انواع آلیاژهای آهنی، خواص و کاربرد آن‌ها
آلیاژ آهنی، به نوعی از آلیاژها گفته می‌شود که عنصر اصلی و عمده آن‌ها، آهن باشد. به طور کلی، آلیاژهای آهنی در دو گروه اصلی فولادها و چدن‌ها دسته‌بندی می‌شوند.
در حال حاضر، آلیاژ های آهنی استفاده بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند و در حقیقت نمی‌توان زندگی روزمره را بدون آن‌ها تصور کرد. در این مقاله، ضمن بررسی انواع آلیاژ های آهنی، کاربردها و خواص هر یک را به صورت مفصل مورد بحث قرار خواهیم داد.
آلیاژ آهنی چیست؟
پیش از آن‌که به معرفی انواع آلیاژ آهنی بپردازیم، باید بگوییم که آلیاژ آهنی چیست. در مقاله‌ای، تعریف کرده‌ایم که آلیاژ چیست و می‌دانیم که هر آلیاژ یک عنصر اصلی و پایه دارد و سایر عناصر برای بهبود خواص به آن اضافه می‌شوند. آلیاژ آهنی نیز نوعی آلیاژ است که عنصر پایه آن آهن باشد. در حقیقت، تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی، در عنصر پایه آن‌هاست.
از آن‌جایی که آهن خالص به خودی خود، خواص مکانیکی مطلوبی ندارد، با افزودن عناصر دیگری چون کربن، آلیاژی ساخته می‌شود که سختی و استحکام و سایر خواص بهبودیافته‌ای داشته باشد.
از‌این‌رو، اطراف خود را که می‌نگریم طیف وسیعی از وسایل را می‌بینیم که از آلیاژ های آهنی در ساخت آن‌ها استفاده شده است. کاربرد فولاد در صنعت آنچنان بالاست که نمی‌توان حتی در گوشه‌ای از صنعت آن را نادیده گرفت.
فولاد، پرکاربردترین آلیاژ آهنی
افزودن ۰.۰۲ تا ۲ درصد کربن به آهن، فولاد را تشکیل می‌دهد که رد پای آن در جای جای زندگی انسان‌ها قابل مشاهده است. فولادها خود به دو دسته فولاد کربنی و آلیاژی تقسیم می‌شوند که انواع فولاد کربنی، دارای سه عضو کربن پایین، کربن متوسط و کربن بالا است.
فولاد، بزرگترین خانواده فلزات که در زندگی انسان کاربرد دارد را تشکیل می‌دهد. در حال حاضر، ایران یکی از برترین تولیدکنندگان فولاد در دنیا به شمار می‌رود.
فولاد ساده کربنی
مهم‌ترین عنصر افزودنی به فولاد ساده کربنی، کربن است؛ همان‌طور که از نام آن نیز متوجه می‌شویم! در این فولادها، استحکام با افزایش کربن، افزایش می‌یابد.
فولاد ساده کم کربن، گروهی است که بیشترین فولادهای تولیدی در دنیا را به خود اختصاص می‌دهد و به طور عامیانه آهن نیز خوانده می‌شود. قیمت میلگرد، قیمت تیرآهن و سایر مقاطع فولادی را می‌توان متاثر از قیمت فولاد ساده کربنی دانست.
فولاد آلیاژی
به منظور بهبود خواص فولاد، عناصر دیگری علاوه بر کربن به آن افزوده می‌شوند که از مهم‌ترین آهن‌ها می‌توان به نیکل، کروم، مس، آلومینیوم، منگنز، سیلیکون، مولیبدن و وانادیوم اشاره کرد.
فولادهای آلیاژی خود دارای دو نوع کم آلیاژ استحکام بالا و پرآلیاژ می‌شوند که هر یک را به صورت مجزا نیز مورد بررسی قرار می‌دهیم.
فولاد کم آلیاژ استحکام بالا
فولاد HSLA یا فولاد میکروآلیاژی، نوعی فولاد و آلیاژ آهنی است که مقادیری تیتانیوم، مولیبدن و وانادیوم در ترکیب شیمیایی آن مورد استفاده قرار گرفته‌است.
از جمله ویژگی‌های مطلوب این فولاد می‌توان به قابلیت شکل‌پذیری مناسب، قابلیت جوشکاری خوب، نسبت استحکام به وزن بالا و چقرمگی مناسب اشاره کرد.
به طور معمول، در کاربردهایی که نیاز به وزن کم و در عین حال استحکام بالا باشد، از فولاد کم آلیاژ استحکام بالا استفاده می‌شود چرا که بالا بودن نسبت استحکام به وزن، مهم‌ترین ویژگی آن است. این فولاد به عنوان یکی از فولادهای پرکاربرد در ساخت بدنه خودرو شناخته می‌شود.
فولاد پرآلیاژ
فولادهای پرآلیاژ، خود دو نوع فولاد ابزار و فولاد زنگ نزن دارند که هر دوی این انواع را نیز بررسی خواهیم کرد.
