دسته بندی فولاد ها

فولاد ها را می توان از دیدگاه های مختلف دسته بندی نمود که برخی از آن ها عبارتند از؛

ترکیب شیمیایی، کاربرد، خواص فیزیکی و شیمیایی، عملیات حرارتی، وضعیت محصول، ریز ساختار، روش فولاد سازی، روش اکسیژن زدایی، کیفیت.

در مقاله ی تعریف فولاد به بررسی و دسته بندی فولاد ها از نظر ترکیبات شیمیایی پرداختیم. در این مقاله قصد داریم دسته بندی های دیگر را مورد ارزیابی قرار داده و تشریح کنیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

• کاربرد

این دسته بندی شامل گروه های تشریح شده ی ذیل می باشند؛

فولاد های ساختمانی : این فولاد ها معمولاً فولاد های کم کربن هستند و برای تولید مقاطع فولادی جهت مصارف ساختمانی نظیر میلگرد ساده و آج دار، تیرآهن و نبشی به کار می روند. همچنین انواع ورق ضخیم از روش نورد گرم(ورق سیاه) قابل استفاده در صنایع مختلف جهت ساخت سازه های فولادی و ورق های نازک از روش نورد سرد(ورق روغنی) برای تولید انواع پروفیل و قطعات پرسی مورد استفاده در صنایع لوازم خانگی و خودرو سازی در این گروه قرار می گیرند.

فولاد های ساخت و ساز (ماشین سازی) : این فولاد ها شامل فولاد های کربنی و آلیاژی عملیات حرارتی پذیر هستند. که برای بهبود خواص مکانیکی خود حین کاربرد نیاز به عملیات حرارتی (چایش و بازگشت) دارند.

فولاد های فنر : که برای مصارف فنر سازی مورد استفاده قرار می گیرند. و از جمله کاربرد های دیگر می توان به گروه های فولاد های بلبرینگ، فولاد های سوپاپ، فولاد های ابزاری شامل: تندبر – سرد کار – گرم کار؛ نیز اشاره نمود.

• خواص

این دسته بندی شامل گروه های زیر است؛

فولاد های زنگ نزن – فولاد های نسوز – فولاد های غیر مغناطیسی – فولاد های دانه ریز قابل جوشکاری.

• عملیات حرارتی

از این گروه فولاد های عملیات حرارتی پذیر – فولاد های سمانتاسیون – فولاد های نیترواسیون را می توان نام برد.

• وضعیت محصول

فولاد های صیقلی – فولاد های نوردیده – فولاد های سرد نوردیده – مفتول های سرد کشیده شده – ورق یا میلگرد آج دار (که تصویر آن را در پس زمینه ی سایت مشاهده می کنید) در این دسته بندی قرار می گیرند.

• روش فولاد سازی

ESR – VOD – VD

• روش اکسیژن زدایی

شامل گروه های فولاد کشته – فولاد جوشان – فولاد نیمه آرام

• کیفیت

از جمله ؛ فولاد های پایه – فولاد های کیفی – فولاد های خاص

• ریز ساختار

فولاد های آستنیتی – فولاد های فریتی – فولاد های دو فازی

مطالب بیشتر

برای مطالعه بیشتر درمورد تولید و ساخت فولاد می توانید “تولید جهانی فولاد” را در وبسایت فولاد ارزان مشاهده فرمایید!

تغییر فازساختار های بلوری و ریز ساختار ها

یکی از تفاوت های اساسی فلزات و غیر فلزات ساختمان کریستالی یا نظم اتمی آن ها می باشد. اگر ساختمان کریستالی نمک را به یاد داشته باشید، مفهوم نظم اتمی را می توانید درک کنید. در ساختار نمک اتم های سدیم و کلر در گوشه های یک مکعب با فاصله های یکسان و دقیق در کنار هم قرار گرفته اند. ساختمان اتمی فلزات نیز به همین شکل می باشد. با این تفاوت که الکترون ها می توانند به راحتی بین اتم ها حرکت کنند و خاصیت رسانایی فلزات نیز به همین دلیل است. به این ساختار منظم اتمی در فلزات، از جمله آهن ساختار بلوری می گویند.

رفتار آلوتروپیک

یکی از خواص قابل توجه برخی فلزاتی همچون آهن و آلیاژهای آن تغییر نظم اتم فلزی یا چیدمان اتمی آن ها در دماهای مختلف می باشد. این تغییر ساختار نه تنها با تغییر حجم بلکه با تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی همراه است. اساساً به همین دلیل امکان عملیات حرارتی فولاد ها و بهبود خواص آن وجود دارد. به این تغییرات اصطلاحاً رفتار آلوتروپیک گفته می شود.

