترین فولادهای ساختمانی غیرآلیاژی است که به دلیل خواص مکانیکی مناسب، جوشپذیری بالا و هزینه تولید پایین، در صنایع مختلف بهویژه ساختمانسازی و ماشینآلات مورد استفاده قرار میگیرد. این فولاد که به «فولاد نرمه» نیز معروف است، به دلیل درصد کربن پایین (کمتر از ۰.۲۵٪)، در دسته فولادهای نرم قرار میگیرد. در این مقاله به بررسی مشخصات، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، عملیات حرارتی و کاربردهای این محصول فولادی پرداخته میشود.
نامگذاری و استانداردها
فولاد ST37 بر اساس استاندارد آلمانی DIN 17006 نامگذاری شده است. در این استاندارد، «ST» نشاندهنده فولاد ساختمانی (Structural) است و عدد ۳۷ بیانگر استحکام کششی حداقل ۳۷ کیلوگرم بر میلیمتر مربع (تقریباً ۳۶۲ مگاپاسکال) است. این فولاد در استانداردهای دیگر با نامهای زیر شناخته میشود:
EN (اروپا): S235JR
JIS (ژاپن): SS400
ASTM (آمریکا): A283C
UNI (ایتالیا): FE360B
این استانداردها نشاندهنده یکپارچگی جهانی در شناسایی و استفاده از این فولاد هستند.
خواص مکانیکی فولاد ST37
خواص مکانیکی فولاد st37 آن را به گزینهای ایدهآل برای کاربردهای ساختمانی تبدیل کرده است:
استحکام تسلیم: حدود ۲۳۵ مگاپاسکال (MPa)
استحکام کششی: ۳۶۰ تا ۵۱۰ مگاپاسکال
مدول الاستیسیته: حدود ۲۰۰ گیگاپاسکال
ازدیاد طول (Elongation): حدود ۲۰٪ (برای ضخامتهای کمتر از ۳ میلیمتر)
مقاومت به ضربه: به دلیل درصد کربن پایین، مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد.
این خواص باعث شدهاند که فولاد st37 در برابر تنشهای مکانیکی عملکرد مناسبی داشته باشد و برای کاربردهایی که نیاز به انعطافپذیری و جوشپذیری دارند، مناسب باشد.
گرد آهن ۱٫۱۱۴۱
از جمله خصوصیات گرد آهن ۱٫۱۱۴۱ می توان به استحکام و قابلیت سختی پذیری متوسط، مقاومت سایشی مطلوب و مقاومت تنشی و برش خیلی خوب آن اشاره نمود.
ترکیب شیمیایی فولاد ST37
فولاد ST37 از آلیاژهای آهن با درصد کربن پایین تشکیل شده است. ترکیب شیمیایی آن شامل موارد زیر است:
کربن (C): حداکثر ۰.۱۹٪
منگنز (Mn): حدود ۱.۲٪
سیلیسیم (Si): حداکثر ۰.۵۵٪
گوگرد (S): حداکثر ۰.۰۴۵٪
فسفر (P): حداکثر ۰.۰۴۵٪
این ترکیب شیمیایی باعث شده است که فولاد ST37 جوشپذیری و شکلپذیری بالایی داشته باشد. منگنز با گوگرد ترکیب شده و از تشکیل سولفید آهن (FeS)، که ساختاری شکننده و نامطلوب است، جلوگیری میکند. همچنین منگنز با کاهش فاز پرلیت و تشکیل محلول جامد با فریت، استحکام تسلیم را افزایش میدهد.
عملیات حرارتی فولاد ST37
برای بهبود خواص مکانیکی فولاد ST37، عملیات حرارتی مختلفی انجام میشود:
کربندهی: این فرآیند برای افزایش سختی سطحی و مقاومت به سایش انجام میشود. در طی کربندهی، میزان کربن سطحی به ۰.۸ تا ۰.۹٪ افزایش مییابد، اما افزایش بیش از حد کربن ممکن است باعث کاهش سختی شود.
