تولید فلزات آهنی

فلزات آهنی مانند آهن، چدن و فولاد فلزاتی هستند که از آهن(سنگ آهن) تولید می شوند. آهن خام با گداخته شدن سنگ آهن آماده می شود.با آهن ملل همراه باشید.

سنگ آهن چیست و چگونه تولید میشود ؟

آهنگدازی و تولید محصول خام

با آهن خام فلزاتی که معرفی شد را تولید می کنند.چدن و فولاد آلیاژی با ترکیبات آهن است.

آلیاژ ترکیبی از فلزات آهنی متفاوت است که در صورت نیاز مواد افزودنی غیر فلزی نیز به آن اضافه می شود.

فلزات آهنی از بقیه ی فلزات پر کاربرد تر می باشد. ۹۵ درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می دهند.

این عنصر یکی از متداول ترین عناصر زمین است که تقریبا ۵ درصد پوسته زمین را شامل می شود.

این عنصر فلزی سنگین ، درخشان و خاکستری رنگ می باشد که از سنگ معدن آهن استخراج می شود و به ندرت به حالت آزاد (عنصری) در طبیعت استخراج می شود.

کاربرد آهن از همه فلزات بیشتر است ( با توجه به اینکه چدن و فولاد را نیز از آهن خام می سازند.

قیمت پایین و مقاومت بالای ترکیبات آن، استفاده از آن ها را در صنایع مختلف و نیز ساختمان سازی اجتناب ناپذیر می کند.

این فلز در ساختمان به صورت نبشی ، ناودانی ، ورق ، میخ، پیچ و مهره و … به کار می رود.

سنگ آهن چیست و آهن چگونه تولید می شود؟

سنگ آهن بعد از استخراج از معدن در سنگ شکن خرد می کنند و با انجام پروسه ی  خاص آن را برای ورود به کوره آماده می کنند.

بعد از آن برای تولید، سنگ آهن را در کوره های گداز حرارت می دهند و محصول خام را تولید می کنند.

سپس از محصول خام انواع مختلف آهن و آلیاژهای آن را آماده می کنند.

در واقع سنگ آهن مخلوطی از اکسیدهای این عنصر، نمک های معدنی، سنگ آهک، سیلیس، آلومین و … می باشد. از چهار نوع سنگ در کوره آهن گدازی استفاده می کنند.

اکسیدها: سنگ آهن مغناطیسی با مگنتیت که ۶۸ درصد وزنش آهن دارد و سنگ آهن سرخ یا هماتیت که ۶۰ درصد وزنش این عنصر را دارد.

هیدروکسید : سنگ آهنی لیمویی تا قهوه ای که ۵۰ درصد وزن و ارزش  این عنصر را تشکیل می دهند.

کربنات: گوگرد یا سولفور با نماد شیمیایی Sو عدد اتمی‌۱۶ است.

گوگرد نهمین عنصر فراوان در جهان هستی است.

این عنصر نافلز که بوی زننده ای دارد، بعد از اکسیژن و سیلیکون بیشترین جزء تشکیل دهنده کانی‌ها است.

سولفور:به نمک های اسید کربنیک که به صورت یون های کربناته شکل گرفته اند کربنات(Carbonate) گفته می شود.

در زمین شناسی این عبارت به مواد معدنی و صخره های کربناته گفته می شود که از مهم ترین مواد در این گروه را می توان به کلسیت و کربنات کلسیم و کربنات سدیم و سنگ آهک اشاره نمود.

سنگ آهن

آهن گدازی و تولید محصول خام

سنگ آهن را در کوره با حرارت بالا ذوب می کنند.

ماده مذاب حاصل شامل فلز آهن و ناخالصی های سنگ آهن است ولی چون وزن مخصوص این ناخالصی ها با فلز مذاب متفاوت است، بنابراین ناخالصی ها از آهن مذاب جدا شده و روی سطح آن شناور می شوند.

از این رو آن ها را سرباره یا تفاله کوره آهن گدازی می نامند. سرباره را توسط شیر تخلیه فوقانی و آهن مذاب را توسط شیر تخلیه تحتانی از کوره خارج می کنند.

فلز به دست آمده را آهن خام نام دارد.

هنگام تخلیه آهن خام مقداری ناخالصی هم همراه آن تخلیه می شوند به طوری که آهن خام ۱۰-۵ درصد ناخالصی هایی مانند گوگرد ، سیلیس، فسفر، منگنز و کربن دارد.

آهن خام بدون حالت خمیری از جامد به مایع تبدیل می گردد.

مجموعه آهن ملل مناسب تربن قیمت تیر آهن کارخانه ها و برندهای مختلف را به مشتریان عزیز ارائه می کند.

پس قابلیت چکش خواری ندارد و قابل نورد شدن هم نیست. بدلیل اینکه سنگ آهن در درجه حرارت پایین تر ذوب شود، به آن گدازآو اضافه می کنند.

