در لیست صنایع مختلف کمتر مجموعه‌ای را پیدا خواهید کرد که از فولاد و محصولات مربوط به آن استفاده نکند. درواقع فولاد یکی از فلزات بسیار مهم در دنیا بوده که هم صرفه اقتصادی دارد و هم با دیگر فلزات موجود به خوبی هماهنگ می‌شود. در شرایطی که فولاد خواص برخی از عناصر را جذب و ویژگی‌های چشمگیری را شامل شود، به فولاد آلیاژی تبدیل می‌گردد. شما می‌توانید از فولاد آلیاژی در صنایع مختلفی نظیر نفت، پتروشیمی، هواپیماسازی، خودروسازی و… بهره ببرید. این نوع فولاد تنوع بی‌نظیری نیز دارد که می‌توان به پرآلیاژ، استنلس استیل، کم کربن پراستحکام و… اشاره کرد.
تفاوت فولاد آلیاژی و غیرآلیاژی چیست؟
پیش از تقسیم‌بندی انواع فولاد آلیاژی شما باید با یک تقسیم‌بندی جامع‌تر آشنا شوید. در حالت کلی فولادها به دو گروه آلیاژی و غیر آلیاژی تقسیم می‌شوند. در ادامه با بررسی ویژگی‌های آنها، به تفاوت‌ها و شباهت‌های هر یک پی خواهید برد.
- میزان کربن: زمانی که میزان کربن مورد بررسی قرار می‌گیرد، به نوع فولاد یعنی آلیاژی یا غیر آلیاژی بودن آن پی خواهید برد. در فولادهای غیرآلیاژی تنها یک درصد کربن وجود داشته و دارای انعطاف‌پذیری و تغییر شکل بسیاری هستند. این در حالی است که فولادهای آلیاژی درصد بسیار بیشتری از کربن را شامل هستند و تا 25 درصد کربن در آنها دیده می‌شود. توجه داشته باشید که هرچه میزان کربن موجود افزایش یابد، سختی فولاد و همچنین شکنندگی آن بیشتر می‌شود.
- نحوه ذوب: فولادهای آلیاژی در زمان ذوب به سادگی با دیگر عناصر ترکیب می‌شوند؛ اما فولادهای غیرآلیاژی با هیچ عنصر دیگری ترکیب نمی‌شود و تنها با مقدار کمی کربن ادغام می‌گردند.
- خوردگی: از آنجایی که فولادهای غیرآلیاژی دارای درصد خلوص بالای آهن هستند پس به سادگی با اکسیژن واکنش می‌دهند. در فولادهای آلیاژی عناصری وجود دارد که مقاومت آن را نسبت به خوردگی افزایش می‌دهد.
| ویژگی | فولاد آلیاژی | فولاد غیرآلیاژی |
| میزان کربن | درصد بالاتری از کربن (تا 25 درصد) | درصد کربن کمتر (معمولاً کمتر از 1 درصد) |
| ترکیب شیمیایی | ترکیب با دیگر عناصر آلیاژی (مانند کروم، نیکل) | فقط ترکیب با آهن و مقادیر کمی کربن |
| ویژگی‌های مکانیکی | استحکام و سختی بالا، اما شکننده‌تر | انعطاف‌پذیری و تغییر شکل بهتر |
| نحوه ذوب | در زمان ذوب به راحتی با دیگر عناصر ترکیب می‌شود | فقط با آهن و مقدار کمی کربن ترکیب می‌شود |
| مقاومت در برابر خوردگی | مقاومت بیشتر به خوردگی (به دلیل افزودن عناصر آلیاژی) | حساس‌تر به خوردگی، مخصوصاً در محیط‌های مرطوب و اسیدی |
| کاربرد | مناسب برای صنایع نیازمند استحکام بالا، مقاومت به خوردگی و دماهای بالا (مانند صنایع هوافضا، خودروسازی) | مناسب برای مصارف عمومی مانند سازه‌های ساختمانی، لوله‌کشی و… |
انواع فولاد آلیاژی
در لیست فولادهای آلیاژی با لیست بسیار گسترده‌ای روبه‌رو می‌شوید که هر یک از آنها در خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوت هستند. در ادامه به تعداد اندکی از انواع فولاد آلیاژی اشاره می‌کنیم:
فولادهای کم آلیاژ
ساختار فولادهای کم آلیاژ همانند فولادهای کم‌کربن بوده و در دسته فریتی جای می‌گیرند. این محصولات دارای محتوای آلیاژی کمتر هستند و از نظر ریزساختار با فولاد تفاوت دارند. زمانی که به ترکیبات فولاد کم آلیاژ کروم، مولیبدون، نیکل و… اضافه می‌شود، از دیگر فولادهای موجود در بازار متمایز می‌گردد. این عناصر درصدهای بسیار کمی دارند که به فولاد اضافه می‌شوند و از 5 درصد نیز کمتر هستند. در ترکیبات فولادهای کم آلیاژ، کروم می‌تواند مقاومت به خوردگی را افزایش دهد و نیکل باعث بهبود چقرمگی فولاد می‌شود؛ مولیبدون نیز تاثیر مثبتی روی مقاومت در برابر ترک خوردگی دارد. شما می‌توانید از این نوع فولاد در ساخت سازه‌ها و اجزای ساختمانی، ساخت تجهیزات کشتی‌ها، مخازن تحت فشار و… استفاده کنید.
