فولاد vcn، بررسی کامل مشخصات و کاربردهای آن

فولاد vcn، یکی از انواع فولادهای آلیاژی است که به خاصیت عملیات حرارتی پذیر بودن خود معروف است. عناصر وانادیوم و نیتروژن به عنوان دو عنصر اصلی و اساسی در این آلیاژ محسوب می‌شوند.

آلیاژ vcn در برابر حرارت نیز مقاومت بسیاری دارد و از این رو در قطعاتی که نیاز به استحکام، مقاومت کششی و انعطاف‌پذیری دارند از آن استفاده می‌شود. با توجه به کاربرد فولاد VCN، به این نتیجه رسیدیم که در این مقاله به بررسی آن بپردازیم. با ما همراه باشید تا ضمن پاسخ به سوال فولاد vcn چیست، درباره ویژگی‌ها و انواع آن بحث کنیم.

فولاد vcn، فولادی عملیات حرارتی پذیر

خانواده فولاد، جمع بزرگی از آلیاژها را شامل می‌شوند که هر یک ویژگی‌ها و در نتیجه کاربردهای خاص خود را دارند. البته، در مقاله‌ای از آیرومارت به بررسی اینکه آلیاژ چیست پرداخته‌ایم، به اختصار می‌توان گفت که هر آلیاژ، عناصر ویژه خود را در مقادیر مشخص دارد که به ویژگی‌های مخصوص آن منجر می‌شود.

برخی از این آلیاژها، عملیات حرارتی پذیر و برخی عملیات حرارتی ناپذیرند. عملیات حرارتی فولاد، به منظور تغییر خواص متالورژیکی قطعه انجام می‌شود. اما تنها فولادهایی قابلیت عملیات حرارتی دارند که درصد کربن آن‌ها حداقل ۰.۲۵ درصد باشد.

انجام عملیات حرارتی انواع فولاد کربنی و آلیاژی، منجر به ایجاد تغییر در فازهای آن و تغییرات عمده در خواص مکانیکی آن همچون استحکام، شکل‌پذیری، مقاومت به ضربه و ماشین‌کاری آن‌ها می‌گردد.

اما همانطور که گفته شد، تمام فولادها را نمی‌توان عملیات حرارتی کرد. یکی از انواع فولاد که قابلیت عملیات حرارتی دارد، فولاد VCN است که در ترکیب شیمیایی خود عناصری چون کروم، مولیبدن، وانادیوم و نیتروژن دارد.

فولاد vcn چیست؟

فولاد vcn، یکی از فولادهای عملیات حرارتی پذیر است که نام آن از عبارت Vanadium Carbide Nitride گرفته می‌شود، هر چند که در استاندارد AISI به عنوان فولاد ۴۳۴۰ نیز معرفی می‌گردد.

در ترکیب شیمیایی این فولاد، از عناصر آلیاژی کربن، نیکل، وانادیوم، مولیبدن، سیلیسیم، نیتروژن و کروم استفاده می‌شود اما وانادیوم و نیتروژن را می‌توان دو عنصر اساسی بسیار مهم در تولید آن به شمار آورد.

هر یک از این عناصر، به خواص مطلوب فولاد vcn منجر می‌شوند. در ادامه، به بررسی اثر هر یک از آن‌ها می‌پردازیم.

ترکیب شیمیایی فولاد vcn

اگرچه، هر یک از انواع فولاد VCN ترکیب شیمیایی خاص خود را دارد اما به طور کلی می‌توان گفت که تمامی فولادهای vcn دارای عنصر سیلیسیم کمتر از ۰.۴ درصد، منگنز در محدوده درصد ۰.۵ تا ۰.۸ درصد و گوگرد به میزان ۰.۰۳۵ درصد است.

در این فولاد کم آلیاژ کربن متوسط، عناصر کربن و کروم وظیفه ایجاد استحکام در فولاد را بر عهده دارند. عنصر مولیبدن، با تشکیل کاربید در مرز دانه‌ها و در دمای بالا نیز موجب ریز دانه شدن فولاد و افزایش قابل توجه استحکام و مقاومت آن می‌شود.