مواد گدازآور باید به شکلی انتخاب شود که با آهن ترکیب نشود و واکنش ندهند.

چون سنگ آهن دارای ناخالصی های سیلیسی، آهکی یا رسی می باشد، پس جسم گدازآور باید طوری انتخاب شود که تفاله آهن گدازی ، سیلیکات کلسیم شود تا در تولید مصالح مختلف به کار رود.

اگر ناخالصی سنگ آهن، آهکی باشد، باید گدازآور سیلیسی یا رسی استفاده گردد و اگر ناخالصی آن سیلیس باشد، باید گدازآور آهکی مصرف شود.

اگر کوره آهن گدازی ، تبدیل آهن به چدن یا آهن به فولاد داشته باشد، آهن خام مذاب را مستقیما به مبدل ارسال می کند.

در غیر این صورت آن را به شکل قرص، سرد می کنند.

سرعت سرد شدن و میزان ناخالصی ها درترکیبات فولاد

فولاد های آلیاژی ترکیبی از آهن و عناصری هستند که با اضافه شدن هرکدام خواصی به آن آهن اضافه میشود. در اصل فولاد ها آهن آلاتی با عناصر آلیاژی هستند. عنصر پایه ای فولاد کربن است که فولاد ها را به سه دسته کم کربن، کربن متوسط و پر کربن دسته بندی میکنند. فولاد هایی نظیر St37، فولاد Ck45، فولاد St52 و Mo40 از فولاد هایی با آلیاژ پایین هستند.

انواع فولاد ها

فولاد ها با توجه به عناصر موجود در خود کاربرد و عملکرد متفاوتی دارند. قطعا فولاد های دسته گرمکار و سردکار عملکرد و کاربرد های متفاوتی دارند. عنصر پایه ای فولاد ها کربن است. فولاد St37 را در نظر بگیرید، این فولاد با داشتن 0.16 درصد کربن از فولاد های کم کربن به شمار می آید و در فولاد های ساختمانی قرار میگیرد. فولاد های ساختمانی عمدتا از فولاد های کم آلیاژ تشکیل شده اند. St37 به عنوان کم آلیاژ ترین فولاد به عنوان گرد یا ورق آهنی نیز شناخته میشود.

از روی دیگر فولاد هایی نظیر فولاد های گرمکار پر آلیاژ به حساب می آیند. برای نمونه فولاد گرمکار 1.2344 از 0.35 – 0.42 درصد کربن تشکیل شده است. این عناصر هرکدام به صورت جداگانه بر قیمت نهایی فولاد تاثیر گذارند. عناصری مانند فسفر و گوگرد بالاترین قیمت را بین عناصر آلیاژی دارند که موجب افزایش قیمت فولاد میشوند، از این رو استفاده از این عنصر بسیار محدود است.

فولاد های آلیاژی دسته بندی های بسیار زیادی دارند فولاد های ضد سایش که اغلب به صورت ورق و تسمه عرضه میشوند، فولاد های عملیات حرارتی، سمانته، خوش تراش، ساختمانی، گرمکار، سردکار، فنر، قاصنایع وابسته به فولاد

تمام صنایع امروزه وابسته فولاد و آلیاژ ها هستند. از صنایع بزرگ تا صنایع کوچک نیاز به استفاده از فولاد های آلیاژی در تولیدات خود دارند. صنایعی مانند خودروسازی، کشتی سازی، هوا و فضا، پتروشیمی و … که فعالیت همه به فولاد گره خورده است. با توجه به کاربرد های متفاوت و تنوع فولاد ها انتخاب فولاد مورد نظر مستلزم شناخت آلیاژ ها و ترکیبات آن هاست. فولاد هایی نظر 1.2080 که در خانواده فولاد های سرد کار است ترکیبی متفاوت با فولاد فنر 1.7701 دارد. فولاد های کم آلیاژ نظیر فولاد Ck45 و فولاد mo40در صنایع ساختمانی مورد استفاده قرار میگیرد و هرچه آلیاژ ها افزایش پیدا میکند کاربرد ها متفاوت میشود.

بزرگترین صنعت دنیا و فولاد

خودرو سازی به عنوان بزرگترین صنعت دنیا شناخته میشود و بخش زیادی از تولیدات در این صنعت با فولاد های آلیاژی تولید میشود. هرچقدر با صنعت خودروسازی آشنا باشید با کاربرد های فولاد در این صنعت آشنایی دارید. خودروساز های جهانی و ایرانی برای بهبود کیفیت محصولات خود نیاز دارند. در صنعت خودروسازی از فولاد در قطعات زیادی استفاده میشود که 40٪ در ساختار بدنه، پنل ها، درها و صندوق عقب برای قدرت بالا و جذب انرژی در صورت تصادف استفاده می شود. 12٪ در سیستم تعلیق است و از نوار فولادی با مقاومت بالا استفاده می شود.

