بررسی سختی انواع ورق استیل

ورق های استیل مارتنزیتی که بر پایه کروم ساخته شده اند، این ورق های استیل حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن بوده که مقادیر بیشتر کربن به آنها اجازه می دهد تا مانند فولادهای کربنی و کم آلیاژ سخت شوند.

مقدمه:
در متالورژی، ورق استیل یک آلیاژ فولادی با حداقل 10.5 درصد کروم و سایر عناصر آلیاژی و حداکثر 1.2 درصد کربن بر حسب جرم است. ورق های استیل، همچنین به عنوان فولادهای inox از واژه فرانسوی inoxydable (غیر اکسید شونده) شناخته می شوند. این فلزات آلیاژهای فولادی هستند که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی خود بسیار شناخته شده هستند، که با افزایش محتوای کروم مقاومت به خوردگی آنها افزایش می یابد. مقاومت در برابر خوردگی نیز ممکن است با افزودن نیکل و مولیبدن افزایش یابد. مقاومت این آلیاژهای فلزی در برابر اثرات شیمیایی عوامل خورنده و بر اساس غیرفعال سازی است. برای اینکه غیرفعال شدن اتفاق بیفتد و پایدار بماند، آلیاژ Fe-Cr باید دارای حداقل مقدار کروم حدود 10.5 درصد وزنی باشد تا فعل و انفعال شیمیایی جهت تشکیل لایه اکسیدکروم رخ دهد و در کمتر از آن غیرممکن است. کروم می تواند به عنوان یک عنصر سخت کننده استفاده شود و اغلب با یک عنصر سخت کننده مانند نیکل برای ایجاد خواص مکانیکی برتر استفاده می شود.

 

ورق های استیل سخت شده:

1- ورق های استیل مارتنزیتی:

ورق های استیل مارتنزیتی شبیه به فولادهای فریتی هستند که بر پایه کروم ساخته شده اند، اما سطح کربن بالاتری تا 1٪ دارند. آنها گاهی اوقات به عنوان ورق های استیل مارتنزیتی کم کربن و با کربن بالا طبقه بندی می شوند. این ورق های استیل حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن بوده ولی نیکل موجود در آن بسیار محدود است. مقادیر بیشتر کربن به آنها اجازه می دهد تا مانند فولادهای کربنی و کم آلیاژ سخت شوند. آنها مقاومت به خوردگی متوسطی دارند، اما سخت، قوی و کمی شکننده در نظر گرفته می شوند. آنها مغناطیسی هستند و برخلاف ورق استیل آستنیتی می توانند با استفاده از روش بازرسی ذرات مغناطیسی به طور غیرمخرب آزمایش شوند. یک ورق استیل مارتنزیتی معمولی AISI 440C است که حاوی 16 تا 18 درصد کروم و 0.95 تا 1.2 درصد کربن است.

ورق استیل درجه 440C در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرد: 

بلوک گیج، کارد و چنگال، بلبرینگ، قالب و چاقو. 

همانطور که ذکر شد، ورق های استیل مارتنزیتی را می‌توان از طریق روش‌های مختلف پیری عملیات حرارتی کرد و آنرا سخت یا نرم نمود. 

2- ورق های استیل رسوب سخت شده (PH):

ورق های استیل PH (رسوبی-سختی) حاوی حدود 17 درصد کروم و 4 درصد نیکل هستند. این فولادها می توانند از طریق افزودن آلومینیوم، تیتانیوم، نیوبیم، وانادیم و یا نیتروژن استحکام بسیار بالایی داشته باشند که در طی فرآیند عملیات حرارتی که پیری حرارتی نامیده می شود، رسوبات بین فلزی منسجم را تشکیل می دهند. همانطور که رسوبات منسجم در سراسر ریزساختار تشکیل می شوند، شبکه کریستالی را تحت فشار قرار می دهند و مانع حرکت نابجایی ها یا نقص در شبکه کریستالی می گردند. از آنجایی که نابجایی ها اغلب حامل های غالب پلاستیسیته هستند، این امر باعث سخت شدن مواد می شود. به عنوان مثال، ورق استیل سخت شده با روش رسوب سختی 17-4 PH (AISI 630) دارای ریزساختار اولیه آستنیت یا مارتنزیت است.

