فولاد آلیاژی [بیش از 15 نوع]

فولاد آلیاژی و انواع آن

امروزه فولاد آلیاژی و انواع آن به جزوی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره ما بدل شده است. ما از فولاد تقریبا در تمام صنایع استفاده می‌کنیم؛ از ساختمان‌سازی گرفته تا وسایل منزل، خودرو، هواپیما و کشتی، صنایع نظامی و تولیدی و هرآنچه فکرش را بکنید. اما در واقع فولاد در طبیعت به این شکل یافت نمی‌شود و آلیاژی است که از ترکیب آهن و کربن ساخته می‌شود. با پیشرفت علم، حالا می‌توانیم با اضافه کردن مواد مختلف به این آلیاژ، محصولات جدیدی تولید کنیم که خصوصیاتی منحصر بفرد دارند و بهتر از فولاد معمولی هستند. با ما همراه باشید تا با هم فولاد آلیاژی و انواع آن را بیشتر بررسی کنیم.

 

آلیاژ چیست؟

آلیاژ به طور معمول نوعی فلز پایدار است که از ترکیب دو یا چند فلز مختلف ساخته می‌شود. البته در آلیاژهای جدید از مواد غیر فلزی نیز برای ایجاد خواصی ویژه استفاده می‌شود. برای ساخت آلیاژ، یک متریال پایه و یک یا چند متریال مکمل به دمای ذوب می‌رسند و سپس با هم مخلوط می‌شوند. پس از سرد شدن، اگر آلیاژ به درستی ترکیب و ساخته شده باشد، می‌تواند بخشی از خصوصیات تمام ماده‌های ترکیب شده را در خود داشته باشد.

 

فولاد آلیاژی چیست؟

فولاد آلیاژی یا Alloy Steel خانواده‌ای بزرگ از فرآورده‌های فولاد است که با ترکیب فلزات مختلف با درصد‌های مشخص با فولاد پایه که خود آلیاژی از آهن و کربن است به دست می‌آید. بعضی از این فلزات مکمل سیلسیوم، وانادیوم، منگنز، کروم، نیکل، کبالت، مس، تیتانیوم، روی، سرب و... هستند.

برخی از این عناصر اثرات مشخصی بر روی آلیاژ تولید شده می‌گذارند که در لیست زیر به تعداد از آن‌ها ‌اشاره می‌کنیم:

• بیسموت: بهبود ماشین‌کاری
• بور: بهبود سخت شوندگی فولاد
• کروم: مقاومت در برابر خوردگی
• آلومینیوم: مقاومت پیرکنشی بالا
• مس: مقاومت در برابر خوردگی
• مولیبدن: مقاومت در برابر نیروی کششی
• سرب: بهبود ماشین‌کاری
• منگنز: جلوگیری از شکنندگی

 

 

فولاد آلیاژی و انواع آن

بسته به ویژگی‌هایی که در فولاد آلیاژی نیاز داریم، آن را با مواد مختلفی ترکیب می‌کنیم که هر یک استفاده‌های مشخص و خواصی منحصر بفرد دارند. برخی از این خواص مقاومت کشسانی، مقاومت سطحی، جوش پذیری، سختی، چکش خواری، مقاومت در برابر خوردگی و حتی زیبایی و رنگ پذیری است.

فولاد آلیاژی به چند طریق دسته بندی می‌شود که به مهم‌ترین آن‌ها خواهم پرداخت. یکی از دسته‌ بندی‌های اصلی فولاد کم آلیاژ و فولاد پر آلیاژ است.

فولاد کم آلیاژ

این نوع آلیاژ همانطور که از نامش می‌توان حدس زد دارای میزان کمی آلیاژ هستند. برخی از این انواع بارز آن، فولادهای کم کربن هستند که دارای ساختار فریتی هستند و از گرید آستینیتی متمایزند. یکی از پرکاربردترین زیردسته‌های فولاد کم آلیاژ، فولاد کم آلیاژ پر استحکام است.