خودروساز های بزرگ دنیا با توجه به حساسیت در تولید خودروهای خود اقدام به خرید فولاد با برند های معتبر و فولاد هایی با آلیاژ های مورد نظر میکنند. فولاد های موجود در ایران با توجه تحریم ها و عدم ورود فولاد های ساخته شده در کارخانه حات معتبر، فولاد های ساخته شده دز کشور های هند، چین و ایران است و تعداد محدودی فولاد از کارخانه جات معتبر در ایران موجود است.

لب پلاستیک، یاتاقان و … هستند. فولاد های نام برده با توجه به دسته بندی آنها معمولا کاربرد مشخصی دارند اما با توجه به خواص مناسب میتوانند در سایر صنایع نیز مورد استفاده قرار گیرند.

آهن خام، در جنس آن موثر است.

جنس سرباره کوره آهن گدازی سیلیکات کلسیم و سیلیکات آلومینیوم است و از آن در ساخت مصالح ساختمانی مختلف استفاده می کنند.

1فولاد چیست؟

فولاد از ترکیب آهن و کربن تولید میشود و به آن آلیاژ های دیگری چون منگنز، کروم، تنگستن و … اضافه میشود. خواص یک فولاد به عناصر آن بستگی دارد. فولاد در صورتی که درون آب و روغن به سرعت خنک میشود که یکی از خواص خوب فولاد است. به خواص فیزیکی مناسب فولاد میتوان به استحکام بالا، وزن پایین، دوام بالا، انعطاف پذیری و مقاومت به خوردگی اشاره کرد. فولاد ها با توجه به خواص متفاوتشان در دسته بندی های متفاوت قرار میگیرند.

خواص فولاد

انعطاف پذیری فولاد بسیار مناسب است که این امر باعث میشود آن را به شکل های متفاوت درآورد. فولاد در مقاطعی نظیر لوله، میلگرد، ورق و … تولید میشود. تعدادی از فولاد ها در ورق عرضه میشوند تعدادی در لوله و تعدادی در میلگرد که با توجه به خواص و کاربرد آن ها مقطع آن ها مشخص میشود. فولادی مانند Mo40 در هر مقطع تولید میشود اما تعداد این فولاد ها محدود است.

فولاد بر خلاف آهن در برابر خوردگی ناشی از رطوبت و آب مقاوم است. حتی دیده شده بعد از مدت زیادی هم فولاد در شرایط آب و هوایی بد بدون تغییر مانده است.  فولاد های پرکربن فولاد های سخت تری هستند و در مقابل فولاد هایی که کربن کمی دارند خاصیت شکل پذیری مناسبی دارند. با پوشش دهی فولاد توسط روی آن را در برابر خوردگی مقاوم تر میکند که به این نوع فولادها فولاد گالوانیزه میگویند.

از مزیت های فولاد میتوان به بازیافت آن باهمان خواص فیزیکی اشاره کرد که کمتر ماده ای این خاصیت را دارد. از فولاد در صنایع مختلف و کاربرد های مختلف استفاده میشود. صنایع خودروسازی، ساختمان سازی، کشتی سازی و حتی ظروف آشپزخانه از مواردیست که فولاد در آن ها به کرات استفاده میشود.

فولاد به دلیل مقرون به صرفه بودن، استحکام و همچنین خواص آن در انواع فولاد در راه سازی، راه آهن، کشتی سازی،

خودروسازی و ساختمان سازی بشدت پرکاربرد است. 

فولاد نرم

در آمریکا 85 درصد فولاد های مورد استفاده فولاد های نرم هستتند و تقاضای بالای این نوع فولاد باعث کاهش قیمت آن شده است. این آلیاژها از ترکیب عناصر فلزی و غیر فلزی تولید میشود. در ایران نیز فولاد های گرم پرکاربرد و محبوب هستند. نرم ترین فولاد فولادیست که کمترین میزان کربن را دارا باشد زیرا کربن سفتی فولاد را افزایش میدهد. کربن و سایر عناصر از جا به جایی کریستال های آهن جلوگیری میکند و همین امر باعث سختی بیشتر فولاد از آهن میشود. تغییر در عوامل سفت کننده باعث تغییر در خواص فولاد میشود که میتوان به استحکام کششی، چکش خاری و … اشاره کرد.

اتم های کربن در مکان های بینابینی شبکه آهن قرار میگیرند که موجب افزایش سختی فولاد میشود. سختی فولاد و شکل پذیری آن رابطه عکس دارد. فولاد های نرم به دلیل داشتن خواص فرو مغناطیسی در ابزار ها و موتور های الکتریکی کاربرد دارد. 

فولاد کم کربن چیست؟

فولاد های نرم یا فولاد های کم کربن، فولاد هایی هستند که تا 0.2% کربن دارند. این فولاد ها اغلب فولاد های مقاوم به حرارت و آتشخوار هستند اما در دسته های دیگر نیز فولاد هایی با کربن پایین یافت میشود. کربن در فولاد مهترین عنصر است و با افزایش کربن سختی فولاد نیز افزایش می یابد.