گریدهای آستنیتی از طریق عملیات حرارتی (مثلاً از طریق عملیات حرارتی در حدود 1040 درجه سانتیگراد و به دنبال آن سرد کردن) قبل از انجام رسوب سختی به گریدهای مارتنزیتی تبدیل می شوند. عملیات پیری بعدی در حدود 475 درجه سانتی گراد، فازهای Nb و غنی از مس را رسوب می دهد که استحکام را تا بالاتر از 1000 مگاپاسکال افزایش می دهد. با این حال، برخلاف آلیاژهای آستنیتی، عملیات حرارتی فولادهای PH را تا سطوح بالاتر از آلیاژهای مارتنزیتی تقویت می کند. ورق های استیل رسوب سخت شده توسط سری 600 AISI مشخص شده اند.

از بین تمام گریدهای ورق استیل موجود، آنها به طور کلی بیشترین ترکیبی از استحکام بالا را همراه با چقرمگی عالی و مقاومت در برابر خوردگی ارائه می دهند. آنها به اندازه گریدهای آستنیتی در برابر خوردگی مقاوم هستند. کاربردهای متداول آنها در هوافضا و برخی دیگر از صنایع با تکنولوژی بالا است.

سختی ورق های استیل:

در علم مواد، سختی توانایی مقاومت در برابر فرورفتگی سطح (تغییر شکل پلاستیک موضعی) و خراش است. سختی احتمالاً بدترین ویژگی ماده است زیرا ممکن است نشان دهنده مقاومت در برابر خراش، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر فرورفتگی یا حتی مقاومت در برابر شکل دادن یا تغییر شکل موضعی پلاستیک باشد. سختی از نقطه نظر مهندسی مهم است زیرا مقاومت در برابر سایش ناشی از اصطکاک یا فرسایش بخار، روغن و آب به طور کلی با سختی افزایش می یابد.

در ذیل به بیان سختی برخی از انواع ورق استیل پرداخته شده است:

• سختی برینل ورق استیل 304 تقریبا 201 مگاپاسکال است.
• سختی برینل ورق استیل فریتی گرید 430 تقریباً 180 مگاپاسکال است.
• سختی برینل ورق استیل مارتنزیتی گرید 440C تقریباً 270 مگاپاسکال است.
• سختی برینل ورق های استیل دوبلکس SAF 2205 تقریباً 217 مگاپاسکال است.
• سختی برینل فولادهای رسوب سخت شده 17-4PH تقریباً 353 مگاپاسکال است.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 .

کاربردهای تکنیکی ورق استیل: بخش اول

تغییر محتوای کروم و افزودن عناصر دیگر مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیم، خواص مکانیکی و فیزیکی ورق استیل را تغییر می‌دهد. این منجر به صدها گرید مختلف ورق استیل می شود که توسط طیف وسیعی از استانداردهای ملی و بین المللی پوشش داده شده است.

مقدمه:

نام ورق استیل انواع فولادهای مقاوم در برابر خوردگی که حاوی عناصر آلیاژی مربوط جهت افزایش مقاومت به خوردگی هستند را پوشش می دهد. تغییر محتوای کروم و افزودن عناصر دیگر مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیم، خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد را تغییر می‌دهد. این منجر به صدها گرید مختلف ورق استیل می شود که توسط طیف وسیعی از استانداردهای ملی و بین المللی پوشش داده شده است.

خانواده گریدهای ورق استیل:

هر یک از گریدها در یکی از پنج خانواده ورق استیل گروه بندی می شوند. این خانواده ها به دلیل ریزساختار متالورژیکی آنها نامگذاری شده اند که شامل پنج گروه آستنیتی، فریتی، دوبلکس، مارتنزیتی و رسوب سخت شده هستند.

ورق های استیل فریتی:

عدم وجود عناصر آلیاژی دیگر به این معنی است که ورق استیل فریتی به عنوان فولادهای کروم ساده شناخته می شود. آنها دارای محتوای کروم بین 12 تا 18 درصد هستند. محتوای کربن در ورق استیل فریتی بسیار کم است، همین امر باعث گردیده تا دارای خواص زیر باشد:

• مقاومت خوردگی متوسطی داشته باشد
• در برابر خوردگی تنشی حساس نیستند
• مغناطیسی هستند
• با عملیات حرارتی سخت نمی شود
• همیشه در شرایط آنیل شده استفاده می شوند
• دارای جوش پذیری ضعیف برای اکثر گریدها باشند

گریدهای فریتی متداول شامل ورق استیل اختصاصی 430 و ارزان ترین ورق استیل، ورق استیل درجه 409 است. ورق استیل 409 به دلیل ترکیبی از قیمت پایین، مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری عالی، ماده انتخابی برای اگزوزهای خودرو است.