مولیبدن به عنوان یکی از عناصر اصلی ترکیب شیمیایی فولاد vcn چقرمگی آن را نیز افزایش می‌دهد. بنابراین، فولادی ایجاد می‌شود که ضمن بالا بودن استحکام، مقاومت به ضربه بالایی نیز دارد. به طوری که اگر این فولاد آنیل شود، قابلیت شکل‌پذیری و خم‌شدن خوبی را خواهد داشت.

انواع فولاد vcn و خواص آن‌ها

در بازار آهن تهران و ایران، فولاد vcn در سه نوع یافت می‌شود و قابل خریداری است. اعداد پس از VCN، میانگین درصد عناصر کروم و نیکل تقسیم بر صد است.

فولاد vcn100

این فولاد که با نام ۱.۶۵۱۱ نیز شناخته می‌شود، انرژی ضربه‌ای در حدود ۳۵ ژول دارد. استحکام تسلیم آن در بازه ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ مگاپاسکال و سختی آن ۵۱ تا ۵۹ راکول سی است. فولاد vcn 100 با نام‌های تجاری MONIX10، V165 و BOZ-1 شناخته می‌شود.

فولاد vcn 150

فولاد vcn 150 یا فولاد ۱.۶۵۸۲ با انرژی ضربه ۳۵ ژول، استحکام تسلیم بالاتری نسبت به vcn 100 و در حدود ۱۰۰۰ مگاپاسکال دارد. سختی آن نیز ۵۰ تا ۵۸ راکول سی است. MONIX15 و V155 نام‌های دیگر این فولاد است.

فولاد vcn 200

آخرین نوع، فولاد VCN200 یا ۱.۶۵۸۰ با استحکام تسلیمی در حدود ۱۰۵۰ مگاپاسگال است. سختی فولاد vcn 200، ۵۰ تا ۵۸ راکول سی است.

خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد VCN

فولاد VCN با چگالی ۷.۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب و هدایت حرارتی ۴۴.۵ W/m.k در ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است و نقطه ذوب آن نیز در حدود ۱۴۲۷ درجه سانتی‌گراد است. مقاومت به ضربه فولاد vcn بالا بوده و در کاربردهایی که تحت نیروی ضربه‌ای قرار می‌گیرند، به خوبی عمل می‌کند.

مقاومت به خوردگی این فولاد در برابر آب دریا متوسط است اما مقاومتی پایین در برابر اسیدها و قلیاهای قوی دارد. این در حالیست که در مقابل آب شیرین و حلال‌های آلی، مقاومت به خوردگی بسیار خوبی دارد.

عملیات حرارتی فولاد VCN

با توجه به دیاگرام آهن کربن و تعیین دماهای مشخص برای آنیل کردن، نرماله کردن و سایر انواع عملیات حرارتی، می‌توان این فولاد را تحت فرایندهای مختلف عملیات حرارتی قرار داد. در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.

نرماله کردن، از روش‌های عملیات حرارتی فولاد vcn

نرماله کردن فولاد VCN در محدوده دمایی ۸۵۰ تا ۸۸۰ درجه سانتی‌گراد قابل انجام است.

تنش زدایی

از بین بردن تنش‌های ماشینکاری فولاد مذکور، از طریق حرارت دادن و گرم کردن آن در دمای ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد و به مدت ۱-۲ ساعت قابل انجام است. در این عملیات حرارتی فولاد vcn 150 و سایر انواع، نمونه را در هوا خنک می‌کنند.

سخت کاری فولاد vcn

به منظور سخت کاری آهن و فولاد vcn 150، آن را در محدوده دمایی ۸۳۹ تا ۸۶۰ درجه سانتی‌گراد قرار داده و سپس در روغن سرد می‌کنند.