 

فولاد کم آلیاژ پر استحکام

این دسته آلیاژ که به HSLA که مخفف High Strength Low Alley است معروفند، معمولا دارای آلیاژهای تیتانیوم، وانادیوم و کلمبیم هستند. استحکام بالای این فولاد، باعث شده از آن برای ساخت قطعات ظریف که نیازمند مقاومت بالا هستند استفاده شود.

 

فولاد پر آلیاژ

فولاد‌های پر آلیاژ اغلب در محیط‌های آبی و پر رطوبت و یا محیط‌هایی که در آن از مایعات و گازها با دمای بالا (معمولا بیشتر از 650 درجه) استفاده می‌شود؛ چرا که مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی دارند. بدلیل آن که میزان عناصر ترکیبی این آلیاژها معمولا بیشتر از 8 درصد است، خواص مکانیکی آن تفاوت گسترده‌تری نسبت به فولاد کم آلیاژ و فولاد پایه دارند.

خصوصیات مکانیکی این آلیاژها بسته به میزان حرارتی که بر آن‌ها وارد می‌شود متفاوت خواهد بود. البته در بعضی از گریدها که درصد کروم و نیکل‌شان بالای از 20 تا 30 درصد است، این خصوصیات مکانیکی بیشتر وابسته به میزان و عناصر ترکیبی در آلیاژ خواهند بود.

 

انواع فولاد آلیاژی بر اساس ترکیبات

همانطور که اشاره شد، این که با فولاد چه ترکیباتی استفاده شود، کاملا بر خواص آن تاثیر خواهد گذاشت. با هم برخی از اصلی‌ترین شاخه‌های فولاد آلیاژی را بررسی می‌کنیم:

 

فولاد آلیاژی کروم (کم آلیاژ)

یکی از معروف‌ترین آلیاژهای فولاد، فولاد کروم است. این آلیاژ محدوده الاستیک بسیار بالاتری نسبت به سایر آلیاژها دارد و همین خاصیت آن را برای استفاده در ساخت قطعاتی که تحت شوک، ضربه یا فشار هستند، مناسب می‌سازد. از این فولاد آلیاژی برای ساخت بلبرینگ‌های ساچمه ای، سوهان‌ها، ابزارهای برشی، فنر سیم پیچ اتوموبیل و قطعاتی از این دست استفاده می‌شود.

در ترکیب این آلیاژ 0.70 تا 1.20 درصد کروم به کار رفته است. میزان فولاد کربن این محصول 0.17 تا 0.55 درصد است.

 

فولاد آلیاژی کروم (پر آلیاژ)

اگر در ترکیب آلیاژ بیشتر از 13 درصد کروم وجود داشته باشد، آلیاژ بدست آمده فولاد ضد زنگ خواهد بود. همچنین میزان بالای کروم مقاومت بالایی در برابر خوردگی بوجود خواهد آورد. جمع درصد کروم و نیکل در این آلیاژ بیش از 20 درصد است و یکی از معروف‌ترین آن‌ها فولاد آلیاژی 316 است. از این آلیاژ برای تولید مخازن و لوله کشی‌های شیمیایی استفاده می‌شود.

 در ترکیب این آلیاژ 10 تا 14 درصد نیکل، 16 تا 18 درصد کروم، 2 تا 3 درصد مولیبدن، 2 درصد منگنز، 0.04 درصد فسفر، 0.3 درصد گوگرد، 0.75 درصد سیلیسیوم و 0.1 نیتروژن وجود دارد. میزان کربن فولاد آن هم 0.08 است.

 

فولاد آلیاژی کروم مولیبدن

همانطور که از نامش پیداست، این آلیاژ فولادی از ترکیب مواد کروم و مولیبدن به فولاد بدست می‌آید. آلیاژ بدست آمده بسیار قوی است و به همین دلیل از آن در صنایع مهم و گران قیمتی چون هواپیما سازی و صنعت نفت استفاده می‌شود. همچنین میزان کم کربن این آلیاژ، باعث شده تا قابلیت جوشکاری بالایی داشته و سخت‌کار باشد.