ورق های استیل آستنیتی:

افزودن نیکل به ورق استیل به مقدار کافی، ریزساختار را به "آستنیت" تغییر می دهد. 70 درصد ورق استیل تولیدی تجاری از نوع آستنیتی است. رایج ترین گرید ورق استیل 304 (1.4301) است. در سطح جهان، 304 بیش از 50 درصد از ورق استیل مصرفی را تشکیل می دهد. نام رایج 304 ورق استیل 8-18 است. این نام به ترکیب متوسط 18٪ کروم و 8٪ نیکل اشاره دارد. گاهی اوقات به طور کلی برای ورق استیل آستنیتی غیر از 304 استفاده می شود، حتی اگر ترکیب واقعی آن بسیار متفاوت باشد.

برخی از ویژگی های ورق استیل آستنیتی عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی عالی
• غیر مغناطیسی در هنگام بازپخت
• با کار سرد سریع مستحکم می شود
• با عملیات حرارتی سخت نمی شود
• شکل پذیر است و به راحتی تغییر شکل داده می شود
• جوش پذیری عالی
• بهداشتی با قابلیت تمیزکاری عالی
• عملکرد خوب در دماهای بالا
• عملکرد عالی در دماهای پایین

به غیر از ورق استیل 304، سایر گریدهای آستنیتی رایج عبارتند از گرید محبوب دریایی، ورق استیل 316 و درجه میله ماشینکاری، ورق استیل 303.

ورق های استیل مارتنزیتی:

اولین ورق استیلی که برای کاربردهای تجاری ساخته شد، ورق استیل مارتنزیتی بود. از این فولادها برای کارد و چنگال استفاده می شد. در مقایسه با سایر ورق های استیل، گروه ضد زنگ مارتنزیتی دارای محتوای کربن نسبتاً بالایی است (0.1 تا 1.2٪). مانند ورق استیل فریتی، آنها فولادهای کرومی ساده هستند که بین 12 تا 18 درصد کروم دارند.

ویژگی های ورق استیل مارتنزیتی عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی متوسط
• قابل عملیات حرارتی
• مغناطیسی
• عدم توانایی در سرد شدن
• جوش پذیری ضعیف

گریدهای مارتنزیتی شامل ورق استیل 420 است که در کاربردهای مهندسی مانند شفت استفاده می شود.  ورق استیل 440 سخت ترین و مقاوم ترین ورق استیل در برابر سایش است.

ورق های استیل دوبلکس:

ورق استیل دوبلکس نام خود را از این واقعیت گرفته است که دارای هر دو ساختار فریتی و آستنیتی هستند. آنها دارای محتوای کروم نسبتاً بالایی بین 18 تا 28٪ می باشند. میزان نیکل در حد متوسط 4.5 تا 8 درصد است. در این سطح، محتوای نیکل برای ایجاد یک ساختار کاملاً آستنیتی بسیار کم است. این منجر به یک ریزساختار دوبلکس حاوی هر دو فاز فریتی و آستنیتی می شود. ورق استیل دوبلکس همچنین دارای 2.5 تا 4٪ مولیبدن است. مزیت اصلی ضد زنگ دوبلکس ترکیبی از خواص به دست آمده از ورق استیل آستنیتی و فریتی است.

ورق استیل دوبلکس دارای خواص زیر است:

• مقاومت در برابر خوردگی عالی
• افزایش مقاومت در برابر حمله کلرید
• مقاومت خوب در برابر ترک خوردگی تنشی
• استحکام کششی و تسلیم بالاتر از درجه آستنیتی یا فریتی
• جوش پذیری خوب
• شکل پذیری خوب

ورق استیل 2205 با مقاومت در برابر خوردگی عالی، در مبدل های حرارتی، مخازن شیمیایی و پالایشگاه ها استفاده می شود.

ورق استیل رسوب سخت شده:

ورق استیل رسوب سخت شده می تواند مارتنزیتی، نیمه آستنیتی یا آستنیتی باشد. آنها خواص ترکیبی مقاومت به خوردگی از گریدهای آستنیتی را با قابلیت عملیات حرارتی درجه های مارتنزیتی ارائه می دهند. گریدهای رسوب سخت شده مانند PH 17-4 (همچنین به عنوان ورق استیل 630 نیز شناخته می شود)، به عنوان میله های تصفیه شده با محلول عرضه می شوند. سپس می توان آنها را قبل از سخت شدن ماشینکاری کرد. فرآیند سخت شدن این ورق یک مرحله ای با دمای پایین پیری است.