تغییر فاز

موادی که رفتار آلو تروپیک دارند در یک دمای مشخص علیرغم جذب انرژی، دما آن ها مدتی بالا نمی رود. در این مدت زمان انرژی جذب شده، صرف تغییر ساختار کریستالی آن ها می شود. به این دما دمای آلوتروپیک و عبور از این دما را تغییر فاز می گویند. دما های آلوتروپیک آهن خالص در جول زیر ذکر شده است.

از صفر مطلق	تا ۹۲۱ درجه سانتی گراد	آهن آلفا یا فاز فریت
از ۹۲۱ درجه سانتی گراد	تا ۱۳۹۴ درجه سانتی گراد	آهن گاما یا فاز آستنیت
از ۱۳۹۴ درجه سانتی گراد	تا ۱۵۳۶ درجه سانتی گراد	آهن دلتا یا فاز فریت دمای بالا
از ۱۵۳۶ درجه سانتی گراد	و بالاتر	آهن مذاب
دمای ۷۶۹ درجه سانتی گراد	دمای کوری	دگرگونی آهن غیر مغناطیسی و مغناطیسی

فاز آلفا (فریت)

شبکه بلوری این فاز به صورت مکعب مرکز دار می باشد. یعنی اتم ها در رئوس و مرکز این مکعب به صورت منظم قرار گرفته اند. در هر واحد شبکه ۲ اتم وجود دارد که عبارتند از یک اتم مرکزی و ۱/۸ از ۸ اتم موجود در گوشه های مکعب که هر کدام با ۷ مکعب همسایه مشترک است.

فاز Cem (سمنتیت یا کاربید آهن)

در صورتی که درصد کربن در فولاد ها بیشتر از حد حلالیت آن در آستنیت یا فریت باشدفاز سمنتیت بوجود می آید. فرمول شیمیایی این فاز  Fe3C می باشد. این فاز هم به صورت آزاد و هم در کنار فریت به صورت لایه لایه ظاهر می شود. این فاز بسیار ترد بوده و سختی بسیار بالایی دارد، اما ترکیبی ناپایدار است و تحت شرایط خاص تجزیه می شود و گرافیت آزاد تولید می کند.

فاز گاما (آستنیت)

شبکه بلوری این فاز مکعب با سطوح مرکز دار است. یعنی اتم ها در رئوس و مکز صفحات جانبی مکعب به صورت منظم قرار گرفته اند. در واحد شبکه ۴ اتم وجود دارد که عبارتند از۱/۲ از ۶ اتم واقع بر روی سطوح جانبی و ۱/۸ از ۸ اتم موجود در گوشه های مکعب. چگالی این شبکه بیش از شبکه آلفا می باشد. در نتیجه ی تبدیل آهن گاما به آلفا، افزایش حجم را به همراه خواهد داشت.

فاز دلتا (فریت دمای بالا)

شبکه بلوری این فاز شبیه فاز آلفا می باشد. اما ابعاد شبکه آن بزرگتر است و چون منطقه عملیات حرارتی فولاد ها در ناحیه گاما است این فاز کاربرد صنعتی ندارد.

P (پرلیت)

پرلیت یک فاز نیست بلکه مخلوطی از لایه های متناوب فریت و سمنتیت است. فولاد های ساده کربنی در صورتی که به صورت تعادلی سرد شدهباشند در دمای محیط دارای درصدی از این ساختار می باشند.

B  (بینیت)

که همانند پرلیت، بینیت هم یک فاز محسوب نمی شود و مخلوطی از دو فاز فریت و سمنتیت است که در اثر سرد کردن غیر تعادلی فولاد ایجاد می گردد. اما از لحاظ ساختار به صورت لایه های متناوب تشکیل نمی شود و به صورت سوزنی شکل رشد می کند.

M (مارنتزیت)

شبکه بلوری این فاز مکعب مستطیل مرکز دار است. این ساختار سخت حاصل از سریع سرد کردن فولاد از دمای گاما است. به علت سرعت زیاد سرد کردن (چایش)، کربن محلول در شبکه افزایش می یابد. در نتیجه جاهای خالی بیشتری توسط کربن اشغال می شود و شبکه بلوری کش می آید. مارتنزیت به صورت لایه ای و بشقابی قابل مشاهده است. واژه لایه ای برای توصیف مارتنزیت در فولاد های کم کربن و یا کربن متوسط است در حالی که واژه بشقابی مبین شکل مارتنزیت در فولاد های پر کربن می باشد.