هرچه میزان مولیبدن در این ترکیب بیشتر باشد، مقاومت کششی آلیاژ بالاتر خواهد بود، مقاومتش در برابر خزش بیشتر می‌شود و تا 530 درجه تحمل دمایی فولاد را بالاتر خواهد برد. همینطور از تشکیل کاربید در دمای بالا جلوگیری می‌کند.

 

عنصر دیگر این ترکیب یعنی کروم، وقتی با مولیبدن مخلوط می‌شود، مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی در آن ایجاد می‌نماید که این آلیاژ را به یکی از نفوذ ناپذیرترین فولادهای آلیاژی تبدیل کرده است. این خاصیت‌ها باعث شده تا از این فولاد در نیروگاه‌های پتروشیمی و حرارتی هم استفاده شود.

در ترکیب این آلیاژ حدود 0.40 تا 1.10 درصد کروم، 0.20 تا 0.40 درصد مولیبدن به کار رفته است. میزان کربن فولاد این آلیاژ 0.20 تا 0.50 درصد است.

آلیاژ فولاد نیکل مولیبدن

این آلیاژ چقرمگی بالایی دارد و در برابر کوئنچ کردن مقاوم است و تغییر شکل پیدا نمی‌کند. می‌توان براحتی روی آن عملیات گرمایی انجام داد بدون آن که خیلی تحت تاثیر قرار گیرد و همچنین شکنندگی بالایی دارد. از این آلیاژ می‌توان در صنایعی که با حرارت بالا سر و کار دارند استفاده کرد؛ مثل صنعت هواپیما سازی، صنعت نفت و صنایعی از این قبیل.

البته باید اشاره کرد که این فولاد در دمای پایین مقاومت بیشتری نشان می‌دهد و هرچه میزان نیکل در این آلیاژ بیشتر باشد، مقاومت بیشتری در دمای پایین خواهد داشت. این محصول اغلب به صورت پودر فروخته می‌شود و در بازار کمتر به شکل ورق دیده می‌شود مگر برای استفاده‌های خاص.

در ترکیب این آلیاژ از 1.3 تا 4.4 درصد نیکل، 0.2 تا 0.6 درصد مولیبدن و همچنین مقادیر اندکی سیلیکون، گوگرد، منگنز، مس و فسفر بکار می‌رود. میزان کربن فولاد آن هم 0.3 تا 0.7 درصد است.

 

آلیاژ فولاد ضد زنگ کروم نیکل

از این آلیاژ به دلیل خاصیت حیاتی مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شود و در برابر مواد شیمیایی و اسیدها بسیار مقاوم است. به دلیل امکان پرس‌کاری و ماشین‌کاری آن، از این آلیاژ در ساخت لوازم خانگی، مخزن‌های ذخیره مواد شیمیایی و اسیدی، کارخانه‌های لبنیات و مواردی از این قبیل استفاده می‌شود.

در ترکیب این آلیاژ حدود 8 تا 12 درصد نیکل و 18 تا 20 درصد کروم به کار رفته است.

 

آلیاژ فولاد کروم نیکل

این آلیاژ استحکام کششی بالایی دارد و آلیاژی نسبتا الاستیک است و از همین رو چکش خواری بالایی دارد و در برابر تنش‌های دینامیکی نیز عملکرد بسیار خوبی دارد؛ در عین حال از سختی قابل توجهی نیز برخوردار است که این آلیاژ را برای صنایعی مثل هواپیما سازی، قطعه‌های تحت فشار موتور، چرخ دنده، بلبرینگ و ابزارهای پنوماتیک بسیار مناسب کرده است.

در ترکیب این آلیاژ حدود 0.055 تا 1.75 درصد کروم، 1.10 تا 3.75 درصد نیکل استفاده شده است. میزان کربن فولاد این آلیاژ 0.17 تا 0.43 درصد است.