ویژگی های ورق استیل رسوب سخت شده عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی خوب تا متوسط
• جوش پذیری خوب
• استحکام بسیار بالا
• مغناطیسی

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 .

انتخاب ورق استیل برای کاربردهای هوافضا، نظامی و سایر کاربردهای حیاتی: بخش اول

انتخاب ورق استیل برای کاربردهای هوافضا، نظامی و سایر کاربردهای حیاتی: بخش اول

ورق های استیل با استحکام بالا و سوپرآلیاژهای مقاوم در برابر پیر شدن، به سرعت مورد توجه طراحان صنایع هوافضا، نظامی و سایر صنایع قرار می‌گیرند که برای برآورده کردن انتظارات عملکرد بالاتر و الزامات نظارتی دقیق با کمترین هزینه چرخه عمر به چالش کشیده می‌شوند.

مقدمه:

ورق های استیل با استحکام بالا و سوپرآلیاژهای مقاوم در برابر پیر شدن به سرعت مورد توجه طراحان صنایع هوافضا، نظامی و سایر صنایع قرار می‌گیرند که برای برآورده کردن انتظارات عملکرد بالاتر و الزامات نظارتی دقیق با کمترین هزینه چرخه عمر به چالش کشیده می‌شوند. این آلیاژهای ویژه عمدتاً ارتقاء ورق های استیل معمولی و فولادهای آلیاژی با استحکام بالا هستند که دیگر قادر به برآورده کردن نیازهای بیشتر در کاربردهای حیاتی نبوده و تعداد و تنوع آنها در حال افزایش است. در این مقاله به بررسی انواع ورق استیل قابل استفاده در صنایع نظامی و استراتژیک و کاربرد آنها پرداخته شده است.

خوردگی:

مقاومت در برابر خوردگی یکی از نگرانی‌های اساسی است زیرا هزینه‌های خوردگی، با تخریب مواد، بیش از آنچه که می توان تصور کرد، همچنان افزایش می‌یابد. طبق یک مطالعه اخیر که توسطCC Technologies Laboratories, Inc برای اداره بزرگراه فدرال (FHWA) انجام شده است، هزینه مستقیم خوردگی در ایالات متحده 279 میلیارد دلار در سال یا 3.2٪ از تولید ناخالص داخلی این کشور است که رقم بسیار درشتی را به خود اختصاص داده است.. اگر هزینه های غیرمستقیم را به مصرف کننده اضافه کنیم، هزینه از نظر دلار و تولید ناخالص داخلی دو برابر می شود.

ورق های استیل معمولی می توانند مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز برای بسیاری از کاربردهای سخت را فراهم کنند، اما به طور فزاینده ای ترکیبی از استحکام، چقرمگی، قابلیت ساخت و تحمل آسیب را ندارند. فولادهای کم آلیاژ استاندارد با استحکام بالا (HSLA) ممکن است استحکام بالایی را برای برخی از کاربردهای دشوار ارائه دهند، اما فاقد مقاومت در برابر خوردگی هستند.

به نظر می رسد تلاش ها برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی فولادهای آلیاژی با استحکام بالا با آبکاری کادمیوم یا سایر ابزارهای محافظت از سطح در حال کاهش است. این ممکن است به دلیل اعتراضات رو به رشد و گسترده نسبت به آبکاری کادمیوم به دلایل زیست محیطی و هزینه های بالای دفع حمام آبکاری باشد. علاوه بر این، بسیاری تشخیص می‌دهند که عملیات سطحی راه‌حلی مناسب و بلند مدت برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی و دستیابی به کمترین هزینه‌های چرخه عمر ممکن نیست.

در هنگام بررسی نیازهای دو صنعت مرتبط، هوافضا و نظامی، می‌توان از ریسک‌های بالا در مواد قدردانی کرد. صنعت هوافضا با داشتن سخت افزار ارابه فرود، مجموعه های بال و سایر اجزای بدنه هواپیما که از ورق های استیل با استحکام بالا ساخته شده اند، باید به عملکرد عالی، ایمنی طولانی مدت، قابلیت اطمینان، دوام و هزینه های کم چرخه عمر دست یابد. 