فولاد ها به سه دسته تقسیم میشوند.

فولاد های کم کربن

فولاد های کربن متوسط

فولاد های پر کربن

تفاوت فولاد های کم کربن و پر کربن

فولاد های کم کربن تا 0.2% کربن دارند اما فولاد های پر کربن از 0.6% شروع میشوند. فولاد های کم کربن یا فولاد های ساده قیمتی ارزان تر دارند و در پروژه های بسیاری مورد استفاده قرار میگیرند. این فولاد ها قابلیت جوشکاری و انعطاف پذیری مناسبی دارند. همچنین فولاد های این دسته از سختی پذیری کمی برخوردار هستند.

این دسته از فولاد ها به دو دسته کم کربن و کربن جزئی نیز تقسیم بندی میشوند که از 0 تا 0.15 کم کربن و از 0.15 تا 0.3 را کربن جزئی میگویند. معروف ترین فولاد این دسته که نزدیک ترین آلیاژ به آهن است فولاد St37 است که کم آلیاز ترین نوع فولاد است و حتی با نام آهن نیز شناخته میشود.

تفاوت فولاد و آهن

تفاوت فولاد و آهن در آلیاژ و عناصریست که به آهن اضافه میشود تا به فولاد تبدیل شود که مهمترین عنصر کربن است.

مزایا فولاد کم کربن

جوشکاری در فولاد های کم کربن مناسب تر از فولاد هایست که کربن بالایی دارند. کربن موجود در فولاد ها هرچه بیشتر شوند انعطاف پذیری کمتر و سختی آن فولاد بیشتر میشود و قابلیت ماشین کاری خوبی دارد.

فولاد های کم کربن

فولاد های مقاوم به حرارت اعم از 1.7380 – 1.7335– 1.7362 – 1.7386

فولاد های اتومات اعم از 1.0736– 1.0715–1.0736

فولاد a36

لوله های آتشخوار

فولاد های کربن جزئی

فولاد هایی که بین 0.15 تا 0.3 درصد هستند جز این دسته قرار میگیرند که میتوان به ورق st37اشاره کرد.

کاربرد فولاد های کم کربن

این فولاد ها در ساختمان سازی و دکوراسیون بسیار مورد استفاده قرار میگیرند.

معرفی فولادهای قالب پلاستیک

در این مقاله قصد داریم به مقایسه و معرفی فولادهای 1.2311، 1.2312، فولاد 1.2738 و فولاد Mo40 بپردازیم. تمامی این فولادها در مصارف قالب پلاستیک مورد استفاده قرار میگیرند. فولاد های 1.2311 و 1.2312 در دسته قالب پلاستیک ها و فولاد های 1.2738 و فولاد Mo40 بسیار مناسب برای قالب ها هستند.

فولاد Mo40

فولاد Mo40 که در دسته فولاد های عملیات حرارتی قرار دارد. چقرمگی خوب این فولاد به دلیل وجود دو عنصر کروم و مولیبدن است. فولاد Mo40 در سه مقطع میلگرد، ورق و لوله موجود است و گاها آن را با نام فولاد کروم مولیبدن نیز معرفی میکنند. Mo40 قابلیت شکل پذیری مناسب دارد و گرما را به خوبی هدایت میکند.

فولاد 1.2738

فولاد 1.2738 از دسته فولاد های قالب پلاستیک است اما به عنوان فولاد گرمکار نیز مورد استفاده قرار میگیرد. این فولاد دو منظوره در قالب های پلاستیک و قالب های تزریق بزرگ مورد استفاده قرار میدهند.

فولاد 1.2312

فولاد 1.2312 نیز از دسته فولاد های قالب پلاستیک و پر کاربرد در صنعت کشورمان است. از این فولاد در قالب های پلاستیک در سایر متوسط و بزرگ و فرآیند پلاستیک مصنوعی مورد استفاده قرار میگیرند. فولاد قالب پلاستیک 2312 را با نام Cmsk نیز میشناسند.

فولاد 1.2311

فولاد P20 یا 1.2311 از دیگر فولاد های این دسته است که مانند سایرین پر استفاده نیست.

تفاوت خصوصیات فولاد های قالب پلاستیک

این نوع فولاد ها دارای خواص مکانیکی و فیزیکی هستند که در این قسمت به برخی از آنها میپردازیم.

