مقدمه
فولاد یکی از مهم‌ترین مصالح و مواد مهندسی در جهان امروز است. این آلیاژ آهنی، که نقش اساسی در توسعه صنعت، عمران، حمل‌ونقل و فناوری دارد، به دلیل خواص مکانیکی مطلوب، قیمت مناسب و قابلیت بازیافت بالا، به عنوان «ستون فقرات تمدن صنعتی» شناخته می‌شود. تخمین زده می‌شود بیش از ۹۰٪ فلزات مصرفی جهان را فولاد تشکیل می‌دهد. از آسمان‌خراش‌ها تا خودروها، از ابزار جراحی تا کشتی‌های عظیم، همگی به نوعی از فولاد وابسته‌اند.
آخرین بروز رسانی: 1404/07/29 | زمان تقریبی مطالعه: 6 دقیقه
مقاله: فورج | شناخت و بررسی انواع روش های آهنگری
ترکیب شیمیایی فولاد
فـولاد آلیاژی است از آهن (Fe) و کربن (C)، که مقدار کربن آن معمولاً بین ۰٫۰۲ تا ۲٫۱ درصد وزنی متغیر است. کربن عنصر اصلی آلیاژی در فولاد است که با تغییر مقدار آن، خواص فـولاد تغییر می‌کند.
علاوه بر کربن، عناصر دیگری مانند منگنز (Mn)، سیلیسیم (Si)، کروم (Cr)، نیکل (Ni)، مولیبدن (Mo)، وانادیم (V) و تنگستن (W) به منظور بهبود ویژگی‌هایی نظیر مقاومت به خوردگی، سختی، استحکام و چقرمگی به فولاد افزوده می‌شوند.
تاریخچه فولاد
تاریخ استفاده از فـولاد به بیش از ۴۰۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. در ابتدا، آهن خالص از سنگ معدن استخراج می‌شد و سپس با افزودن کربن، فولاد تولید می‌گردید.
در قرن نوزدهم، با اختراع فرایند بسمر (Bessemer Process) در سال ۱۸۵۶، تولید انبوه فـولاد برای نخستین‌بار ممکن شد. پس از آن، روش‌های کوره باز (Open-hearth)، کوره اکسیژنی پایه (BOF) و کوره قوس الکتریکی (EAF) توسعه یافتند که امروزه نیز از مهم‌ترین روش‌های تولید فولاد محسوب می‌شوند.
فرایند تولید فولاد
فـرایند تولید فولـاد به طور کلی شامل مراحل زیر است:
استخراج سنگ‌آهن: سنگ‌آهن از معادن استخراج و خرد می‌شود.
احیا و ذوب: در کوره بلند (Blast Furnace)، سنگ‌آهن همراه با آهک حرارت داده می‌شود تا آهن مذاب به دست آید.
تبدیل آهن به فولاد: در این مرحله، درصد کربن و ناخالصی‌ها با استفاده از اکسیژن کنترل می‌شود تا فولاد با ترکیب موردنظر حاصل گردد.
ریخته‌گری و شکل‌دهی: فـولاد مذاب به شکل شمش، بیلت (Billet)، بلوم (Bloom) یا تختال (Slab) ریخته‌گری می‌شود و سپس توسط نورد گرم یا سرد به شکل‌های نهایی مانند ورق، میلگرد یا پروفیل در می‌آید.
انواع فولاد
فـولادها را می‌توان بر اساس ترکیب شیمیایی، کاربرد یا ساختار بلوری تقسیم‌بندی کرد.
1. فولادهای کربنی (Carbon Steels)
کم‌کربن (۰٫۰۲–۰٫۳٪): نرم و قابل جوشکاری، در بدنه خودروها و سازه‌ها.
متوسط‌کربن (۰٫۳–۰٫۶٪): مقاوم‌تر، در قطعات ماشین‌آلات.
پرکربن (۰٫۶–۱٫۴٪): سخت، در تیغه‌ها و فنرها.
2. فولادهای آلیاژی (Alloy Steels)
کم‌کربن (۰٫۰۲–۰٫۳٪): نرم و قابل جوشکاری، در بدنه خودروها و سازه‌ها.
متوسط‌کربن (۰٫۳–۰٫۶٪): مقاوم‌تر، در قطعات ماشین‌آلات.
پرکربن (۰٫۶–۱٫۴٪): سخت، در تیغه‌ها و فنرها.
