تولیدکنندگان فلزات آهن و فولاد، محدوده ذوب آن‌ها را با توجه به فاکتورهای مختلفی تعیین می‌کنند. نقطه ذوب استیل حدود ۱۳۰۰ الی ۱۵۴۰ درجه سانتی‌گراد است که این میزان دمای ذوب استیل به ترکیبات شیمیایی آن نیز بستگی دارد. مجموع ترکیبات شیمیایی فولاد و انواع استیل بر استحکام پیوندهای اتمی آن‌ها تاثیرگذار هستند؛ ازاین‌رو هرچه میزان این پیوندهای اتمی بالاتر باشد، نقطه ذوب فولاد بالاتر خواهد بود. در کل می‌توان گفت که میزان عناصر آلیاژی فولاد بر دمای ذوب آن تاثیرگذار است. همچنین دمای ذوب فولاد تحت فشار خارجی بوده و با افزایش فشار خارجی، دمای ذوب فولاد کاهش می‌یابد. با استفاده از جدول نقطه ذوب انواع فولاد، آهن و استیل می‌توانید اطلاعات جامعی در این مورد کسب نمایید.
دلیل مشخص کردن نقطه ذوب استیل با یک محدوده چیست؟
تشخیص درجه ذوب فولاد به عواملی چون استحکام پیوندهای میان اتم‌ها بستگی دارد که این اتم‌ها در ساختار شیمیایی فولاد قرار دارند. نقطه ذوب در تمامی فلزات خالص، پایدار است. برای مثال نقطه ذوب آهن خالص برابر با ۱۵۳۸ درجه سانتی‌گراد است؛ اما این نقطه ذوب تنها یک عنصر فلزی دارد. البته فولادها برخلاف فلزهای خالص، عنصرهای آلیاژی مختلف و متنوع دارند؛ ازاین‌رو نقطه ذوب هر کدام از عناصر آن‌ها در یک محدوده متفاوت مشخص شده است.
میزان هر عنصر آلیاژی دارای تلرانس بوده و نمی‌توان مقدار دقیق آن را مشخص کرد. حتی برای دامنه دمای ذوب نیز نمی‌توان عدد ثابتی را بیان کرد؛ زیرا نوع عنصرهای آلیاژ و ترکیبات شیمیایی انواع فلزات متفاوت است. برای مثال نقطه ذوب استیل ۳۰۴ بین ۱۴۰۰ الی ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد تخمین زده شده است. به دلیل متفاوت بودن محتوای هر آلیاژ، شما می‌بایست محدوده دمای ذوب را در نظر بگیرید. در واقع تولیدکنندگان، انواع فولاد و فلزات را با محدوده‌های ذوب مختلفی تنظیم می‌کنند.
دمای ذوب گرید های مختلف فولاد ها
دمای تقریبی فولادهای مختلف به شرح زیر است:
- دمای ذوب انواع فولاد: ۱۳۰۰ الی ۱۵۴۰ درجه سانتی‌گراد
- دما ذوب فولادهای کم‌کربن و نرم: ۱۴۵۰ الی ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای ذوب فولادهای گالوانیزه: ۱۴۰۰ الی ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد
- نقطه ذوب آهن فرفورژه: ۱۵۱۰ درجا سانتی‌گراد
- نقطه ذوب آهن خالص: ۱۵۳۸ درجه سانتی‌گراد
- نقطه ذوب چدن: ۱۲۰۰ الی ۲۲۰۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای ذوب فولادهای ضدزنگ: ۱۴۰۰ الی ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای ذوب فولادهای نورد سرد: ۱۴۰۰ الی ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای ذوب فولادهای آلیاژی: ۱۴۰۰ الی ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد
- نقطه ذوب اکسیدآهن: ۱۵۳۹ درجه سانتی‌گراد
دمای ذوب فولاد های ضد زنگ، استنلس استیل
فولادهای ضد زنگ در ایران به عنوان استیل مشهور شناخته شده‌اند که دمای ذوب آن‌ها بین ۱۴۰۰ الی ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد و ۲۵۵۰ الی ۲۷۹۰ درجه فارنهایت است. در جدول زیر می‌توانید دمای ذوب انواع گریدهای فولاد ضد زنگ را در دو مقیاس درجه فارنهایت و درجه سانتی‌گراد مشاهده کنید. بدون تردید اطلاعات این جدول برای صنعت‌گرانی که با ذوب و کارکرد استیل‌ها سروکار دارند، حائز اهمیت بالایی خواهد بود. ناگفته نماند که برخی از استیل‌ها با عنوان استیل‌های نسوز شناخته شده‌اند و این نوع استیل‌ها برای حرارت‌دهی بالا و دمای بالاتر مناسب هستند؛ اما دمای ذوب آن‌ها در محدوده دیگر استیل‌های ضد زنگ ذکر شده است.