عملیات حرارتی سختکاری: ST37 تا دمای بالاتر از دمای بحرانی (حدود ۸۵۰-۹۰۰ درجه سانتیگراد) گرم شده و سپس در آب، روغن یا محلول آب و نمک خنک میشود تا سختی و استحکام افزایش یابد.
نرماله کردن و تنشزدایی: این فرآیندها برای بهبود خواص جوشپذیری و کاهش تنشهای داخلی انجام میشوند.
کاربردها فولاد ST37
فولاد ST37 به دلیل خواص مکانیکی مناسب و هزینه تولید پایین، در صنایع مختلف کاربرد دارد:
ساختمانسازی: تولید مقاطع فولادی مانند تیرآهن، میلگرد، نبشی، ناودانی و پروفیل.
صنعت خودروسازی: ساخت بدنه خودروها و قطعات صنعتی.
کشتیسازی و پلسازی: به دلیل استحکام و انعطافپذیری مناسب.
صنایع نفت و گاز: استفاده در ساخت لولهها و مخازن فشار قوی.
سازههای دریایی: به دلیل مقاومت در برابر تنشهای محیطی (با اعمال پوششهای ضدخوردگی).
ورق ST37، که به ورق سیاه نیز معروف است، به دلیل تولید به روش نورد گرم، در ضخامتهای ۱.۶ تا ۱۶ میلیمتر عرضه میشود و در ساخت سازههای شهری و صنعتی بسیار پرکاربرد است.
جوشپذیری و ماشینکاری
فولاد ST37 به دلیل درصد کربن پایین، جوشپذیری بسیار خوبی دارد و در فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی (مانند جوشکاری با الکترود ۷۰۱۸) عملکرد مطلوبی از خود نشان میدهد. همچنین، حضور منگنز و سیلیسیم خاصیت ماشینکاری را بهبود میبخشد، که امکان استفاده در تولید قطعات صنعتی را فراهم میکند. برای تراشکاری، استفاده از ابزارهای کاربیدی یا HSS با سرعت برش ۱۰۰ تا ۲۵۰ متر در دقیقه و نرخ پیشروی ۰.۱ تا ۰.۳ میلیمتر بر دور توصیه میشود.
مقاومت در برابر خوردگی
فولاد ST37 به دلیل نبود عناصر آلیاژی ضدزنگ، در برابر خوردگی مقاوم نیست و نیاز به پوششهای محافظ مانند گالوانیزاسیون یا سندبلاست دارد. این پوششها مقاومت فولاد را در برابر شرایط محیطی مانند رطوبت و هوا افزایش میدهند.
تفاوت با فولاد ST52
فولاد ST37 در مقایسه با فولاد ST52، شکلپذیری بیشتری دارد اما استحکام کمتری ارائه میدهد. تفاوتهای کلیدی عبارتند از:
درصد کربن: ST52 کربن و منگنز بیشتری دارد که باعث افزایش استحکام و کاهش شکلپذیری میشود.
استحکام تسلیم: ST52 دارای استحکام تسلیم حدود ۳۵۵ مگاپاسکال است، در حالی که ST37 حدود ۲۳۵ مگاپاسکال است.
کاربرد: ST37 بیشتر در ساختمانسازی و ST52 در کاربردهای صنعتی با نیاز به استحکام بالاتر استفاده میشود.
وزن: وزن مخصوص هر دو فولاد یکسان است، اما استفاده از ST52 ممکن است به دلیل استحکام بالاتر، مصرف فولاد را کاهش دهد.
سخن پایانی
فولاد ST37 به دلیل ترکیب بهینهای از استحکام، انعطافپذیری، جوشپذیری و هزینه پایین، یکی از پرکاربردترین فولادهای ساختمانی است. این فولاد در تولید مقاطع مختلف مانند ورق، میلگرد و پروفیل، و در صنایع متنوع از جمله ساختمانسازی، خودروسازی و کشتیسازی نقش کلیدی دارد. با اعمال عملیات حرارتی و پوششهای محافظ، میتوان خواص مکانیکی و مقاومت آن را بهبود بخشید. شناخت دقیق ویژگیها و محدودیتهای این فولاد به انتخاب مناسب برای پروژههای صنعتی و ساختمانی کمک میکند.