فولاد Mo40: قابلیت جوشکاری و شکل پذیری مناسب و همچنین استحکام کششی بالا

فولاد 1.2738: قابلیت صیقل پذیری مناسب

فولاد 1.2311: قابلیت ماشین کاری و پولیش پذیری خوب

فولاد 1.2312: قابلیت ماشین کاری و پولیش پذیری عالی

اصطلاحات تخصصی فولاد و آلیاژها

عملیات حرارتی

به مراحلی گفته می شود که در جریان آن قطعه کار یا بخشی از آن تحت شرایط زمانی – دمایی و در صورت لزوم تحت تاثیرات فیزیکی و یا شیمیایی قرار گرفته، تا در قطعه کار خواصی ایجاد گردد که برای مراحل ماشین کاری بعدی و یا برای اهداف کاربردی آن ضروری می باشند.

اصطلاح عملیات حرارتی یک واژه دقیق و معین نبوده و نباید با واژه هایی چون شکل دادن گرم و تغییر شکل گرم فلزات اشتباه شود.

کربن زدایی ناقص

نوعی فرآیند کربن زدایی فولاد است که کاهش کربن را بطور ناقص و نه بطور کامل در پی دارد.

مدت زمان کوئنچ

محدوده زمانی از آعاز تا پایان یک مرحله کوئنچ. در اصطلاح کارگاهی، مدت زمان کوئنچ عبارت است از هنگام فروبردن قطعه کار در ماده خنک کن تا پایان بیرون آوردن آن.

کوئنچ کردن

خنک کردن قطعه کار با سرعتی بیش تر از خنک شدن آن در هوا. خنک کردن فولادهای آستنیتی از دمای بالا به منظور ایجاد یک ساختار کریستالی آستنیتی با چقرمگی مناسب را حتی اگر در هوا صورت گیرد نیز کوئنچ کردن می نامند.

ماده کوئنچ

ماده است که عمل کوئنچ روی آن صورت می گیرد.

دمای کوئنچ

دمایی است که در آن عملیات کوئنچ صورت می گیرد.

حداکثر سختی پذیری

حداکثر سختی پذیری ایجاد شده در قطعه پس از مرحله سختکاری (تحت شرایط اعمال شده). سختی پذیری در درجه اول به میزان کربن موجود در آستنیت که به صورت محلول جامد می باشد بستگی دارد. مثلا سختی حاصله پس از برش با گاز و یا جوشکاری که به صورت ناخواسته حاصل می شود، جزو سختی ماکزیمم به شمار می رود.

حداکثر قابلیت سختی پذیری

حداکثر سختی قابل دستیابی قطعه کار تحت شرایط بهینه.

آلیاژ چیست و چه انواعی دارد؟

تعریف آلیاژ

آلیاژ چیست؟ آلیاژ مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی یا غیرفلزی است.

بیشتر بخوانید:

عملیات حرارتی چیست؟

هدف از ساخت آلیاژ چیست؟

هدف از آلیاژ سازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و… ا‌ست. فلزات خالص معمولا برای استفاده های عملی مناسب نیستند. برخی از خواص فلزات مانند دوام، سختی و… را می توان با اضافه کردن یک یا چند فلز دیگر به آن و تولید آلیاژ، بهبود بخشید. به طور کلی آلیاژ ها بسیار مفیدتر از مواد اولیه تشکیل دهنده شان هستند. به طور مثال آلومینیوم خالص یک فلز سبک با مقاومت نه چندان بالایی می باشد، اما با افزودن مس و منیزیم به آن و تولید یک آلیاژ جدید از این 3  ماده، آلیاژی با استحکام به مراتب بالاتر از تک تک فلزات قبل به وجود می آید. آلیاژ های آلومینیوم به دلیل وزن پایین و استحکام بالایشان، در صنایع هواپیما سازی، فضاپیما و موشک سازی و همچنین ساخت وسایل نقلیه کاربرد های فراوانی را دارا می باشند. برنج آلیاژی است که از مخلوط مس و روی مذاب و برنز آلیاژی است که از مخلوط مس و قلع مذاب بدست می آید.

آلیاژ ها همیشه از ترکیب دو یا چند فلز به وجود نمی آیند، بلکه می توان از ترکیب یک یا چند فلز با یک یا چند غیر فلز، آلیاژهایی مقاوم با استحکام بالا به وجود آورد. فولاد یکی از معروف ترین آلیاژ هایی است که از ترکیب آهن که یک فلز بوده، با کربن که یک ماده غیر فلزی می باشد، به وجود می آید. اصطلاح فولاد برای آلیاژ های آهن که بین 0/025 تا حدود ۲ درصد کربن دارند بکار می‌رود. فولادهای آلیاژی غالبا با فلزهای دیگری نیز همراهند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد. فولاد های آلیاژی با افزودن فلز کُرُم به آنها تبدیل به فولاد زنگ نزن می شوند. فولاد های آلیاژی با توجه به درصد کربن استفاده شده در آن ها و استحکامشان در مواد و صنایع بسیاری کاربرد های فراوانی را دارا می باشند، از ساخت کارد و چنگال گرفته تا ساخت سیم و لوله و همچنین استفاده در صنایع ساختمان سازی، پل سازی و… .