3. فولاد زنگ‌نزن (Stainless Steel)
فولاد زنگ‌نزن نوعی فولاد آلیاژی است که حداقل ۱۰٫۵٪ کروم دارد. وجود کروم باعث تشکیل لایه‌ای نازک از اکسید کروم روی سطح فلز می‌شود که آن را در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی مقاوم می‌کند.
انواع اصلی فولاد زنگ‌نزن عبارت‌اند از:
آستنیتی (Austenitic) – مانند گریدهای ۳۰۴ و ۳۱۶
غیرمغناطیسی، دارای مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی، و قابلیت شکل‌دهی بالا.فریتی (Ferritic)
مغناطیسی، با مقاومت متوسط در برابر خوردگی، و چقرمگی کمتر نسبت به نوع آستنیتی.مارتنزیتی (Martensitic)
سخت، مغناطیسی، قابل عملیات حرارتی، و مناسب برای ساخت ابزارهای برشی و تیغه‌ها.
4. فولاد ابزار (Tool Steel)
حاوی حداقل ۱۰٫۵٪ کروم است و در برابر خوردگی مقاوم می‌باشد.
آستنیتی (مثل نوع ۳۰۴ و ۳۱۶): غیرمغناطیسی، مقاوم به خوردگی.
فریتی: مغناطیسی، مقاومت متوسط.
مارتنزیتی: سخت و قابل عملیات حرارتی.
5. فولاد ساختمانی (Structural Steel)
دارای استحکام بالا و قابلیت جوشکاری خوب، مورد استفاده در پل‌ها، ساختمان‌ها و اسکلت‌های فلزی.
خواص فولاد
ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی فولاد را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:
| نوع خاصیت | توضیح |
| چگالی | حدود 7.85 g/cm³ |
| نقطه ذوب | حدود 1370–1500°C |
| استحکام کششی | بین 400 تا 2000 مگاپاسکال |
| سختی | قابل تغییر با عملیات حرارتی |
| قابلیت شکل‌دهی | بالا در دماهای مناسب |
| مقاومت به خوردگی | قابل افزایش با افزودن کروم و نیکل |
کاربردهای فولاد
فولاد تقریباً در تمام بخش‌های صنعتی استفاده می‌شود:
ساختمان و عمران: تیرآهن، میلگرد، ستون‌ها و پل‌ها
خودروسازی: بدنه، شاسی، قطعات موتور
صنایع نفت و گاز: لوله‌های انتقال، مخازن
ابزارسازی: تیغه‌ها، قالب‌ها، مته‌ها
صنایع خانگی: لوازم آشپزخانه، سینک‌ها، یخچال‌ها
حمل‌ونقل دریایی و هوایی: کشتی‌ها، قطعات هواپیما
مزایا و معایب فولاد
مزایا
استحکام و دوام بالا
قابلیت بازیافت کامل
تنوع زیاد در خواص
قیمت مناسب نسبت به عملکرد
معایب
خوردگی در برابر رطوبت (در فولادهای معمولی)
وزن زیاد نسبت به آلومینیوم یا مواد پلیمری
هزینه انرژی بالا در تولید
سخن پایانی
فولاد، ماده‌ای استراتژیک و زیربنایی در دنیای مدرن محسوب می‌شود. پیشرفت فناوری‌های جدید مانند فولادهای سبک با استحکام بالا (AHSS) و فولادهای هوشمند، آینده‌ای نو برای این آلیاژ رقم زده‌اند. به دلیل قابلیت بازیافت، مقاومت و تنوع بالا، فولاد همچنان یکی از مهم‌ترین مصالح قرن ۲۱ و پس از آن باقی خواهد ماند.
کارخانه (واحد فروش):
| شماره تماس | ایمیل |
|---|---|
| 058-37217753-5 | sales@azinforge.com |
تهران (واحد فروش):
| شماره تماس | ایمیل |
|---|---|
| 021-4444-3106 | commercial@azinforge.com |
مشهد (واحد فروش):
| شماره تماس | ایمیل |
|---|---|
| 051-3759-7237 | commercial2@azinforge.com |
شرکت آذین فورج را در شبکه اجتماعی LinkedIn دنبال کنید و به آخرین تحولات و پروژه‌های ما در حوزه فورج و طراحی صنعتی دسترسی داشته باشید. این فرصت را از دست ندهید و با ما در این شبکه اجتماعی متصل شوید.