برای نیروهای مسلح جدیدتر، ارتش جهان به دنبال آلیاژهایی با کارایی بالا است که با تمرکز بر کاهش وزن، به بهبود مقاومت در برابر خوردگی، استحکام بالاتر و در عین حال دستیابی به کمترین هزینه‌های چرخه عمر ممکن، برای هر پلتفرم اصلی در آینده کمک کند. اهداف اصلی در اینجا قابلیت اطمینان و آمادگی همیشگی (به معنی عدم زنگ زدگی فلج کننده ناشی از خوردگی و توانایی حفظ حداکثر عملکرد مکانیکی) است.

ورق های استیل با استحکام بالا:

یک آلیاژ به طور کلی یک ورق استیل با استحکام بالا در نظر گرفته می شود که چندین الزام کلیدی را برآورده کند. اول، باید استحکام کششی نهایی  UTS) 225 ksi1550مگاپاسکال) یا بیشتر و حداقل استحکام تسلیمYS) 200 ksi  1387 مگاپاسکال) داشته باشد. انعطاف پذیری کششی باید خوب باشد و حداقل 10 درصد ازدیاد طول ترجیح داده شود.

برای واجد شرایط بودن بیشتر به عنوان یک ورق استیل با استحکام بالا، این آلیاژ معمولاً چقرمگی شکست را به همان اندازه ضد زنگ نشان می‌دهد. همچنین باید مقاومت خوردگی عمومی مشابه ورق استیل 304، با مقاومت خوب در برابر ترک خوردگی تنشی (SCC) داشته باشد.

شش ورق استیل مارتنزیتی و رسوب سخت شده (PH) تمام الزامات تعریف شده را برآورده می کند. آنها ضد زنگ 15-5 PH، ضد زنگ سفارشی 450، ضد زنگ سفارشی، ضد زنگ معمولی 465 و جدیدترین افزوده، ضد زنگ Custom 475 هستند.
ضد زنگ 15Cr-5Ni دارای استحکام و سختی بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی با قابلیت فورجینگ خوب و چقرمگی عرضی است. یک نوع کاهشی از این آلیاژ (ورق استیل 15Cr-5Ni Project 70) که تمام مشخصات 15Cr-5Ni را برآورده می کند و قابلیت ماشینکاری بهبود یافته ای را ارائه می دهد، برای تولید اقتصادی اجزای ساختاری هواپیما استفاده شده است.

ورق استیل سفارشی 450 مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی 304 را با استحکام متوسط 410 ترکیب می کند و ساخت آن نسبتاً آسان است.

ورق استیل 13Cr-8Ni استحکام و سختی بالا را با سطوح خوبی از مقاومت در برابر خوردگی عمومی و ترک خوردگی ناشی از استرس ترکیب می کند. به طور کلی، این آلیاژ باید در مواردی در نظر گرفته شود که استحکام، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر SCC در فولادی با حداقل جهت از نظر خواص مورد نیاز است.

گرداورنده: سید رحیم کیاحسینی
 .

ورق استیل: تعریف، ترکیب، انواع، درجه ها، ویژگی ها و کاربردها: بخش اول

ورق استیل در درجه اول از فولاد متوسط و کم کربن ساخته شده است. آنها با طیف وسیعی از فلزات آلیاژ می شوند تا خواص حاصل را تغییر دهند. به عنوان مثال، کروم و نیکل مقاومت در برابر خوردگی و سختی بالایی دارند. سایر فلزات چکش خواری، چقرمگی، شکل پذیری، استحکام کششی و برشی و سایر خواص را افزایش می دهند.

مقدمه:

ورق استیل نام عمومی خانواده فولادهایی است که در برابر خوردگی مقاوم هستند و حداقل 10.5 درصد کروم دارند. در اثر این حداقل کروم، یک لایه اکسید کروم روی سطح ایجاد می شود که یک مانع اکسیژن بوده و خود ترمیم شونده است و اکسیداسیون بیشتر را متوقف می کند. زیر 10.5٪ کروم، فیلم اکسید دوام کافی برای خود ترمیم شدن ندارد. ورق های استیل به طور گسترده در اکثر صنایع از جمله ساختمان سازی، دریایی، هوافضا، خودروسازی و کالاهای مصرفی استفاده می شود. این ماده استحکام، دوام و مقاومت بالایی در برابر خوردگی ارائه می دهد و آن را برای بسیاری از اجزای آرایشی و محیطی ایده آل می کند.