 

آلیاژ فولاد کروم وانادیوم

از خواص این آلیاژ می‌توان به جوش پذیری خوب و چکش خواری بالا نام برد که این امر کار بر روی آن را بسیار تسهیل می‌کند؛ در عین حال مقاومت بالای آن، محصولی منحصر بفرد را بوجود آورده که می‌توان از آن در آیتم‌هایی که تحت فشار قرار می‌گیرند ولی باید در عین حال توانایی تغییر حالت داشته باشند را ایجاد کرده است. از این آلیاژ در ساخت موتور‌های دریایی، فنرهای لوکوموتیو، پیستون و پیچ و مهره نام برد.

در ترکیب این آلیاژ حدود 0.70 تا 0.90 درصد کروم، 0.10 تا 0.15 درصد وانادیوم استفاده می‌شود. میزان کربن فولاد این آلیاژ 0.17 تا 0.55 درصد است.

 

آلیاژ فولاد مولیبدن

این آلیاژ بسیار جوش پذیر است و از سختی بالایی برخوردار است که باعث می‌شود مقاومت سطحی بالا ولی مقاومت کشسانی پایینی داشته باشد. به دلیل مقاومت سطحی بالا، این آلیاژ همچنین در برابر شوک و ضربه عملکرد خوبی دارد. آلیاژ فولاد مولیبدن، به دلیل نوع ترکیبات می‌تواند این خواص را در دماهای بالا حفظ کند که آن را به آلیاژی کاربردی تبدیل کرده است. از این آلیاژ در تیغ رنده، محورها، پیچ‌ها، فنرها و قطعاتی از این قبیل استفاده می‌شود.

در ترکیب این آلیاژ از 0.20 تا 0.30 درصد مولیبدن و 0.25 تا 0.7 درصد منگنز استفاده می‌شود.

 

آلیاژ فولاد منگنز

این آلیاژ سختی و قدرت بالایی دارد و در برابر سایش مقاوم است و در عین حال، چکش خواری خوبی هم دارد. این آلیاژ دارای ضریب انبساطی پایینی است که می‌توان به دلیل این خواص از آن در ساخت چرخ دنده، فنر، سوییچ‌‌های گذرگاه‌های ریلی و مواردی از این دست بهره برد.

در ترکیب این آلیاژ بطور معمول 1.60 تا 1.90 درصد منگنز بکار می‌رود. میزان کربن فولاد این آلیاژ 0.30 تا 0.50% است.

 

آلیاژ فولاد نیکل

این محصول آلیاژی مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد و بسیار چقرمه و سخت است. این آلیاژ ضریب انبساط حرارتی بسیار پایینی دارد و به همین دلیل از آن برای ساخت فولاد سازه، دیگ بخار، پره‌های پروانه و حتی آونگ ساعت استفاده می‌شود.

بطور معمول در این آلیاژ از 3 تا 3.5 درصد نیکل استفاده می‌شود و میزان کربن فولاد آن  0.15 تا 0.5 درصد است. اما اگر میزان نیکل را بالاتر ببریم و بین 18 تا 40 درصد باشد، آن را فولاد پرنیکل می‌نامیم. برای مثال اینوار با 36% نیکل، یک آلیاژ فولاد پرنیکل است.

 

آلیاژ فولاد نیکل کروم مولیبدن

این آلیاژ دارای سختی بسیار بالاست و این سختی را حتی در دماهای بالا نیز حفظ می‌کند؛ ولی از طرفی جوش پذیری و چکش ‌خواری نسبتا پایینی دارد. این خواص باعث شده آلیاژ نامبرده مقاومت بالایی در برابر تنش‌های دینامیکی داشته باشد. از این آلیاژ در ساخت قالب‌های ریخته گری تحت فشار استفاده می‌شود.

در ترکیب این آلیاژ از 0.2 تا 0.4 درصد نیکل، 0.4 تا 0.9 درصد مولیبدن و میزان کمی گوگرد، سیلیکون، منگنز و فسفر استفاده می‌شود. میزان کربن فولاد این آلیاژ 0.28 تا 0.40 است.

 

آلیاژ فولاد تنگستن

این آلیاژ از سختی بالایی برخوردار است و قدرت برشی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کند و خوردگی کمی را تجربه کند. نام دیگر آلیاژ فولاد تنگستن، فولاد با سرعت بالا است. از این آلیاژ برای ساخت کاتر، ماشین تراشکاری و CNC صنعتی، مته و ابزار اینچنینی استفاده می‌شود.