انواع آلیاژ ها

آلیاژ ها را با توجه به فلز استفاده شده در آن به دو دسته آلیاژ های آهنی و آلیاژ های غیر آهنی تقسیم بندی می کنند.

آلیاژ های آهنی

آلیاژ های آهنی آلیاژ هایی هستند که فلز پایه در آن ها آهن می باشد که فولاد از مهم ترین و معروف ترین نوع آلیاژ های فلزی است.

آلیاژ های غیر آهنی

آلیاژ های غیرآهنی آلیاژ هایی هستند که فلز پایه در آنها فلزی غیر از آهن بوده مانند مفرغ، برنج و… . امروزه بیشتر فلزات مورد استفاده ما به صورت آلیاژ می باشند و به ندرت اتفاق می افتد که از فلزات به صورت خالص در مواد مصرفی استفاده شود. حتی فلزات گرانبهایی مانند طلا و نقره را نیز به صورت آلیاژ درآورده و مورد استفاده قرار می دهند. اضافه کردن فلزات ارزان قیمت به طلا و نقره نه تنها از ارزش آنها نمی کاهد، بلکه ویژگی های بهتری از جمله مقاومت در برابر سایش به آنها اضافه می کند.

آلیاژ مس و روی (برنج)

برنج ها آلیاژ های مس و روی می باشند که براساس تغییرات ترکیبی ورنگ ظاهری به برنج زرد، برنج قرمز، برنج سرب، برنج سیلیسیم، برنج قلع و برنج های نیکلی(ور شو) تقسیم بندی می شوند.

برنج ها یا همان آلیاژ های مس و روی از نقطه نظر شبکه محلول های جامد مس و روی دارای خواص زیر می باشند:

الف) محلول جامد آلفا:

این شبکه در سرما چکش خوار می باشد ولی چکش خواری آن در گرما منوط به نداشتن سرب در آلیاژ است (به دلیل تشکیل سرب مایع در گرما).

ب) محلول جامد بتا:

در این شبکه وجود سرب کمتر مزاحم می باشد وشبکه خاصیت چکش خواری خود را در گرما حفظ می کند.

ج) محلول جامد گاما:

این شبکه سخت و شکننده است و خواص عمومی شبکه گاما را دارد.

اگر مقدار فلز روی از ۵۰% کمتر ابشد آلیاژ در ناحیه بتا بوده وبرای به وجود آمدن شبکه گاما باید مقدار فلز روی از ۵۰% تجاوز کند. به همین دلیل مقدار فلز روی در برنج ها همواره کمتر از ۴۷% است ورنگ برنج به مقدار روی بستگی دارد.

اگر برنج تنها از محلول جامد آلفا تشکیل شده باشد در این صورت خواص مکانیکی با افزایش فلزروی بالا می رود سپس با افزایش بیش از حد روی دوباره کاهش می یابد. اگر برنج از شبکه  آلفا و بتا تشکیل شده باشد مقدار درصد تغییر شکل به کم شدن ادامه می دهد در حالیکه سختی پیوسته زیاد می شود.

آلیاژ چیست؟

در جدول زیر برخی از آلیاژ های پر کاربرد و نوع و کاربرد های آن ها را ملاحظه می کنید:

جدول آلیاژ ها

معرفی فولاد فنر

فولادهای فنر دسته ای از فولادهای آلیاژی می باشند که در آنها از عناصر سیلیسیوم، منگنز، کروم، وانادیوم و مولیبدن استفاده شده است. فولاد های فنر همانگونه که از اسمشان پیداست، دارای خاصیت ارتجاعی خوبی نسبت به دیگر فولاد ها می باشند. وجود عنصر سیلیسیوم در فولاد فنر باعث خاصیت الاستیسیته خوب و همچنین وجود عنصر کروم در فولاد فنر، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد. فولاد های فنر به دلیل خاصیت الاستیسیته و ارتجاعی که از خود نشان می دهند، در بارگذاری های کنترل شده، تغییر شکل دائمی نداده و به حالت اولیه خود بازمی گردند. در این مقاله به معرفی انواع فولاد فنر از لحاظ ترکیب شیمیایی و انواع فولاد فنر موجود در بازار می پردازیم.

دسته بندی انواع فولادهای فنر

فولادهای فنر از لحاظ ترکیب شیمیایی به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

• فولاد فنر پر کربن

این نوع از فولاد فنر در کاربردهایی که به تحمل بار و درجه حرارت بالا نیاز نمی باشد، مورد استفاده قرار می گیرند و دارای قیمتی ارزان تر نسبت به سایر فولادهای فنر می باشند.

• فولاد فنر آلیاژی

این نوع از فولادهای فنر در مواقعی که به مقاومت در برابر تنشها و بارگذاری های زیاد نیاز است، کاربرد دارند اما از لحاظ مقاومت به درجه حرارت، کاربرد چندانی ندارند.