| آلیاژ استیل | دمای ذوب (درجه سانتی‌گراد C) | دمای ذوب درجه فارنهایت F |
| AM 350 | ۱۴۰۰ | ۲۵۵۰ |
| PH 17-7 | ۱۳۸۵-۱۴۴۰ | ۲۵۶۰-۲۶۲۵ |
| PH 17-4 | ۱۳۸۵-۱۴۴۰ | ۲۵۶۰-۲۶۲۵ |
| PH 15-5 | ۱۳۸۵-۱۴۴۰ | ۲۵۶۰-۲۶۲۵ |
| PH 13-8 MO | ۱۳۸۵-۱۴۴۰ | ۲۵۶۰-۲۶۲۵ |
| ۲۲۰۵ | ۱۳۸۵-۱۴۴۰ | ۲۵۲۵-۲۶۲۵ |
| ۹۰۴ | ۱۳۰۰-۱۳۹۰ | ۲۳۷۰-۲۵۳۵ |
| ۴۴۶ | ۱۴۲۵-۱۵۱۰ | ۲۶۰۰-۲۷۵۰ |
| 440A ۴۴۰ 440C 440B | ۱۳۷۰-۱۵۱۰ | ۲۵۰۰-۲۷۵۰ |
| ۴۳۶ | ۱۴۲۵-۱۵۱۰ | ۲۶۰۰-۲۷۵۰ |
| ۴۳۴ | ۱۴۲۵-۱۵۱۰ | ۲۶۰۰-۲۷۵۰ |
| 430F ۴۳۰ | ۱۴۲۵-۱۵۱۰ | ۲۶۰۰-۲۷۵۰ |
| ۴۲۹ | ۱۴۵۰-۱۵۱۰ | ۲۶۰۰-۲۷۵۰ |
| 304L ۳۰۴ 304N | ۱۴۰۰-۱۴۵۰ | ۲۵۵۰-۲۶۵۰ |
| 316L 316N ۳۱۶ | ۱۳۷۵-۱۴۰۰ | ۲۵۰۰-۲۵۵۰ |
| ۲۰۱ | ۱۴۰۰-۱۴۵۰ | ۲۵۵۰-۲۶۵۰ |
| ۲۰۲ | ۱۴۰۰-۱۴۵۰ | ۲۵۵۰-۲۶۵۰ |
| ۳۰۱ | ۱۴۰۰-۱۴۲۰ | ۲۵۵۰-۲۵۹۰ |
| ۳۰۲ | ۱۴۰۰-۱۴۲۰ | ۲۵۵۰-۲۵۹۰ |
| 302B | ۱۳۷۰-۱۴۰۰ | ۲۵۵۰-۲۶۵۰ |
| 302CU | ۱۴۰۰-۱۴۵۰ | ۲۵۵۰-۲۶۵۰ |
| ۳۰۳ | ۱۴۰۰-۱۴۵۰ | ۲۵۵۰-۲۶۵۰ |
| ۳۰۵ | ۱۴۰۰-۱۴۵۰ | ۲۵۵۰-۲۶۵۰ |
| ۴۲۰ | ۱۴۵۰-۱۵۱۰ | ۲۶۵۰-۲۷۵۰ |
| ۴۱۶ | ۱۴۸۰-۱۵۳۰ | ۲۷۰۰-۲۷۹۰ |
| ۴۱۴ | ۱۴۲۵-۱۴۸۰ | ۲۶۰۰-۲۷۰۰ |
| ۴۱۰ | ۱۴۸۰-۱۵۳۰ | ۲۷۰۰-۲۷۹۰ |
| ۴۰۹ | ۱۴۸۰-۱۵۳۰ | ۲۷۰۰-۲۷۹۰ |
| ۴۰۵ | ۱۴۸۰-۱۵۳۰ | ۲۷۰۰-۲۷۹۰ |
مقایسه نقطه ذوب فولاد و چدن
چدن ساختاری مشابه فولادهای آلیاژی دارد و از ترکیب آهن و کربن ساخته شده است. البته درصد کربن در ترکیبات چدن بیشتر از درصد کربن موجود در ساختار فولاد است. عمدتاً چدن‌ها حدود ۲ درصد یا بیشتر از ۲ درصد کربن دارند؛ اما فولادها تا حدود ۲.۱ درصد دارای کربن هستند. در ساختار فولاد ترکیبات دیگری چون نیکل، منگنز و سیلیسیم وجود دارد. چدن در مقایسه با فولاد در برابر خوردگی آسیب‌پذیرتر است؛ اما فولاد مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد. همچنین مراحل ریخته‌گری چدن بسیار آسان‌تر از فولاد است.