در ساخت این آلیاژ از 5 تا 7 درصد تنگستن استفاده می‌شود و مقدار کربن فولاد این آلیاژ 0.5 تا 1 درصد است

 

آلیاژ فولاد وانادیوم

این آلیاژ که با ترکیب میزان کمی وانادیوم با فولاد بدست می‌آید، از قدرت بالا و چکش خاری قابل ملاحظه‌ای برخوردار است. از خواص دیگر این آلیاژ می‌توان به بالا بودن الاستیسیته آن و مقاومت در برابر شوک اشاره کرد. از این محصول در ساخت قطعات خودرو، فنرها و ابزارهایی که نیاز به قابلیت کشسانی دارند استفاده می‌شود.

در ترکیب این آلیاژ از 0.2 درصد وانادیوم استفاده می‌شود که نسبت به سایر آلیاژها شاید میزان ناچیزی به نظر بیاید.

 

فولاد هوازده

برای کاهش احتمال زنگ زدی و جلوگیری از آن دو راه وجود دارد. راه اول استفاده از پوشش‌های ضد زنگ مثل رنگ، پوشش سرامیکی، آبکاری و بطور کلی استفاده از هر نوع ماده ضد زنگ خارجی به عنوان پوشش روی سطح آن است.

راه دوم که برای صنایع و قطعات حساس بیشتر پیشنهاد شده و بکار می‌رود اضافه کردن عناصر مکمل و ساخت آلیاژ است. اضافه کردن ترکیبات زنگ نزن مثل مس، فسفر، نیکل و کروم همراه با میزان کربن متوسط مقاومت در برابر خوردگی را بالا می‌برد و فولادی ضدزنگ یا زنگ‌نزن تولید می‌کند.

وقتی این نوع فولاد در معرض هوا قرار بگیرد، لایه رویی آن تبدیل به اکسید آهن شده و این لایه خود پوششی ضدزنگ ایجاد خواهد و از لایه‌های زیرین محافظت بعمل می‌آورد.

در ترکیب این آلیاژ از 0.25 تا 0.75 درصد سیلیسیوم، 0.2 تا 1.25 درصد منگنز، 0.01 تا 0.3 درصد فسفر، 0.03 درصد گوگرد، 0.5 تا 1.2 درصد کروم، 0.25 تا 0.55 درصد مس و 0.4 تا 0.6 نیکل استفاده می‌شود. درصد کربن فولاد آن هم معمولا 0.12 تا 0.16 است.

 

آلیاژ فولاد کبالت

این آلیاژ تا حدودی نسبت به سایر آلیاژها متفاوت است. چراکه مهم‌ترین خصوصیت آن خواص مغناتیسی‌اش است. این آلیاژ پس از ساخته شدن، تبدیل به آهن‌ ربایی با خاصیت مغناتیسی بسیار قوی خواهد شد.

در ترکیب این آلیاژ حدود 35 درصد کبالت به فولاد پرکربن اضافه می‌شود.

 

آلیاژ فولاد مس

تنها تغییر قابل توجه این آلیاژ نسبت به سایر آلیاژها خصوصا فولاد کربن متوسط پایه، مقاومت بهتر در برابر اتمسفر است.

در ساخت این آلیاژ از حدود 0.15 تا 0.25 درصد مس استفاده می‌شود.

 