• فولاد فنر زنگ نزن

این نوع از فولادهای فنر در کاربردهایی که نیاز به مقاومت به خوردگی و  تحمل دمای بالاتر از ۲۸۰ درجه سانتیگراد است، مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع فولادهای فنر موجود در بازار

فولاد فنر ck75

فولاد فنر ck75 یکی از فولاد های فنریست که برای تولید فنر با دقت ابعادی و کیفیت سطح بالا به کار می رود.

فولاد فنر ck67

فولاد فنر ck67 دارای استحکام کششی و خاصیت ضد سایش مناسبی بوده و  از آنها در نوارهای فولادی نورد سرد شده برای فنرهای با دقت ابعادی بالا و سطوح با کیفیت بالا استفاده می شود.

فولاد فنر 1.8159

این فولاد که با نام فولاد 51CrV4 نیز به کار می رود، برای تولید فنرهای چندلایه، مارپیچ، تخت و میله ای تحت پیچش به کار می رود.

فولاد فنر 1.7103

از کاربردهای فولاد فنر 7103 می توان به استفاده از آنها در فنرهای چند لایه ای، ماپیچ، تخت و میله ای تحت پیچش اشاره کرد.

فولاد فنر 1.7701

این فولاد در صنعت خودرو – قطعات و ماشین آلات و موتورها و فنرهای چرخشی مورد استفاده قرار می گیرد.

فولاد فنر 1.8161

فولاد فنر 8161 در قطعات نیرو محرکه، چرخ دنده ها و اجزای مقاوم در برابر سایش دارای کاربرد می باشد.

فولاد فنر 70cr2

این فولاد در صنعت مس(خورد کن)، ساچمه های یاتاقان ها و بلبرینگ ها و… دارای کاربرد می باشد.

فولاد فنر 1.7176

خصوصیات فولاد 7176 را می توان تنش پذیری خیلی خوب، خاصیت شکل پذیری خوب, خاصیت الاستیسیته خوب, مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش نام برد.

فولاد فنر 1.7117

این فولاد در کاربردهایی چون فنرهای اتومبیل، ماردون و… استفاده می شود.

فولاد ابزار، خواص و خصوصیات آنها

فولاد ابزار به دسته ای از فولادهای کربنی و آلیاژی گفته می‌شود که برای ساخت ابزار و قالب مناسب هستند. این خواص شامل سختی، مقاومت به سایش و مقاومت به تغییرشکل و دفورمه شدن و قابلیت حفظ لبه برش دهنده در دماهای بالا است. در نتیجه فولادهای ابزاری برای شکل دهی به سایر مواد مناسب هستند.

انتخاب فولاد ابزار به کاربرد ابزار بستگی دارد. سختی پذیری، مقاومت سایشی و درجه حساسیت در مقابل انقباض و مقاومت در مقابل درجه حرارت بازپخت از جمله خواص مهم برای فولاد ابزار هستند. انقباض در اغلب فولاد ها می تواند در حین عملیات سخت کردن صورت گیرد. اما فولاد هایی وجود دارد که این انقباض در آنها به اندازه ای جزیی است که ابعاد قطعه قبل از عملیات سخت کردن می تواند همان اندازه ابعاد نهایی در نظر گرفته شود. از چنین فولاد های بدون انقباض می توان برای تولید قطعات پرسی پیچیده استفاده کرد.

تولید فولادهای ابزار

به منظور تولید فولادهای ابزار تمیز و عاری از ناخالصی های غیرفلزی، امروزه اغلب از کوره های قوس الکتریکی استفاده می شود. همچنین با تغییر شکل گرم خاص و عملیات سطحی ویژه از ظاهر گشتن عیوب داخلی و خارجی جلوگیری خواهد شد، به طوری که از این طریق در عملیات حرارتی ابزار پیچیده، خطر ایجاد ترک را بتوان به شدت کاهش داد.

عملیات حرارتی اغلب فولاد های ابزار، که در درجه حرارت های معمولی انجام می گیرد، تفاوت عمده ای با عملیات حرارتی ذکر شده در فولاد های غیرآلیاژی و کم آلیاژی ندارد. اما با این وجود به دلیل امکان ظاهر شدن تردی حرارتی در فولادهای ابزار، عملیات حرارتی باید با دقت فراوانی انجام گیرد. فولادهای ابزار سریع سرد شده باید در درجه حرارت های نسبتا پایینی تحت عملیات بازپخت قرار گیرند، زیرا در غیر این صورت سختی به دست آمده کاهش قابل ملاحظه ای می یابد ولی در عوض سفتی به اندازه قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. بیش از هزاران نوع فولاد ابزار مختلف وجود دارد که از آنها تعداد معدودی دارای خواص اشاره شده در جدول زیر می باشند.