- فولاد ابزار
فولاد ابزار، نوعی فولاد آلیاژی و آلیاژ آهنی با مقاومت سایشی خوب، سختی بالا، پایداری ابعادی خوب و قابلیت عملیات حرارتی است. این نوع فولاد از ۰.۳۵ تا ۱.۲۵ درصد کربن دارد و در ترکیب آن از عناصر افزودنی کروم، مولیبدن، تنگستن و وانادیوم نیز وابسته به نوعی که دارند، استفاده می‌شود.
- فولاد زنگ نزن
فولاد زنگ نزن که در بازار آهن ایران، استیل نیز خوانده می‌شود، گروه بزرگی از فولادها به شمار می‌رود که خواص مقاومت به خوردگی بسیار عالی دارد. در ترکیب شیمیایی این فولادها، حداقل از ۱۰ درصد کروم استفاده می‌شود.
فولادهای زنگ نزن در بسیاری صنایع از جمله صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع هوا و فضا، صنایع شیمیایی و صنایع غذایی کاربرد دارند.
از جمله معروف‌ترین فولادهای زنگ نزن می‌توان به فولاد ۳۰۴ و فولاد ۳۱۶ اشاره کرد. از این فولادها برای ساخت انواع میلگرد و ورق استفاده می‌شود. بنابراین، وابسته به نوع آلیاژ استیل، قیمت میلگرد استیل و قیمت ورق استیل می‌تواند متفاوت باشد.
چدن، آلیاژ آهنی با درصد کربن بالا
چدن، نوعی آلیاژ آهنی است که بیش از دو درصد کربن در ترکیب شیمیایی آن وجود دارد. در حقیقت، بزرگترین تفاوت فولاد و چدن، در میزان کربن آن‌ها است.
یکی دیگر از عناصر الزامی موجود در ترکیب چدن نیز سیلیکون است. اگرچه در مقاله‌ای مجزا به سوال چدن چیست پاسخ داده‌ایم و این آلیاژ را به طور دقیق مورد بررسی قرار داده‌ایم، در این مقاله نیز توضیحاتی درباره آن خواهیم داد.
چدن، به عنوان آلیاژ آهنی، بر اساس ترکیب شیمیایی به چندین دسته تقسیم می‌شود: چدن‌های آلیاژی و چدن‌های غیرآلیاژی. انواع چدن غیرآلیاژی نظیر چدن سفید، چدن خاکستری، چدن داکتیل، چدن چکش‌خوار و چدن گرافیت فشرده، کاربردهای متداول‌تری نسبت به انواع آلیاژی دارند.
ویژگی های چدن
ویژگی‌های انواع چدن، آن‌ها را به فلزاتی پرکاربرد و ارزشمند در صنایع مختلف تبدیل کرده‌است. از جمله این خصوصیات‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- هزینه ساخت کم
- استحکام فشاری بالا
- مقاومت سایشی خوب
- قابلیت ماشین‌کاری عالی
- قابلیت ریخته گری بسیار خوب
در کنار این ویژگی‌ها، باید گفت که تردی و استحکام کششی پایین، مهم‌ترین محدودیت‌های چدن‌ها به شمار می‌روند که کاربرد آن‌ها را محدود کرده‌اند.
کاربرد چدن در صنعت
چدن، آن آلیاژی نیست که برای ساخت انواع میلگرد و تیرآهن مورد استفاده قرارگیرد اما یکی از انواع فلزات آهنی پرکاربرد به شمار می‌رود که مقاومت به سایش و سختی بسیار بالایی دارد.
از جمله کاربردهای چدن در صنعت می‌توان ساخت دیسک ترمز، انواع لوله، زنجیر، وسایل آشپزخانه، قالب شمش‌ریزی، غلتک‌های نورد، قطعات پمپ، سرسیلندر و پیستون را نام برد.
سخن نهایی
در این مقاله، به پرکاربردترین فلزات، یعنی آلیاژهای آهنی پرداختیم که خود به چندین دسته کوچکتر تقسیم می‌شوند. بررسی نمودار آهن کربن می‌تواند کمک بیشتری به شناخت آلیاژهای آهنی و انجام برخی فرایندهای ثانویه مانند عملیات حرارتی روی آن‌ها بکند.
امروزه نمی‌توان از اثر آهن در زندگی انسان چشم‌پوشی کرد. قیمت آهن یکی از مهم‌ترین عواملی است که بر قیمت بسیاری مقاطع فولادی از جمله قیمت میلگرد و قیمت ورق فولادی اثر می‌گذارد. بسیاری از وسایلی که ما در اطرافمان می‌بینیم و بسیاری صنایع، به آلیاژهای آهنی وابسته‌اند و نمی‌توانند بدون آن‌ها به حیات خود ادامه دهند.
آیرومارت، مرجع خرید انواع مقاطع فلزی مانند آهن آلات، مقاطع مسی، آلومینیوم و … ، به شما این امکان را می‌دهد تا ضمن بررسی و تحلیل بازار آهن، قیمت انواع مقاطع را استعلام بگیرید و جهت خرید هر یک از آن‌ها اقدام نمایید. جهت کسب اطلاعات بیشتر با شماره تلفن ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید و با کارشناسان ما در تماس باشید.
کارشناسان مشاور آیرومارت