درصد انقباض پایین چدن سبب شده تا برای سازه‌های زینتی و معماری گزینه بسیار ایده‌آلی باشد. علاوه‌بر این موارد باید بدانید که هزینه تولید فولاد بسیار بالاتر از چدن است. همچنین برای مقایسه نقطه ذوب چدن با فولاد می‌توان گفت که چدن نقطه ذوب کم‌تری دارد. نقطه ذوب چدن حدود ۹۵۰ الی ۹۸۰ درجه سانتی‌گراد تعیین شده؛ اما این محدوده ممکن است بنا بر عواملی چون ترکیبات چدن تغییر نماید.
عوامل موثر بر نقطه ذوب فولاد
از مهم‌ترین فاکتورهای تشخیص نقطه ذوب فولاد می‌توان به ساختار متالورژیکی و ترکیبات شیمیایی آن اشاره کرد. این فاکتورها برای پایین بردن یا افزایش عدد نقطه ذوب فولاد بسیار موثر هستند. البته ترکیبات شیمیایی فولادها نیز در این جهت تاثیرگذار هستند و می‌توانند باعث تغییر نقطه انجماد و ذوب فولاد شوند.
نقطه ذوب فولاد ضد زنگ
فولادهای ضد زنگ که با نام استنلس استیل نیز شناخته می‌شوند، مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی دارند. البته وجود ۱۲ درصد کروم در ترکیبات این نوع فولاد سبب افزایش مقاومت و استحکام آن شده است. در طی فرآیند تولید فولاد ضد زنگ، ترکیباتی به سطح آهن افزوده می‌شود که از سطوح آهن در برابر اکسیدشدن جلوگیری می‌کنند. ناگفته نماند که برخی فولادهای ضد زنگ حاوی ترکیباتی چون نیکل و آلومینیوم نیز هستند. فولادهای ضد زنگ دارای گریدهای مختلفی هستند و نقطه ذوب آن‌ها بر اساس گریدهای فولاد و سایر عوامل تعیین می‌شود. دمای ذوب این فولاد در انواع آن متغیر است و بستگی به مقدار آلیاژهای موجود در آن دارد.
نقطه ذوب آهن اسفنجی
آهن‌های اسفنجی در طی فرآیند حذف اکسیژن در سنگ آهن تولید می‌شوند و توسط گازهای کاهنده و کربن به دست می‌آیند. آهن اسفنجی در نهایت به مقاطع فولادی کاربردی تبدیل می‌شود که به عنوان تیرآهن و میلگرد در صنایع ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقطه ذوب این نوع آهن کم‌تر از ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است. یکی از دلایل عمده پایین بودن دمای ذوب آهن اسفنجی، کم بودن درصد ناخالصی آهن است که ناخالصی آهن در آن برابر با ۳۰ الی ۳۵ درصد است.
نقطه ذوب فولاد CK45
فولادهای ساده کربنی در مدل CK45 خواص مکانیکی بالایی دارند. از مزیت‌های این نوع فولاد می‌توان به مقاومت بالای آن در برابر سایش و ضربه اشاره کرد. البته کم بودن مقدار کروم در ساختار این فولاد سبب کاهش مقاومت آن در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی شده است. به صورت میانگین می‌توان گفت که دما یا نقطه ذوب فولاد CK45 بین ۱۳۸۰ الی ۱۵۱۴ درجه سانتی‌گراد است که البته این محدوده به صورت میانگین محاسبه شده است.
دمای ذوب آهن خالص
آهن خالص نقطه ذوب متفاوتی در مقایسه با آهن‌های ناخالص دارد. البته این تفاوت بسیار ناچیز است؛ اما همین مقدار ناچیز می‌تواند در صنایع مختلف بسیار تاثیرگذار باشد. نقطه ذوب آهن‌های خالص با توجه به فاکتورهایی مثل مقدار یا انواع ترکیبات شیمیایی آهن متغیر است؛ اما مقدار گزارش شده عموماً برابر با ۱۵۳۸ درجه سانتی‌گراد بوده است.
