صنعت فولاد

در حال حاضر، حدود ۶۷ کشور در زمینه تولید فولاد و محصولات فولادی در جهان فعال هستند؛ ایران در سال 1398 با تولید نزدیک به 27 میلیون تن فولاد خام، در رتبه دهم جدول تولید‏کنندگان فولاد قرار گرفته است و بر اساس افق چشم‌‏انداز 1404 این میزان باید به 55 میلیون تن در سال افزایش یابد. صادرات ایران نزدیک به 10 میلیون تن فولاد در سال 98 بوده است و ایران را از این حیث در رتبه 5 کشورهای صادرکننده فولاد در جهان قرار داده است.

گریدهای(grades) مختلف زیادی از آهن با خواص متنوع وجود دارند. این خواص می‌توانند فیزیکی یا شیمیایی باشند. تمامی فولادها از کربن و آهن تشکیل شده‌اند. میزان کربن و آلیاژ اضافه در واقع خواص هر نوع فولاد را تعیین می‌کند.

·      فولاد کربن دار:

این نوع فولاد به سه دسته اصلی تقسیم می‌شود؛

فولاد کم کربن: یکی از بزرگ‌ترین گروه‌های فولاد کربنی است و تنوع شکل‌های زیادی را از ورق گرفته تا تیرآهن ساختمانی دارد. معمولاً بین 0.04 تا 0.3 درصد کربن دارد.

فولاد کربن متوسط: این محصول، محکم‌تر از فولاد کم کربن است و شکل دهی، جوش و برش آن سخت‌تر است. فولادهای کربن متوسط اغلب اوقات توسط عملیات حرارتی سخت کاری و تمیز می‌شوند. معمولاً درصد کربن این نوع فولادها، بین 0.31 تا 0.6 و محتوای منگنز آن بین 0.6 تا 1.65 است.

فولاد کربن بالا: فولاد پرکربن، معمولاً با نام “فولاد ابزار کربنی” شناخته می‌شود. میزان کربن آن بین 0.61 تا 1.5 درصد است و برش، خمش و جوش آن بسیار دشوار است. از ویژگی‌های این محصول می‌توان به این اشاره کرد که بعد از عملیات گرمایی، به شدت سخت و شکننده می‌شوند.

·      فولاد آلیاژی:

یکی دیگر از انواع فولاد، فولاد‌های آلیاژی هستند. این فولادها معمولاً با ترکیب فولاد کربنی با یک یا چند عنصر آلیاژی مانند منگنز، سیلیکون، نیکل، تیتانیوم، مس، کروم و آلومینیوم ساخته می‌شوند.

·      فولاد ضدزنگ:

آلیاژ اصلی در فولاد ضد زنگ، کروم است (معمولاً بین 20 تا 30 درصد). این نوع فولاد به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی ارزشمند است و می‌توان گفت نسبت به فولاد نرم تا 200 برابر مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد.

انواع فولاد ضدزنگ به 5 گروه تقسیم می‌شوند:

آستنیتی: فولادهای آستنیتی یکی از انواع فولادهای ضدزنگ و بخش بزرگی از بازار فولاد ضدزنگ را تشکیل می‌دهند. برخی از کاربردهای متنوع آن در ساخت تجهیزات تهیه غذا، ظروف آشپزخانه و ابزار پزشکی است.

فریتی: فولادهای فریتی شامل مقدار کمی نیکل، 12 تا 17 درصد کروم، کمتر از 0.1 درصد کربن و مقدار کمی از عناصر آلیاژی دیگر مانند مولیبدنیوم، آلومینیوم و تیتانیوم است.

مارتنزیت: فولادهای مارتنزیتی شامل 11 تا 17 درصد کروم، کمتر از 0.4 درصد نیکل و حداکثر تا 1.2 درصد کربن می‌باشند. میزان کربن این فولادهای قابل سخت کاری، بر روی شکل دهی و جوشکاری آن‌ها تأثیر می‌گذارد.

دوپلکس: اساساً و در درجه اول در صنایع شیمیایی و کاربردهای لوله کشی استفاده می‌شود. فولاد ضدزنگ دوپلکس معمولاً شامل 22 تا 25 درصد کروم و 5 درصد نیکل با مولیبدنیوم و نیتروژن است.

فولاد ابزار: فولاد ابزار، شامل مقادیر مختلفی از تنگستن، مولیبدنیوم، کبالت و وانادیوم است که مقاومت گرمایی و دوام فلز را افزایش می‌دهد. به دلیل دارا بودن این خواص، این فولادها برای عملیات برش و دریل کردن (مته زنی) ایده‌آل هستند.

  سیستم عدد گذاری انواع فولاد

دو سیستم اصلی برای عدد گذاری فولادها در صنعت استفاده می‌شود. سیستم اول توسط موسسه فولاد و آهن آمریکا (AISI) و سیستم دوم توسط جامعه مهندسان اتومبیل (SAE) توسعه داده شده‌اند.

برای شناسایی پایه کربن و آلیاژی فولادها در هر دوی این سیستم‌ها، از کدهای عددی چهار رقمی استفاده می‌شود. موارد خاصی از آلیاژها نیز هستند که با کدهای عددی 5 رقمی شناسایی می‌شوند.

در این طراحی چنانچه رقم اول کد، “عدد یک” باشد، نشان دهنده فولاد کربنی است. انواع فولادهای کربنی در هر دو سیستم SAE و AISI در این گروه (1xxx) قرار دارند.

آن‌ها هم چنین بر اساس خواص اساسی معین به چهار دسته زیر تقسیم می‌شوند:

فولاد کربنی هموار شامل مجموعه 10XX می‌شود. (حداکثر دارای یک درصد منگنز) -فولاد کربنی گوگرددار (re-sulfurized) در مجموعه  11xx قرار می‌گیرد. - فولاد کربنی گوگرد (re-sulfurized) و فسفردار (Re-Phosphorized) که در مجموعه   12xx قرار می‌گیرد. - فولاد کربنی با درصد منگنز بالا (تا 1.65 درصد) و بدون گوگرد که در مجموعه 15xx قرار می‌گیرد.

 رقم اول انواع فولاد آلیاژی در سیستم (SAE-AISI) در جدول زیر آمده است:

برای مثال SAE5130 یک فولاد آلیاژی پایه کروم است که شامل 1 درصد کروم و تقریباً 0.3 درصد کربن است.

تهیه کننده: امیرمحمد جهانی

فارغ التحصیل کارشناسی مهندسی نفت