فولاد اساساً آلیاژی از آهن و کربن است که درصد کمی از فلزات دیگر مانند نیکل، کروم، آلومینیوم، کبالت، مولیبدن، تنگستن و … دارد. میزان کربن موجود در فولاد می‌تواند بین ۰.۱ الی ۱.۵ درصد باشد، اما اکثر فولادهایی که مورد استفاده قرار می‌گیرند فقط ۰.۱ الی ۰.۲۵ درصد کربن دارند. انواع فولاد بر اساس کاربردهای مختلف و ویژگی‌هایی که دارند تولید می‌شوند، همچنین از سیستم‌های درجه‌بندی مختلف برای دسته‌بندی انواع فولاد بر اساس ویژگی‌هایشان استفاده می‌شود.
به دنبال کامل‌ترین خدمات هستید؟
ما با به‌روزترین تجهیزات و محصولات در کنار شما هستیم. برای دریافت مشاوره در انتخاب و خرید تجهیزات می‌توانید، همین حالا با ما تماس بگیرید.بر اساس اظهارات انجمن جهانی فولاد ۳۵۰۰ درجه فولاد مختلف وجود دارد که هر کدام دارای ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و محیطی منحصر به فرد هستند. بر اساس اظهارات موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI)، فولاد بر اساس ساختار شیمیایی خود به ۴ دسته عمده تقسیم می‌شود:
- فولاد کربنی (Carbon Steel)
- فولاد آلیاژی (Alloy Steel)
- فولاد ضد زنگ (Stainless Steel)
- فولاد ابزار (Tool Steel)
فولاد کربنی (Carbon Steel)
مواد آهنی به عنوان فولاد کربنی شناخته می‌شوند که ترکیب اصلی آنها بیش از ۱.۶۵ درصد منگنز، ۰.۶۰ درصد سیلیکون و ۰.۶۰ درصد مس نداشته باشد و حاوی هیچ عنصر آلیاژی دیگری نباشد. لوله فولادی کربنی یا لوله کربن استیل به دلیل استحکام و آسانی کاربری در بسیاری از صنایع به طور گسترده استفاده می‌شود. چون این لوله عناصر آلیاژی کمی با غلظت پایین دارد نسبتاً ارزان است. فولادهای کربنی حدود ۹۰ درصد کل تولید فولاد را شامل می‌شوند.
گرچه که این لوله مناسب استفاده در دما یا فشار بالا نیست چون عدم وجود عناصر آلیاژی در ساختار این لوله باعث شده تا مقاومت کمتری در برابر فشارهای جانبی داشته باشد.
لوله کربن استیل بر اساس میزان کربنی که دارد به سه گروه تقسیم می‌شود:
- فولاد کم کربن (فولاد آرام): این فولاد به طور معمول حاوی ۰.۰۴ درصد الی ۰.۳۰ درصد کربن است و یکی از بزرگترین گروه‌های کربن استیل به شمار می‌رود. تنوع شکلی این فولاد زیاد بوده و از ورق صاف تا تیرچه فولادی را در بر می‌گیرد. دیگر عناصر این فولاد بسته به نیاز و کاربرد کم یا زیاد می‌شوند. برای مثال در فولاد نرم سطح کربن پایین نگاه داشته شده و آلومینیوم به آن اضافه می‌شود، اما در فولاد سازه‌ای سطح کربن بالاتر بوده و میزان منگنز افزایش می‌یابد.
- فولاد کربن متوسط: این فولاد به طور معمول حاوی ۰.۳۱ درصد الی ۰.۶۰ درصد کربن بوده و میزان منگنز آن بین ۰.۶۰ درصد الی ۱.۶۵ درصد می‌باشد. این فولاد قوی‌‍تر از فولاد کم کربن است و شکل دادن، برش و جوش دادن آن هم مشکل‌تر می‌باشد. فولادهای کربن متوسط اغلب به وسیله عملیات حرارتی سخت و محکم می‌شوند.
- فولاد کربن بالا: این فولاد معمولاً با عنوان فولاد ابزار کربنی شناخته می‌شود و حاوی ۰.۶۱ درصد الی ۱.۵۰ درصد کربن می‌باشد. برش، خم کردن و جوش دادن فولاد کربن بالا بسیار سخت است. این فولاد پس از عملیات حرارتی بسیار سخت و شکننده می‌شود.
فولاد آلیاژی (Alloy Steel)
فولاد آلیاژی حاوی مقادیر مشخصی از عناصر آلیاژی می‌باشد که هدف از این کار تغییر ویژگی‌های فولاد مانند سختی، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام، شکل‌پذیری، قابلیت جوش و انعطاف‌پذیری است. درست است که رایج‌ترین عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد نیکل، کروم، مولیبدن، منگنز، سیلیکون و مس است اما در تولید فولاد از بسیاری از آلیاژهای دیگر نیز استفاده می‌شود.
ترکیبات بیشماری از آلیاژها و غلظت آنها در صنعت تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد و هر ترکیب جهت دستیابی به کیفیتی خاص طراحی شده است. انواع فولادهایی که دارای آلیاژ بالا هستند بسیار در صنعت تولید لوله مورد استقبال و استفاده می‌باشند و دلیل این امر هم نیاز به استفاده از این لوله‌ها در شرایط سخت مانند سرما یا گرمای بیش از حد و … است. با استفاده از یک ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی درست می‌توان به لوله‌ای با استحکام بالا و انعطاف‌پذیری خوب دست یافت. صنایع نفت، گاز و نیروگاه‌ها به دلیل سختی لوله‌های ساخته شده از فولاد آلیاژی اغلب از آنها استفاده می‌کنند. عناصر آلیاژی همچنین باعث افزایش مقاومت لوله در برابر خوردگی می‌شوند. همین امر باعث شده تا این لوله‌ها یکی از گزینه‌های مناسب برای شرکت‌های فعال در زمینه پتروشیمی باشد.