ورق استیل در گریدهای طبقه بندی شده بر اساس محتوای آلیاژ آنها عرضه می شود. درجه انتخاب شده برای یک کاربرد به عواملی مانند محیطی که در آن استفاده خواهد شد، استحکام و دوام مورد نیاز و استاندارد زیبایی شناسی مورد نظر بستگی دارد. در این مقاله تعریف ورق استیل، ترکیب، انواع، درجه ها، خواص و کاربردهای آن مورد ارزیابی قرار گرفته است.

ورق استیل چیست؟

ورق استیل در درجه اول از فولاد متوسط و کم کربن ساخته شده است. آنها با طیف وسیعی از فلزات آلیاژ می شوند تا خواص حاصل را تغییر دهند. به عنوان مثال، کروم و نیکل مقاومت در برابر خوردگی و سختی بالایی دارند. سایر فلزات چکش خواری، چقرمگی، شکل پذیری، استحکام کششی و برشی و سایر خواص را افزایش می دهند. ورق های استیل عموماً دارای استحکام بالایی هستند و برخی از نمونه‌ها در میان تمام فلزات دارای بالاترین مقاومت کششی و تسلیم هستند. آنها همچنین به طور کلی مقاوم در برابر خوردگی بوده و با عملکرد استثنایی در محیط های خاص با توجه به نوع درجه آلیاژ، مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این، ورق های استیل بسته به درجه، قادر به عملکرد در دمای بالا و پایین، از دمای برودتی تا 2000 درجه سانتیگراد هستند.

بسته به تعریف، حداقل 60 و احتمالاً بیش از 100 گرید متمایز از ورق استیل وجود دارد که همچنان برای اهداف عمومی و خاص توسعه می یابد. مطالعه ورق استیل یکی از فعال ترین زمینه ها در تحقیقات متالورژی است. این گریدها تحت پوشش استانداردهای ملی و بین المللی مختلفی قرار می گیرند که به تدریج یکپارچه می شوند و به طور کلی آلیاژهای با خواص نزدیک یا یکسان را تعریف می کنند.

تاریخچه ورق استیل چیست؟

تاریخچه ورق استیل در سال 1912 آغاز شد، زمانی که هری برلی، متالورژیست انگلیسی که آزمایشگاه براون فرث در شفیلد را رهبری می کرد، در حال تحقیق بر روی فولادهای مقاوم برای بهبود لوله تفنگ بود. مشاهده شد که برخی از آلیاژهای آزمایشی او در برابر خوردگی بسیار مقاوم بودند و او پیامدهای گسترده تری از کار خود را دید و درک کرد. او شروع به آزمایش با ترکیبات مختلف فولاد کرد و دریافت که این افزودن کروم به آلیاژ است که بیشترین تأثیر را بر مقاومت حاصله در برابر خوردگی دارد.

برلی آلیاژ جدید خود را تحت نام "ورق استیل" در سال 1915 ثبت اختراع کرد. صاحبان آزمایشگاه تحقیقاتی فولادسازان شفیلد بودند که شهرت اصلی آنها در سلاح ها و کارد و چنگال های رومیزی بود. در این بازار بود که اولین کاربرد ورق استیل توسعه یافت و از نقاط قوت آلیاژهای جدید به خوبی استفاده شد. در طول جنگ جهانی اول، ورق استیل در کاربردهای نظامی مانند موتور هواپیما و قطعات تفنگ نیز مورد استفاده قرار گرفت.

ورق استیل در حال حاضر یک ماده اولیه در بیشتر بخش‌های صنعتی از جمله لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی، قطعات خودرو و مصالح ساختمانی است. مقاومت آن در برابر خوردگی و همچنین استحکام و دوام آن، به طور فزاینده ای آن را به گزینه ای محبوب برای بسیاری از صنایع تبدیل کرده است.

ورق استیل از چه ساخته شده است؟

ورق های استیل از عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، مولیبدن و تیتانیوم برای دستیابی به خواص خاصی مانند بهبود مقاومت در برابر خوردگی، استحکام کششی بالاتر، یا بهبود شکل پذیری و چکش خواری ساخته می شوند. ترکیب دقیق ورق استیل یک موضوع گسترده است. با تغییرات کوچک در فلزات تشکیل دهنده به طور بالقوه تنظیمات قابل توجهی در خواص ایجاد می کند.