جدول نوع، خواص و کاربردهای فولادهای ابزار

فولاد های ابزار تندبر

یک گروه خاص از فولاد های ابزار فولادهای تندبر یا خشکه هوایی هستند. فولاد های تندبر (خوش تراش) هستند که علاوه بر سختی بالا دارای مقاومت فوق العاده بالایی در مقابل درجه حرارت بازپخت نیز می باشند. این فولاد ها در ابزار ماشین های تراش، فرز و مته به کار می روند و می توانند سختی و توان برشی خود را تا دمای حدود 600 درجه سانتیگراد به طور کامل حفظ کنند. برای دست یافتن به مقاومت در مقابل دمای بازپخت در فولادهای پر آلیاژی باید عملیات حرارتی ویژه ای بر روی آنها انجام گیرد.

درجه حرارت لازم برای آستنیتی کردن فولاد تندبر حدود 1300 درجه سانتیگراد است. بدین جهت قبل از اینکه ابزار در داخل کوره ای که دارای درجه حرارت بالاست گرم شود، معمولا تا حدود 800 درجه سانتیگراد پیش گرم می شود و پس از آستنیتی شدن اغلب در وان هایی حاوی روغن یا نمک محلول و یا در هوای معمولی سریع سرد می شود. برای جلوگیری از ترک برداشتن (در اثر سختی بالا) باید اینگونه فولادهای ابزار بلافاصله بعد از سریع خنک کردن در دمای حدود 100 درجه سانتیگراد تحت عمل بازپخت قرار گیرند.

فولاد ابزار گرمکار و سردکار یا به عبارتی فولادهای آبدهی شده

فولادهای ابزار فولادهای کربنی یا آلیاژی هستند که دارای قدرت سخت شدن (آبدارشدن) و بازپخت(آنیلینگ: فرایندی ک باعث تغییر خواص ماده مثل سختی شکل پذیری) را دارند. بعضی خواص این فولادهای ابزارمقاومت به سایش، سختی بالا، مقاومت گرمایی  خوبی دارا می باشد. دسته بندی فولاد های ابزار شامل فولاد ابزار سردکار(در روغن سرد شده)، فولاد ابزار گرمکار(نوع تنگستن دار، مولیبدن دار و کروم دار)، فولاد ابزار تندبر(تنگستن دار و مولیبدن دار)، فولاد ابزار مقاوم به شوک و ابزار با کاربردخاص(کم آلیاژ و ابزر قالب)و فولاد ابزار سخت شده در آب.

فولاد ابزار سردکار

فولادهای ابزار کربن – پر کرم ابتدا در سال 1915 در آمریکا و برای جایگزین فولادهای ابزار تندبر ساخته شد. از آنجا که این فولادها در برش با سرعت های زیاد سختی کافی ندارند و ترد هستند در نتیجه کاربرد محدودی دارند، اما بخاطر مقاومت سایش زیاد برای قالب های سردکار مفید می باشند. این دسته از فولادها به علت اینکه کرم زیادی دارند، به اکسایش در دمای بالا مقاوم اند و نیز پس از سخت شدن و صیقل خوردن در برابرزنگ زدگی مقاومت خوبی دارند.

فولادهای ابزارسردکار فولادهایی هستند که آبدهی می شوند حال در روغن یا هوا و نوع دیگر آن  پرکربن و پر کروم است. نوع آب دهی شده در روغن از پر کاربردترین فولادهای ابزار است. این فولادها دارای خواصی همچون سختی زیاد در حالت آبدهی شده، سختی پذیری زیاد از دماهای کم آبدهی، نداشتن ترک در مقاطع آبدهی شده و نگهداری لبه های تیز در ابزار برشی است. اما این فولادها برای برش با سرعت بالا و یا کارگرم مناسب نیستند. فولاد آبدهی شده در روغن از لحاظ ریز ساختاری یکی از فولاد های ابزاری پرکاربرد است که منگنز کروم و تنگستن بالا در آن  باعث افزایش سختی پذیری میشود در نتیجه به آبدهی در آب نیاز نیست.

مورد دوم فولاد ابزار سردکار(در هوا) این نوع سردکار برای قالبهای پیچیده استفاده می شودچون تغییر ابعاد این فولادها پس از سخت کردن و بازپخت حدود 40 درصد تغییر ابعاد، در فولادهای ابزار منگنزی است که در روغن آبدهی شده است. پس می توان گفت سردکاری در هوا برای ابزاری بکار می رود که چقرمگی از مقاومت سایشی مهمتر است. حلالیت کرم، مولیبدن و وانادیم در آستنیت(جامد بین نشینی کربن در آهن گاما) سختی پذیری زیادی در این آلیاژها می شود.

تجارت آلیاژ پیشرو متخصص در امر تامین فلزات و آلیاژها از جمله فولادهای ابزار می باشد. برای اطلاع بیشتر از موجودی  و قیمت انواع فولاد های آلیاژی با کارشناسان ما در واحد فروش شرکت در تماس باشید.