فولاد ضد زنگ (Stainless Steel)
اصطلاح فولاد ضد زنگ (استنلس استیل) کمی نادرست است. هیچ ترکیبی از آهن و عناصر آلیاژی وجود ندارد که بتواند دقیقاً چیزی به نام فولاد ضد زنگ تولید کند. در واقع استنلس استیل به این واقعیت اشاره دارد که محصولات ساخته شده از آن زنگ نمی‌زنند.
استنلس استیل به طور کلی شامل ۱۰ الی ۲۰ درصد کروم به عنوان آلیاژ اصلی می‌باشد که بسیار در برابر خوردگی مقاوم است. سایر آلیاژهایی که در فولاد ضد زنگ وجود دارد شامل منگنز، سیلیکون، نیکل و مولیبدن می‌باشد. این آلیاژها با هم کار می‌کنند و با اکسیژن آب و هوا به سرعت واکنش نشان می‌دهند و لایه‌ای نازک و مستحکم بر روی فولاد ایجاد می‌کنند که از خوردگی بیشتر آن جلوگیری می‌نماید.
طبیعتاً از استنلس استیل در صنایعی استفاده می‌شود که جلوگیری از خوردگی در آنها یک ضرورت محسوب می‌شود. گرچه که لوله استنلس استیل لوله‌ای آلیاژی است که با نامی دیگر خوانده می‌شود، اما استفاده از آن برای برخی خدمات خاص (استفاده در سیستم‌های فشار یا دمای بالا) مناسب نیست مگر اینکه تحت عملیات حرارتی قرار بگیرد تا استحکام آن افزایش یافته و در برابر ضربه مقاوم شود.
اگر قرار باشد تا سیستم لوله‌کشی در محیط‌های عمومی یا حرفه‌ای رویت شود، معمولاً از لوله استنلس استیل استفاده می‌شود چون دارای ظاهری زیبا است. استنلس استیل بر اساس ساختار خود به سه گروه تقسیم می‌شود:
- فولاد آستنیتی: فولادهای آستنیتی غیر مغناطیسی بوده و نمی‌توان عملیات حرارتی بر روی آنها انجام داد. این فولاد حاوی ۱۸% کروم، ۸% نیکل و کمتر از ۰.۸% کربن است. فولاد آستنیتی بیشترین بخش بازار جهانی فولاد ضد زنگ را تشکیل می‌دهد و معمولاً در تجهیزات فرآوری مواد غذایی، ظروف آشپرخانه و لوله‌کشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- فولاد فریتیک: این فولاد حاوی مقدار کمی نیکل، ۱۲% الی ۱۷% کروم، کمتر از ۰.۱% کربن همراه با برخی عناصر آلیاژی نظیر مولیبدن، آلومینیوم یا تیتانیوم می‌باشد. این فولاد مغناطیسی را نمی‌توان با انجام عملیات حرارتی سخت کرد اما با انجام سردکاری می‌توان استحکام آن را افزایش داد.
- فولاد مارتنزیتی: این فولاد حاوی ۱۱% الی ۱۷% کروم، کمتر از ۰.۴% نیکل و ۱.۲% کربن می‌باشد. این فولاد مغناطیسی بوده و می‌توان بر روی آن عملیات حرارتی انجام داد. فولاد مارتنزیتی در چاقوها، ابزار برش و ساخت تجهیزات دندانپزشکی و جراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد ابزار
فولاد ابزار چیزی است که دیگر انواع فولاد را به محصولات یا تجهیزات استفاده شده در صنعت تبدیل می‌کند. این نوع فولاد به طور فوق‌العاده‌ای مستحکم، سخت و در عین حال شکل‌پذیر و در برابر خوردگی مقاوم است. این فولاد می‌تواند در دماهای بالا برش لبه‌ها و شکل خود را حفظ نماید. جهت دستیابی به این ویژگی‌ها در این فولاد از عناصر آلیاژی مختلف با غلظت بالا استفاده شده و با دقت تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد.
فولاد ابزار حاوی تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیوم در مقادیر مختلف می‌باشد که باعث شده تا مقاومت بیشتری در برابر حرارت و گرما پیدا کرده و دوام بیشتری داشته باشد. این فولاد برای ساخت تجهیزات برش و حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد ابزار که گاهی اوقات سوپر آلیاژ نامیده می‌شود عموماً برای تولید لوله مناسب نیست. به دلیل وجود مقادیر بیشتری از آلیاژ در فولاد ابزار باعث شده تا هزینه تولید آن هم گران‌تر تمام شود. از سوی دیگر میزان عناصر آلیاژی موجود در فولاد ابزار موجب شده تا شکل دادن آنها سخت‌تر گردد. در آخر اینکه لوله‌های تولید شده با فولاد ابزار نیازی به برش لبه‌ها ندارند.
استفاده از فولادهای نسبتاً نرم‌تر که آلیاژ پایین‌تری دارند برای تولید لوله ارزان‌تر بوده و شکل دادن آنها هم آسان‌تر است. می‌توان این لوله‌ها را با انجام عملیات حرارتی به سختی مشخصی رساند.
در بحث پیرامون این مقاله شرکت کنید!