آشنایی با انواع ورق های آلیاژی
فولاد به خودی خود فلزی آلیاژی است که از کربن، سیلیسیوم، منگنز، فسفر و گوگرد تشکیل شده است و امروزه در شکلهای متنوعی همچون شمش، ورق، صفحه، میله، لوله و… تولید می شود. این پنج عنصر در هر فولادی با درصدهای مختلف یافت می شوند و بدون وجود آنها فولادی به دست خواهد آمد که به ندرت قابل استفاده است. در بسیاری از مواقع تولیدکنندگان به فولادی با ویژگی های خاص برای تولیدات خود نیاز دارند و به همین علت به این فولاد، عناصر آلیاژی دیگری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و غیره افزوده که به آن فولاد آلیاژی یا ورق آلیاژی می گویند. به عبارت دیگر، ورق آلیاژی هر نوع فولادی است که به آن، جدا از کربن، یک یا چند عنصر دیگر برای دستیابی به خصوصیات مطلوب تر اضافه شده باشد. این عناصر آلیاژی برای به وجود آوردن ویژگیهای مختلفی نظیر استحکام، درخشش، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی اضافه می شوند. مقدار این عناصر از 1 تا 50 درصد متغیر است.
دسته‌بندی انواع فولاد
هر کدام از انواع فولاد مقادیر متفاوتی از آهن و کربن (عناصر اصلی فولاد) و در برخی موارد دیگر عناصر آلیاژی را در ترکیب خود دارند. در حالت کلی، فولاد را به سه نوع مختلف تقسیم بندی می‌کنند:
- فولاد کربنی
- فولاد آلیاژی (یا ورق آلیاژی)
- فولاد ضد زنگ
همچنین نوع دیگری از فولاد وجود دارد که تحت عنوان فولاد ابزار شناخته میشود. در اکثر موارد به اشتباه فولاد ابزار را در دسته بندی بالا قرار می‌دهند. در حالی که، فولاد ابزار به دسته‌ای از فولادهای آلیاژی و کربنی اطلاق میشود که برای ساخت ابزار و قالب‌های فولادی مناسب هستند.
فولاد کربنی
فولاد کربنی یا کربن استیل در برابر خوردگی مقاوم نیست، اما سختی خوبی دارد. زیرا هر چه مقدار کربن بیشتر باشد، فولاد سخت‌تر خواهد شد. فولادهای کربنی خود به سه دسته تقسیم‌بندی میشوند: فولادهای کم کربن، فولاد کربن متوسط و فولاد کربن بالا.
فولاد کم کربن مستحکم و مقاوم است و در صورت لزوم میتوان آن را سخت کرد. سختی فولاد با کربن بالا را میتوان با حرارت دادن بیشتر هم کرد. هرچند، در چنین شرایطی فولاد شکننده شده و کار با آن سخت خواهد بود. از محبوب‌ترین فولادهای کربنی میتوان به ورق A36، ورق CK45 و ورق ST37 اشاره کرد.
از مهمترین کاربردهای فولاد کربنی در ساخت صفحات، پیچ و مهره، ابزار کار، تابلوها، نرده و حفاظ و دیگر قطعات فلزی است که از فولاد کم کربن (یا فولاد نرم) ساخته میشود. چاقوی آشپزخانه، ابزارهای برش در ماشین CNC، مته و اره از فولاد کربن بالا ساخته میشوند.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ آلیاژی از فولاد و کروم است که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی داشته، اما سختی کمی دارد. بهتر است هر محصول فلزی که در تماس مداوم با رطوبت است از فولاد ضد زنگ ساخته شود. در ترکیب فولاد ضدزنگ حداقل 10.5 درصد و حداکثر 30 درصد کروم وجود دارد که ویژگیهای منحصر به فردی در آن ایجاد می‌کند. فولاد ضد زنگ خود به پنج گروه تقسیم‌بندی میشود: آستنیتی، فریتی، دوبلکس و مارتنزیتی.