ورق استیل چگونه ساخته می شود؟

ورق استیل با طیف وسیعی از روش‌های ذوب تولید می‌شود که نمونه‌ای از فرآیندهای متالورژیکی است. سه مورد از فرآیندهای رایج در زیر ذکر شده است:
یک کوره قوس الکتریکی از جریان بالایی که بین دو الکترود کربن جریان دارد برای گرم کردن مواد خام استفاده می کند. عناصر آلیاژی از ضایعات و فولاد پیش ساخته، کروم و غیره به بوته کوره به همراه سنگ آهن و اضافات لازم برای تصفیه این جزء اضافه می شود تا آلیاژ ورق استیل ایجاد شود. ذوب و تصفیه در کوره اتفاق می افتد و ناخالصی ها به صورت سرباره یا کلینکر شناور می شوند.

کوره های بلند سنگ آهن مخلوط شده با کک را در بوته ذوب می کنند و اکسیژن را در آهن مذاب می دمند تا ناخالصی هایی را که به صورت سرباره شناور می شوند حذف کند. هنگامی که سنگ معدن خالص شد، کروم و سایر عناصر آلیاژی به فلز مذاب اضافه می شود تا آلیاژ ورق استیل ایجاد شود.
ذوب القایی خلاء و ذوب قوس خلاء فلزات با خلوص بسیار بالا را از مواد اولیه تصفیه شده تولید می کنند (یعنی هیچ سنگ معدنی اضافه نمی شود). این فرآیند امکان دقت بیشتر در کنترل ترکیب آلیاژهای ورق استیل را فراهم می کند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

 .

انواع مختلف فولاد و ورق استیل چیست؟

فولاد عمدتاً از آهن (Fe) و کربن (C) تشکیل شده است، ویژگی‌ها و استحکام فولاد تحت‌تاثیر غلظت کربن و آهن یا گنجاندن عناصر دیگر قرار می‌گیرد که به فولاد اجازه می‌دهد در تعداد نامحدودی از سناریوها استفاده شود.

مقدمه:

فولاد یکی از همه کاره ترین و مفیدترین مواد روی کره زمین است. فولاد عمدتاً از آهن (Fe) و کربن (C) تشکیل شده است، اما فولاد مدرن پیچیده تر از آن است. ویژگی‌ها و استحکام فولاد تحت‌تاثیر غلظت کربن و آهن یا گنجاندن عناصر دیگر قرار می‌گیرد که به فولاد اجازه می‌دهد در تعداد نامحدودی از سناریوها استفاده شود. اکثر مردم بر این باورند که فولاد فقط ترکیبی از آهن و کربن است. اما در واقع بیش از 3500 درجه مختلف فولاد وجود دارد. شما می توانید عیار فولاد را با تجزیه و تحلیل مقدار کربن موجود در آن، سایر عناصر آلیاژی آن و همچنین نحوه پردازش آن تعیین کنید. 

در این مقاله، چهار نوع مختلف فولاد را به همراه نحوه طبقه بندی آنها، انواع مختلف فولاد و روش های عملیات حرارتی مورد استفاده برای بهبود خواص مکانیکی فولاد مورد بحث قرار خواهیم داد.

چهار نوع فولاد:

فولاد در انواع مختلف درجه بندی و به چهار گروه طبقه بندی می شود:

• فولادهای کربنی
• فولادهای آلیاژی
• ورق های استیل
• فولادهای ابزار

فولادهای کربنی:

جدا از کربن و آهن، فولادهای کربنی تنها حاوی مقادیر کمی از اجزای دیگر هستند. فولادهای کربنی رایج ترین فولاد در بین چهار گرید فولادی هستند که 90 درصد کل تولید فولاد را تشکیل می دهند. فولاد کربنی بر اساس میزان کربن موجود در فلز به سه زیر گروه طبقه بندی می شود:

• فولادهای کم کربن / فولادهای ملایم (تا 0.3٪ کربن)
• فولادهای کربن متوسط (0.3-0.6٪ کربن)
• فولادهای پرکربن (بیش از 0.6 درصد کربن)

شرکت ها اغلب این فولادها را در مقادیر زیاد تولید می کنند زیرا نسبتاً ارزان هستند و به اندازه کافی قوی هستند که در ساختمان سازی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گیرند.