فولاد پرآلیاژ
ویژگی‌های بسیار عالی فولادهای پرآلیاژ باعث شده تا در صنایع مختلف به طور گسترده استفاده شود و به دلیل ساختار خود، نسبت به فولاد کم آلیاژ قیمت کمتری داشته باشد. این نوع فولادها در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند و از نظر استحکام و چقرمگی حرفی برای گفتن دارند. شما می‌توانید از این نوع فولاد در طراحی خطوط انتفال نفت و گاز، استفاده در محیط‌های خورنده و… بهره ببرید.
استنلس استیل
در لیست انواع فولادهای پرآلیاژ باید به استنلس استیل اشاره کرد که دارای حداقل 10.5 درصد کروم است. در بازار ایران گریدهای این فولاد با نام استیل شناخته می‌شوند و با درصدهای مختلفی از عناصر، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ترکیبات استنلس استیل شما علاوه‌بر کروم می‌توانید شاهد نیکل و مولیبدن نیز باشید.
فولادهای کم آلیاژ پراستحکام
فولادهای کم‌آلیاژ پر استحکام که به HSLA معروف هستند ترکیباتی نظیر وانادیوم، کلمبیم و تیتانیوم را شامل می‌شوند. با توجه به این تفاسیر، در زمان ساخت قطعاتی که ظرافت بسیاری دارند؛ اما باید استحکام بسیاری نیز داشته باشند، می‌توان از این نوع فولادها بهره برد. این نوع فولادها مقاومت به خوردگی مطلوبی دارند و معمولا در ساخت سیستم‌های تعلیق، چرخ‌ها، شاسی خودروها و… قابل استفاده هستند.
عناصر اصلی برای تولید فولاد آلیاژی
به منظور دستیابی به ویژگی‌های خاص فولاد باید از عناصر مختلف کمک گرفت تا فولاد آلیاژی با ویژگی‌های موردنیاز را تولید کرد. در حالت کلی در ساخت فولاد آلیاژی برخی عناصر نقش مهمی دارند که می‌توان به کروم، نیکل، مولیبدن، منگنز، سیلیکون، وانادیوم، کبالت، تیتانیوم و… اشاره کرد. با اضافه شدن هر یک از این عناصر می‌توانید تاثیر بسیار زیادی روی میزان مقاومت به خوردگی، جوش‌پذیری، استحکام و… داشته باشید.
تولید فولاد آلیاژی
وجود چالش‌های مهم در تولید فولاد آلیاژی و حائر اهمیت بودن این فولاد در صنعت، باعث شده تا این فرایند مورد توجه قرار گیرد. برای تولید فولاد آلیاژی باید عناصر به مذاب آهن اضافه شوند که آهن موردنیاز نیز از قراضه‌ها یا آهن اسفنجی تامین می‌گردد. در زمان تولید فولاد از کوره‌های قوس الکترکی استفاده می‌کنند تا بتوانند به تولیدات باکیفیت دست یابند.
کاربرد فولاد آلیاژی
تکنسین‌ها در زمان تولید ابزارآلات و قطعات صنعتی به سراغ فولادهای آلیاژی می‌روند تا بتوانند از ویژگی‌های ممتاز آن بهره‌مند شوند. در ادامه به لیست گسترده کاربردهای فولاد آلیاژی اشاره می‌کنیم:
- اتوماسیون کارخانجات
- ابزارآلات کشاورزی
- صنعت اتومبیل سازی
- ساخت سکو‌های حفاری
- تجهیزات ساختمانی
- ساخت موتور جت و پره‌‌های توربین
- تولید لوله‌های انتقال سیالات
- تولید راکتورهای هسته‌‌ای و فضاپیماها
سخن پایانی
یکی از موضوعات غیر قابل انکار، لنگ ماندن کار و فعالیت صنایع مختلف در صورت عدم وجود فولاد آلیاژی است. این فولادها که ویژگی‌های بسیار عالی دارند، توانسته‌اند در صنایع گسترده‌ای نظیر تجهیزات ساختمانی، ساخت موتور جت و پره‌‌های توربین، تولید لوله‌های انتقال سیالات، تولید راکتورهای هسته‌‌ای و فضاپیماها و… قابل استفاده باشند. تفاوت‌هایی نیز میان فولاد آلیاژی و غیر آلیاژی وجود دارد که می‌توان به میزان کربن موجود، خوردگی و… اشاره کرد.