انواع ورق آلیاژی
همانطور که گفتیم ورق آلیاژی فولادی است که علاوه بر آهن و کربن دارای عناصر آلیاژی دیگری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و غیره در ترکیب شیمیایی خود است. ورق آلیاژی را میتوان بر اساس معیارهای مختلف طبقه‌بندی و بررسی کرد. از مهمترین معیارهای دسته‌بندی ورق آلیاژی که در این مقاله به آن اشاره میشود طبقه‌بندی بر اساس درصد عناصر آلیاژی و عناصر آلیاژی پایه است. فولادهای آلیاژی بر اساس درصد عناصر به کار رفته به دو گروه کلی پرآلیاژ و کم آلیاژ تقسیم میشوند. از مهمترین انواع ورق‌های آلیاژی میتوان به ورق MO40 اشاره کرد.
فولاد پرآلیاژ
همانطور که از نام آنها پیدا است این ورق های آلیاژی درصد بالایی از عناصر آلیاژی را در ترکیب خود دارند. پرکاربردترین فولاد پرآلیاژ، فولاد ضد زنگ است که دارای حداقل 12 درصد کروم است. فولاد ضد زنگ به طور کلی به سه نوع اساسی تقسیم میشود: مارتنزیتی، فریتی و آستنیتی. فولادهای مارتنزیتی حاوی کمترین مقدار کروم هستند، خاصیت سختی پذیری بالایی دارند و معمولا از این فولادها برای تولید کارد و چنگال استفاده میشوند. فولادهای فریتی حاوی 12 تا 27 درصد کروم هستند و اغلب در خودروها و تجهیزات صنعتی استفاده میشوند. در نهایت فولادهای آستنیتی حاوی مقادیر زیادی نیکل، کربن، منگنز یا ازت هستند و اغلب برای ذخیرهی مایعات خورنده، در تجهیزات پزشکی یا لوله های انتقال مواد شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرند.
فولاد کمآلیاژ
فولادهای کم آلیاژ حاوی درصد بسیار کمی از عناصر آلیاژی هستند و این مقدار معمولا به 1 تا 5 درصد محدود میشود. این فولادها بسته به آلیاژ به کار رفته دارای مقاومت و کاربردهای بسیار متفاوتی هستند. این گروه از ورق های آلیاژی به دلیل وزن کم و استحکام بالا در صنعت خودروسازی کاربرد فراوانی دارند. همچنین از آنها در ساخت لوله ها، فضاپیماها و خطوط راه آهن استفاده میشود.
طبقه بندی ورق آلیاژی بر اساس عنصر آلیاژی پایه
همانطور که پیش از این نیز اشاره شد ورق آلیاژی بر اساس نوع آلیاژ و غلظت آن نیز دسته بندی می شود. با توجه به عنصر آلیاژی پایه میتوان نام آن عنصر را بر آلیاژ فولادی گذاشت. به عنوان مثال، ورق آلیاژی که عنصر آلیاژی پایه آن آلومینیوم باشد با عنوان فولاد آلومینیومی نیز شناخته می شود. متداول ترین موارد اضافه شده به فولاد آلیاژی عبارتند از:
- آلومینیوم برای اکسیژنزدایی فولاد به کار می رود.
- بیسموت قابلیت تراشپذیری را بهبود می بخشد.
- کروم سختی، پایداری و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد.
- کبالت پایداری را افزایش میدهد و تشکیل گرافیت آزاد را سرعت می بخشد.
- مس سختی و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می دهد.
- منگنز قابلیت سخت شدن، شکلپذیری، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در دمای بالا را افزایش می دهد.
- مولیبدن غلظت کربن را کاهش داده و استحکام در دمای معمولی را افزایش می دهد.
- نیکل استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون را بهبود می بخشد.
- سیلیکون باعث افزایش استحکام و خاصیت مغناطیسی می شود.
- تیتانیوم سختی و استحکام را بهبود می بخشد.
- تنگستن سختی و مقاومت را بهبود می بخشد.
- وانادیوم پایداری، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر ضربه را افزایش می دهد.