 

فولادهای آلیاژی:

فولادهای آلیاژی از ترکیب فولاد با عناصر آلیاژی اضافی مانند نیکل، مس، کروم و یا آلومینیوم ساخته می شوند. ترکیب این عناصر استحکام، شکل پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و ماشینکاری فولاد را بهبود می بخشد.

ورق های استیل:

گریدهای ورق استیل با 10 تا 20 درصد کروم و همچنین نیکل، سیلیکون، منگنز و کربن آلیاژ می شوند. این فولادها به دلیل ظرفیت افزایش یافته خود برای سالم ماندن در آب و هوای نامساعد، مقاومت در برابر خوردگی فوق العاده بالایی دارند و برای استفاده در ساخت و ساز در فضای باز ایمن هستند. گریدهای ورق استیل نیز معمولاً در دستگاه های الکتریکی استفاده می شود. به عنوان مثال، ورق استیل 304 به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر محیط و در عین حال ایمن نگه داشتن مواد الکتریکی به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است.

در حالی که گریدهای مختلف ورق استیل، از جمله ورق استیل 304، جایگاهی در ساختمان ها دارند، ورق استیل بیشتر به دلیل ویژگی های بهداشتی آن مورد توجه قرار می گیرد. این فولادها به طور گسترده در دستگاه های پزشکی، لوله ها، مخازن تحت فشار، ابزارهای برش و ماشین آلات پردازش مواد غذایی یافت می شوند.

فولادهای ابزاری:

فولادهای ابزاری همانطور که از نامشان پیداست در تجهیزات برش و حفاری سرآمد هستند. وجود تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیوم به بهبود مقاومت حرارتی و دوام عمومی کمک می کند. از آنجایی که حتی در صورت استفاده زیاد نیز شکل خود را حفظ می کنند، برای اکثر ابزارهای دستی، مواد ترجیحی هستند.

طبقه بندی فولاد:

فراتر از چهار گروه، فولاد را نیز می توان بر اساس متغیرهای مختلفی طبقه بندی کرد که عبارتند از:

• ترکیب: محدوده کربن، آلیاژ، ضد زنگ و غیره
• روش تکمیل: نورد گرم، نورد سرد، پایان سرد و غیره.
• روش تولید: کوره الکتریکی، ریخته گری پیوسته و غیره.
• ریزساختار: فریتی، پرلیتی، مارتنزیتی و غیره
• قدرت فیزیکی: طبق استانداردهای ASTM
• فرآیند اکسید زدایی: کشته یا نیمه کشته
• عملیات حرارتی: بازپخت، تمپر و غیره.
• نامگذاری کیفیت: کیفیت تجاری، کیفیت مخازن تحت فشار، کیفیت کشش و غیره.

 

سیستم های درجه بندی فولاد:

سیستم های درجه بندی فولاد به ما این امکان را می دهد که انواع فولاد را بر اساس موارد استفاده آنها دسته بندی کنیم. برای مثال، سرعت خنک شدن فولاد توسط سازندگان فولاد ممکن است بر استحکام مولکولی آن تأثیر بگذارد. مدت زمانی که آنها می توانند فولاد را در دمای بحرانی در طول فرآیند خنک سازی حفظ کنند نیز ضروری است. در واقع، دو ورق فولاد با محتوای آلیاژی یکسان بسته به روش عملیات حرارتی، می‌توانند گریدهای مختلفی داشته باشند.

سیستم درجه بندی ASTM به هر فلز یک پیشوند حرفی بر اساس دسته کلی آن ("A" برای آلیاژهای مبتنی بر آهن و مواد فولادی) و همچنین یک عدد اختصاص داده شده به ترتیب مربوط به ویژگی های منحصر به فرد آن فلز اختصاص می دهد. در مقابل، برای طبقه بندی، سیستم درجه بندی SAE از یک عدد چهار رقمی استفاده می کند. دو شکل اول نشان دهنده نوع فولاد و غلظت عنصر آلیاژی است، در حالی که دو رقم آخر نشان دهنده غلظت کربن فلز است.

استانداردهای درجه بندی فولاد اغلب برای اطمینان از کیفیت و سازگاری مواد توسط دانشمندان، مهندسان، معماران، مهندسان خودرو و ارگان های دولتی استفاده می شود. این استانداردها اصطلاحات منسجمی را برای بیان خصوصیات فولاد با جزئیات زیاد و همچنین هدایت تولیدکنندگان محصول به سمت تکنیک های پردازش و کاربرد مناسب ارائه می کنند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

 .