برای توضیح روش تولید فولاد آلیاژی در ابتدا باید بدانیم فولاد آلیاژی چیست ؟ فولادی آلیاژی با افزودن عناصر آلیاژی مانند کروم ، نیکل ، مولیبدن و وانادیوم به آهن خالص تولید می شود . این عناصر خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد را بهبود بخشیده و آن را برای کاربردهای خاص مناسب می سازند . روش تهیه آن مراحلی دارد که در ادامه این نوشته از سایت اقدم صنعت به آن می پردازیم .
روش تولید فولاد آلیاژی
فولاد آلیاژی فولادی است که با عنصر های گوناگون به صورت آلیاژ در آمده است . برای بهبود ویژگی های مکانیکی فولاد می توان از ۱٫۰ تا ۵۰٪ از وزن آن را آلیاژ کرد . مراحل کلی تولید فولاد آلیاژی شامل تهیه مواد اولیه ، ذوب ، آلیاژ سازی ، تصفیه ریخته گری ، شکل دهی ، عملیات حرارتی و کنترل کیفیت است . چندین نکته در مورد روش تولید فولاد آلیاژی وجود دارد که بهتر است به آن توجه کنیم . برای مثال نوع و مقدار عناصر آلیاژی تاثیر خاصی بر خواص فولاد دارد ، دمای ذوب و سرعت سرد کردن بر اندازه دانه های فولاد و در نتیجه خواص مکانیکی آن تاثیر می گذارد و عملیات حرارتی باعث تغییر در ساختار میکروسکوپی فولاد و بهبود خواص آن می شود .
فولاد آلیاژی به دلیل داشتن خواص ویژه مانند استحکام بالا ، مقاومت به خوردگی ، مقاومت به حرارت ، سختی و چقرمگی بالا در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارد . این خواص خاص باعث شده است که برای ساخت قطعاتی که در شرایط سخت و دمای بالا کار می کنند ، بسیار مناسب باشد .
انواع فولاد آلیاژی
با توجه به این که فولاد آلیاژی با افزودن عناصر آلیاژی به فولاد کربنی تولید می شوند، می توانند خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی فولاد را بهبود بخشند. به دلیل تنوع در روش تولید فولاد آلیاژی ، انواع مختلفی از آن ها وجود دارد . انتخاب نوع فولاد آلیاژی بستگی به کاربرد خاص و شرایط محیطی دارد. با توجه به نیازهای خاص هر صنعت ، می توان نوع مناسب را انتخاب کرد. که به طور کلی می توان آن ها را به دسته های زیر تقسیم کرد:
- فولاد آلیاژی کم کربن : این نوع فولاد معمولاً دارای کربن کمتری (کمتر از ۰.۲۵ درصد) است و به دلیل انعطاف پذیری و قابلیت جوشکاری خوب، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.
- فولاد آلیاژی متوسط: این فولادها معمولاً دارای کربن بین ۰.۲۵ تا ۰.۶ درصد هستند و خواص مکانیکی بهتری نسبت به فولاد های کم کربن دارند و در ساخت قطعاتی که نیاز به استحکام بیشتری دارند، به کار می روند.
- فولاد آلیاژی با کربن زیاد: فولادهای پر کربن (بیش از ۰.۶ درصد کربن) معمولاً دارای سختی و استحکام بالایی هستند و در موارد خاصی مانند تیغه های برش و ابزارهای صنعتی استفاده می شوند.
- فولادهای آلیاژی با عناصر خاص: این فولادها شامل انواع مختلفی هستند که با افزودن عناصر خاصی مانند: کروم ( برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سختی )، نیکل ( برای بهبود چقرمگی و مقاومت در دماهای پایین ) و مولیبدن ( برای افزایش مقاومت به حرارت و استحکام ) به دست می آیند.
- فولادهای زنگ نزن: این فولادها معمولاً حاوی حداقل ۱۰.۵ درصد کروم هستند و به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، در صنایع غذایی، پزشکی و ساختمانی کاربرد دارند.