دمای ذوب استیل
دمای ذوب استیل به‌دلیل آلیاژی‌بودنش یک «بازهٔ ذوب» است نه یک عدد ثابت. این بازه با توجه به درصد کربن و عناصر آلیاژی مثل کروم، نیکل، مولیبدن و منگنز تغییر می‌کند؛ اختلاف‌های کوچک هم می‌تواند روی انتخاب فرآیندهای صنعتی اثرگذار باشد. عموماً برای اغلب گریدهای فولاد کربنی و زنگ‌نزن، بازهٔ ذوب حدود ۱۳۷۰ تا ۱۵۱۰ درجهٔ سانتی‌گراد گزارش می‌شود؛ برای استنلس‌ها معمولاً ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۰ و برای فولادهای پرکربن کمی پایین‌تر است. شناخت دقیق نقاط سالیدوس و لیکویدوس به در جوشکاری، ریخته‌گری و تنظیم چرخه‌های عملیات حرارتی اهمیت حیاتی دارد.
سخن پایانی
قبل از خرید انواع ورق‌های استیل، مقاطع و اتصالات مختلف استیل، استیل‌های ضد زنگ، لوله‌های استیل و دیگر محصولات مشابه می‌بایست در مورد دما و نقطه ذوب هرکدام از آن‌ها اطلاعاتی دقیق کسب کنید. مشخصات فیزیکی انواع استیل‌های استنلس و ضد زنگ می‌تواند برای شما در خریدی مطمئن‌تر کمک فراوانی نماید. عوامل مختلفی در مشخص کردن نقطه ذوب بستگی دارد. ناگفته نماند که ساختار متالورژیکی و ترکیبات شیمیایی از فاکتورهای موثر بر تعیین نقطه ذوب انواع فولادها هستند. در کل نقطه ذوب آهن خالص برابر با ۱۵۳۸ درجه سانتی‌گراد و ۲۸۰۰ درجه فارنهایت است؛ اما با این حال برخی عوامل باعث تغییر میزان این دما در انواع آهن می‌شوند.
سوالات متداول
دمای ذوب استیل چقدر است و چرا «بازه» است؟
چون استیل آلیاژ است، دو دمای سالیدوس/لیکویدوس دارد. بیشتر گریدها در ۱۳۷۰ تا ۱۵۱۰ °C ذوب می‌شوند؛ استنلس‌ها معمولاً ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۰ °C.
نقطه ذوب استیل ۳۰۴ چند درجه است و با ۳۱۶ چه فرقی دارد؟
استیل ۳۰۴: حدود ۱۴۰۰–۱۴۵۰ °C.
استیل ۳۱۶: حدود ۱۳۷۵–۱۴۰۰ °C (به‌خاطر Mo/Ni بالاتر، شروع ذوب کمی پایین‌تر است). مقادیر دقیق را از دیتاشیت گرید/سازنده بگیرید.
دمای ذوب فولاد کربنی (کم‌کربن/پرکربن) و فولاد آلیاژی چقدر است؟
اغلب فولادهای کربنی در ۱۴۲۵ تا ۱۵۴۰ °C قرار می‌گیرند. افزایش کربن سالیدوس را پایین می‌آورد؛ عناصر آلیاژی مثل Mn، Si، Cr و Ni نیز بازه را جابه‌جا می‌کنند.
نقطه ذوب آهن خالص چند است و چرا با آهن ناخالص فرق دارد؟
آهن خالص ≈ ۱۵۳۸ °C. ناخالصی‌ها/عناصر آلیاژی نظم شبکه را تغییر می‌دهند و معمولاً دمای آغاز ذوب را کاهش می‌دهند؛ به همین دلیل آهن‌های ناخالص/چدن‌ها پایین‌تر ذوب می‌شوند.
دانستن دمای/نقطه ذوب چه کمکی در جوشکاری و ریخته‌گری می‌کند؟
برای تعیین پیش‌گرم، interpass، انتخاب فیلر، نرخ حرارت‌دهی/سردکردن و تنظیم سوپر‌هیت ریخته‌گری ضروری است؛ کمک می‌کند از سوختن عناصر آلیاژی، تردی داغ، حفره و تابیدگی جلوگیری شود.
