مرکز دانلود کتاب الکترونیک مواد ، مکانیک ، عمران و مهندسی شیمی

فولاد مهم‌ترین ماده‌ اولیه‌ ساختمانی و مهندسی در جهان است. کاربردهای مختلف انواع فولاد در تمامی بخش‌های زندگی روزمره، از ماشین‌ها، تولیدات ساختمانی و کشتی‌های باری گرفته تا یخچال، ماشین لباسشویی و چاقوی جراحی گسترده است. فولاد می‌تواند بارها و بارها، بدون از دست دادن خواص بازیافت شود و مورد استفاده قرار بگیرد. طبق آمارهای منتشرشده، میزان تولید فولاد خام جهان در سال ۲۰۱۳، ۱/۶ میلیارد تن بود، در حالی که این مقدار برای دیگر فلز مهندسی مهم در جهان یعنی آلومینیوم، ۴۷ میلیون تن ثبت شده است. تفاوت بسیار بزرگ میان این مقادیر، اهمیت نسبی انواع فولاد در صنعت جهانی را نشان می‌دهد. هزینه‌های نسبتا پایین تولید، فراوانی مواد اولیه ‌(سنگ آهن و آهن قراضه) و گستره بی‌نظیر خواص مکانیکی، دلایل عمده محبوبیت انواع فولاد در صنایع و کاربردهای مختلف هستند.

انواع فولاد، بر اساس معیارهای مختلف مانند ترکیب شیمیایی، کاربرد، پروسه‌ تولید، روش‌ ذوب، شکل ظاهری، میزان استحکام، ساختار بلوری، فرآیند جداسازی اکسیژن و عملیات حرارتی طبقه‌بندی می‌شود.

فولاد چیست و تفاوت آن با آهن

فولاد، آلیاژی از آهن و کربن است که کمتر از ۲ درصد کربن، ۱ درصد منگنز و مقدار کمی سیلیکون، فسفر، سولفور و اکسیژن دارد. اگر مقدار کربن بیشتر از ۲ درصد باشد، آلیاژ حاصل را چدن می‌نامند که دسته‌بندی، خواص و کاربردهای متفاوت دارد. قیمت این دو آلیاژ از قیمت تیرآهن کمتر است. تفاوت اصلی بین آهن و انواع فولاد، در میزان کربن موجود است که در فولاد معمولا بین ۰/۰۳ تا ۱/۰۷۵ درصد برآورد شده. فولاد ویژگی‌های آهن را به بهترین شکل ممکن حفظ می‌کند. با این وجود افزودن کربن و عناصر فلزی و غیرفلزی دیگر به ساختار آهن، این خواص فیزیکی و شیمیایی، به‌خصوص مقاومت فشاری و کششی را بهبود می‌بخشد. علاوه بر افزایش قابلیت شکل‌پذیری و مقاومت فشاری و کششی بیشتر، فولاد دارای خاصیت ضدخوردگی نیز هست، در حالی که آهن در معرض اکسیژن و آب، اکسید می‌شود. البته به همان میزان که استحکام فولاد نسبت به آهن بالاتر است، قابلیت چکش‌خواری آن کمتر بوده و سختی بیشتری دارد. همچنین افزودن عناصر سیلیسیم، منگنز و کروم، مقاومت کششی فوق‌العاده‌ای به فولاد می‌بخشد.

انواع فولاد بر اساس معیارهای مختلف

انواع فولاد را می‌توان بر اساس معیارهای مختلف مانند ترکیب شیمیایی کاربرد، پروسه‌ تولید، روش‌ ذوب، شکل ظاهری، میزان استحکام، ساختار بلوری، فرآیند جداسازی اکسیژن و عملیات حرارتی طبقه‌بندی کرد که در ادامه برخی تقسیم‌بندی‌های مهم معرفی می‌شود.
انواع فولاد بر اساس ترکیب شیمیایی:
بر اساس ساختار شیمیایی، انواع فولاد را به دو دسته‌ بزرگ فولاد ساده‌ کربنی و فولاد آلیاژی تقسیم می‌کنند. فولاد ساده‌ کربنی، شامل کربن و مقدار کمی از عناصر معمول دیگر است، در حالی که فولاد آلیاژی از ترکیب فولاد کربنی و تعدادی از عناصر آلیاژی مانند منگنز، سیلیکون، نیکل، تیتانیوم، مس، کروم و آلومینیوم، به دست می‌آید. تعیین قیمت آهن کیلویی و دیگر آلیاژهای فولاد، بر اساس مواد اولیه و عناصر تشکیل‌دهنده آن‌ها تعیین می‌شود.

انواع فولاد بر اساس کاربرد:

• فولاد سازه‌ای: این محصولات، جز انواع فولادهای معمولی با درجه‌ کیفیت ۱، ۲ و ۳ بوده و در صنعت ساختمان‌سازی و برای ساخت اسکلت فلزی، نرده، توری، جرثقیل و ... مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• فولاد فنر: فولاد فنر، مقاومت بالایی در برابر ارتعاش و سایش داشته و با وجود مقاومت کششی بالا، به دلیل داشتن سلیسیم، خاصیت آلاستیسیته‌ بالایی نیز دارد. انواع فولاد فنر در ساخت فنرهای استوانه‌ای، تخت و مخروطی کاربرد دارند.
• فولاد قالبی: این فولاد برای ساخت قالب‌های پلاستیک‌زنی به کار می‌رود.
• فولاد ابزار: برای ساخت ابزار مناسب هستند.
• فولاد یاتاقان: در قطعاتی که تحت بار و سایش زیادی هستند و باید تنش فشاری را تحمل نمایند، از این فولاد استفاده می‌شود؛ مانند ساچمه‌ها، غلتک‌ها، مفاصل، سوزن‌ها، یاتاقان‌ها و...
• فولاد ضدسایش: از انواع فولاد مقاوم در برابر سایش است که در ساخت ماشین‌آلات پردازش سنگ، سنگ‌شکن‌ها و بیل‌های مکانیکی به کار گرفته می‌شود.
• فولاد سوپاپ: برای ساخت سوپاپ‌های خودروها و موتورهای احتراق سبک و سنگین، سوپاپ‌های دود و... استفاده می‌شوند.
• فولاد دریایی: در کف، عرشه و بدنه کشتی‌ها و قایق‌های مختلف، زیر دریایی‌ها، شناورها و… کاربرد دارد.
• فولاد ماشینکاری
• فولاد دیگ بخار
• فولاد مخزن تحت فشار
• فولاد آبکاری

• انواع فولاد بر اساس پروسه‌ تولید:

  • فولاد نورد گرم: تحت عملیات نورد گرم تولید شده و در مواردی کاربرد دارد که دقت بالایی نیاز است.
  • فولاد نورد سرد: همان فولاد نورد گرم است که فرآیند پرداخت آن طولانی‌تر می‌باشد. این تفاوت باعث افزایش کیفیت فولاد نورد سرد می‌شود.
  • فولاد سرد کشیده شده: تحت فرآیند کشش سرد تولید شده و از کیفیت خوبی برخوردار است.
  • فولاد ریخته‌گری: قطعاتی که با روش ریخته‌گری تولید شده و میزان کربن آن‌ها بین ۰/۱۵ تا ۰/۶ درصد است
  • فولاد آهنگری‌شده: قطعاتی که با روش آهنگری تولید شده و کیفیت بالاتری نسبت به روش ریخته‌گری دارند.
    انواع فولاد بر اساس شکل ظاهری: به صورت شمش، میله، لوله، صفحه، ورق و... یافت می‌شود.

  انواع فولاد کربنی ساده ....