تمپر کردن

تمپر کردن به عنوان یکی دیگر از انواع عملیات حرارتی فولاد vcn در دمای ۵۴۰ تا ۶۶۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود.

آهنگری و فورج فولاد vcn

یکی از روش های شکل دهی فولاد vcn آهنگری و فورج آن است که در محدوده دمایی ۹۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. در مقاله‌ای از آیرومارت در خصوص اینکه فورج چیست و کاربردهای فورجینگ بحث کرده‌ایم.

قابلیت ماشین کاری فولاد وی سی ان

ماشینکاری فولاد vcn در حالت‌های آنیل کردن، نرماله و تمپر شده به بهترین حالت قابل انجام است و می‌توان از انواع روش‌های ماشینکاری برای آن استفاده نمود.

مقاومت به خوردگی vcn

اگرچه این فولاد دارای عناصر کروم، نیکل و مولیبدن است، اما مقاومت به خوردگی پایینی دارد. بنابراین برای استفاده از این فولاد و جلوگیری از خوردگی آن باید از پوشش محافظ استفاده شود. گفتنیست که مقاومت به خوردگی فولاد vcn در برابر آب شیرین بسیار خوب و در برابر آب دریا متوسط است.

جوشکاری فولاد vcn

برای جوشکاری فولاد VCN 150 و سایر انواع، باید از عملیات‌های پیش گرم و پس گرم استفاده کرد. جوشکاری این فولاد به انواع روش‌های متداول قابل انجام است.

کاربرد فولاد vcn

این نوع فولاد، کاربرد گسترده‌ای در صنایع دارد که علت آن را می‌توان عملیات حرارتی پذیر بودن، مقاومت حرارتی بالا، استحکام خوب در عین داشتن چقرمگی بالا دانست. در میان انواع فولاد vcn، کاربرد vcn 150 بیشتر از سایرین است.

از جمله کاربردهای فولاد vcn می‌توان به ساخت قطعات شفت لوکوموتیو، توربین‌ها، شفت موتور کشتی، میل لنگ، پایه مته، ابزارهای تراشکاری، قطعات فورجی و قطعات دندانه‌دار و شاسی خودرو که تحت تنش‌های سیکلی قرار دارد اشاره کرد.

قیمت فولاد vcn باتوجه به این کاربردها، در صنعت اهمیت دارد و تحت تاثیر قیمت آهن امروز تغییر می‌کند. یکی از اشکال پرکاربرد این فولاد، میلگرد است که در صنایع به عنوان میل لنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سخن نهایی

فولاد vcn، یکی از انواع فولادهای کم آلیاژ کربن متوسط است که با دارا بودن عناصری چون کربن، مولیبدن، کروم، نیکل، وانادیوم و نیتروژن ضمن داشتن چقرمگی خوب در عین دارا بودن استحکام بالا، مقاومت مناسبی در برابر خستگی دارد.

یکی از ویژگی‌های مهم این فولاد، عملیات حرارتی پذیر بودن آن است که در صورت انجام فرایندهای عملیات حرارتی روی آن می‌توان شکل‌پذیری و استحکام کششی بسیار خوبی در آن ایجاد کرد. میلگرد فولادی vcn، یکی از اشکال متداول استفاده از این فولاد است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بازرگانی فولاد آیرومارت، از جمله بازرگانی‌های تامین‌کننده انواع فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی است که متناسب با نیاز مشتری و با شعار “یک کلیک تا خرید آهن”، مقاطع فولادی مختلف را در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد.

شما می‌توانید با استفاده از شماره تماس ۰۲۱۴۵۳۰۶ و برقراری ارتباط با کارشناسان آیرومارت، از تجربه ایشان برای خرید آلیاژهای متناسب با نیاز خود استفاده نمایید. همچنین می‌توانید قیمت روز انواع مقاطع از جمله قیمت میلگرد امروز و قیمت قوطی آهن روز را از صفحه این کالاها استعلام بگیرید.