- فولادهای ابزار: فولادهای ابزار همان طور که از نامشان بر می آید به طور خاص برای ساخت ابزار و قالب طراحی شده اند و معمولاً شامل عناصر آلیاژی مانند وانادیوم، تنگستن و کروم هستند تا استحکام و دوام بالاتری را فراهم کنند.
کاربردهای فولاد آلیاژی
فولاد آلیاژی یک ماده مهندسی بسیار مهم است که در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارد چه به صورت ورق شیت یا پروفیل . همان طور که گفتیم با افزودن عناصر آلیاژی مختلف به آهن خالص تولید می شود . روش تولید فولاد آلیاژی ، خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند . با انتخاب مناسب نوع فولاد آلیاژی ، می توان قطعاتی با خواص مکانیکی و شیمیایی مطلوب تولید کرد . این نوع فولاد ها در صنایع مختلفی مانند خودرو سازی ، ساخت و ساز ، نفت و گاز ، هوا فضا و … کاربرد دارند .
- قطعات خودرو : ساخت شاسی ، محورها ، فنر و سایر قطعات خودرو
- سازه های فلزی : ساخت پل ، ساختمان و برج ها
- تجهیزات صنعتی : ساخت پمپ ، کمپرسور و توربین ها
- ابزار های برش : ساخت مته ، فرز و اره ها
فولاد سمانته نوعی فولاد آلیاژی است که به دلیل فرآیندی خاص به نام سمانتاسیون ، خواص مکانیکی سطحی بسیار بهتری پیدا می کند .
روش تولید فولاد آلیاژی و مراحل آن
فرآیند تولید فولاد آلیاژی یک فرآیند پیچیده است که نیاز به تجهیزات و دانش فنی بالایی دارد. در بخش زیر مراحل تولید را جهت آشنایی به صورت مختصر توضیح داده ایم :
- تهیه مواد اولیه : ماده اولیه اصلی در تولید فولاد آلیاژی آهن اسفنجی است . آهن اسفنجی از احیای سنگ آهن به دست می آید . عناصری مانند کروم ، نیکل ، مولیبدن و وانادیوم به صورت خالص یا آلیاژ به فولاد اضافه می شوند ، سنگ آهک و سیلیس برای تنظیم ترکیب شیمیایی فولاد استفاده می گردد .
- ذوب : مواد اولیه در کوره قوس الکتریکی تحت دمای بسیار بالا ذوب می شوند . قوس الکتریکی ایجاد شده بین الکترود ها ، انرژی لازم برای ذوب مواد را فراهم می کند . در روش کوره اکسیژن پایه اکسیژن خالص به مذاب دمیده می شود تا نا خالصی ها اکسید شده و از مذاب جدا شوند .
- آلیاژ سازی : عناصر آلیاژی به مذاب اضافه شده و به طور کامل در آن حل می شوند . ترکیب دقیق عناصر آلیاژی به نوع فولاد آلیاژی مورد نظر بستگی دارد .
- تصفیه : نا خالصی های باقی مانده در مذاب با استفاده از روش های مختلف مانند واکنش با گاز ها یا افزودن مواد شیمیایی حذف می شوند .
- ریخته گری : در این مرحله از روش تولید فولاد آلیاژی ، مذاب خالص شده در قالب های مختلف ریخته می شود تا شمش های فولادی به دست آید .
- شکل دهی : شمش های فولادی با استفاده از روش های مختلف مانند نورد گرم و سرد ، کشش و آهنگری به شکل های مورد نظر تبدیل می شوند .
- عملیات حرارتی : برای بهبود خواص مکانیکی فولاد ، شمش های فولادی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند . این عملیات شامل عملیات آنیل کردن ، کوئنچ کردن و تمپر کردن است .
- کنترل کیفیت : در طول فرآیند تولید ، نمونه هایی از فولاد برداشته شده و خواص مکانیکی و شیمیایی آن ها مورد آزمایش قرار می گیرد تا مطابق با استاندارد های تعیین شده باشد .