تفاوت فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی

• کاربری بیشتر: فولاد‌های غیر آلیاژی بیشتر در صنعت ساختمان آن هم به صورت محدود استفاده می‌شوند، ولی فولاد‌های آلیاژی می‌توانند در تمام صنایع استفاده شوند. از ماشین لباس‌شویی و سینک آشپزخانه تا تانک و موشک‌های فضایی بخش کوچکی از این استفاده‌ها را شامل می‌شوند.
• امکان خلاقیت بیشتر: فولاد غیر آلیاژی فقط با افزایش یا کاهش میزان کربن تغییر خواهد کرد که این باعث محدودیت‌های بسیاری خواهد بود. ولی فولاد آلیاژی را می‌توان با مواد جدیدی که شاید هنوز امتحان هم نشده است ترکیب کرد و همواره استفاده‌هایی جدید برای آن‌ها پیدا کرد.
• خاصیت‌های منحصر به فرد: فولاد آلیاژی می‌تواند خواص ویژه‌ای مثل مقاومت در برابر خوردگی، ساییدگی، فشار و هر آنچه که لازم داشته باشیم را بوجود بیاورد. ولی فولاد معمولی حتی در برابر هوا و رطوبت هم مقاوم نیست و احتیاج به مواد جانبی برای محافظت از خود دارد، اگر نه زنگ می‌زند و مهم‌ترین ویژگی‌هایش مثل مقاومت را به راحتی از دست خواهد داد.

برای مثال، یکی از نمونه‌های فوق‌العاده فولاد آلیاژی، فولاد سوپر آلیاژی است. این فولاد می‌تواند تا یک سوم نقطه ذوب خود را تحمل کند و باز هم خواصش را حفظ نماید؛ از این نوع آلیاژ در توربین‌های حرارتی استفاده می‌شود که تامین بخش بزرگی از انرژی ما را بر عهده دارند.

 

قیمت فولاد آلیاژی

تولید فولاد آلیاژی در ایران قدمتی چند دهه‌ای دارد و در حال حاضر یکی از کشور‌های نام‌دار در زمینه تولید این محصولات هستیم. برخی از کارخانه‌هایی که در ایران فولاد آلیاژی تولید می‌کنند شرکت فولاد مبارکه اصفهان، شرکت فولاد آلیاژی اصفهان، شرکت فولاد آلیاژی ایران یزد و شرکت آلیاژی نگین ابهر هستند.

همانطور که در بالا توضیح دادیم، بسته به نوع نیازتان باید مناسب‌ترین و هماهنگ‌ترین فولاد را انتخاب کنید. این انتخاب در قیمت نهایی پروژه شما تاثیر بسزایی خواهد داشت. پس بهتر است قبل از خرید، تصمیمی دقیق و کارشناسی شده بگیرید و تا حد امکان قیمت تمام شده‌تان را پایین بیاورید.

برای دریافت قیمت روز انواع فولاد آلیاژی و دیگر آهن آلات، می‌توانید به صورت آنلاین از صفحه محصولات ما دیدن کنید و اگر محصولی را نیافتید و یا برای ارتباط راحت‌تر، می‌توانید با تلفن‌های موجود تماس بگیرید تا همکاران ما در بنیان فولاد شما را راهنمایی کنند.

 

سخن آخر

امروزه فولاد از یک متریال ساده، تبدیل به یکی از پرکاربردترین متریال‌های دنیای ساخت و ساز شده است. بسته به نیاز شما می‌تواند تنها مقاوم باشد و یا خاصیت‌های فلزات و مواد دیگر مثل مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر نیروی کششی، مقاومت در برابر زنگ‌زدن و رطوبت و خیلی چیز‌های دیگر که در بالا هم به آن اشاره کردیم را نیز بدست آورد.

هر کدام از این ویژگی‌ها ما را قادر می‌سازد بسته به نیاز و صنعتی که در آن هستیم، فولاد آلیاژی که بهترین کاربرد را برای‌مان دارد انتخاب کنیم؛ از ساخت خانه‌ای ساده تا شاتل‌های فضایی و زیر دریایی‌هایی که عمق دریا را می‌نوردند، آلیاژهای فولاد به بخشی جدایی ناپذیر در زندگی ما بدل شده‌اند.

پس اینکه بدانیم هر کدام از آن‌ها چه خواصی دارند و چه تغییراتی در محصول نهایی بوجود می‌آورند، یکی از مهم‌ترین قدم‌های هر صنعت و افراد وابسته به آن است. اگر سوال یا نکته‌ای دارید که می‌خواهید با ما در جریان بگذارید، با ما در بنیان فولاد  با مدیریت جناب آفای مهندس شبستری در ارتباط باشد