مجله آهن

مجله آهن

مجله آهن منتشر کننده مقالات تخصصی حوزه آهن آلات
مجله آهن

مجله آهن

مجله آهن منتشر کننده مقالات تخصصی حوزه آهن آلات

تاثیر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد (بخش سوم)

تاثیر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد (بخش سوم)

همانگونه که می‌دانید در مقاله‌ی تاثیر عناصر آلیاژی در فولاد (بخش دوم)  به ذکر برخی از این انواع پرداختیم در این مقاله به ادامه‌ی این انواع می‌پردازیم. با مجموعه آهن ملل همراه باشید.

انواع عناصر آلیاژی

در این مطلب به ذکر ادامه‌ی انواع عناصر آلیاژی موجود در فولاد می‌پردازیم.

عنصر آلیاژی مولیبدن

عنصر آلیاژی مولیبدن همراه با برخی دیگر از عناصر آلیاژی کاربرد دارد.

با استفاده از این عنصر آلیاژی، سرعت خنک شدن بحرانی کاهش پیدا می‌کند و باعث بهبود قابلیت سختی پذیری می‌شود.

استفاده از آلیاژمولیبدن باعث کاهش بسیار زیاد در پدیده تردی برگشت یا مرض کروپ می‌شود.

به عنوان مثال وجود این عنصر در فولادهای منگنزدار و فولاد کروم-نیکل باعث ریزدانه شدن ساختار کریستالی شده و در حد مطلوب بر قابلیت جوشکاری موثر است.

همچنین استفاده از این عنصر استحکام و تنش تسلیم فولاد را افزایش می‌دهد. در صورتی که درصد آلیاژ مولیبدن از حد مشخصی زیادتر باشد قابلیت آهنگری فولاد سخت‌تر می‌شود.

همچنین آلیاژ مولیبدن یکی از عناصر کاربیدساز می‌باشد که خواص برشی فولادهای تندبر را بهتر می‌کند.

استفاده از عنصر آلیاژی مولیبدن، مقاومت فولاد را در برابر زنگ زدن افزایش می‌دهد.

به همین جهت از آن در فولادهای پر آلیاژ کروم‌دار و فولادهای آستنیتی کرم-نیکل استفاده می‌شود.
استفاده از درصد بالای آلیاژ مولبیدن باعث کاهش خوردگی و پوسته شدن در فولاد می‌شود همچنین استحکام گرمایی فولاد را افزایش می‌دهد.

عنصر الیاژی آنتیموان

استفاده از عنصر آلیاژی آنتیموان باعث کاهش خواص چقرمگی در فولاد می‌شود به همین جهت یکی از عناصر زیان آور در فولاد به شمار می‌رود.

عنصر آلیاژی نیتروژن

استفاده از عنصر آلیاژی نیتروژن به واسطه جدانشینی سبب ایجاد حساسیت در برابر فرسودگی فولاد، کاهش چقرمگی، ترک تنشی بین کریستالی فولادهای غیرآلیاژی و کم آلیاژ و امکان انحلال خوردگی را فراهم می‌کند.

همچنین این عنصر آلیاژی باعث افزایش استحکام فولادهای آستنیتی، پایدار کردن ساختار کریستالی فولاد، افزایش تنش تسلیم و خواص مکانیکی فولاد در گرما می‌باشد.
عنصر نیتروژن یکی از عناصر نیتریدساز به شمار می‌رود که در مرحله‌ی نیتروژه کردن سختی سطحی فولادها را افزایش می‌دهد.

عنصر آلیاژی نیکل

استفاده از عنصر آلیاژی نیکل چقرمگی ضربه فولادهای ساختمانی را حتی اگر دمای پایین وجود داشته باشد تا حد بسیار زیادی افزایش می‌دهد.

به همین جهت از این عنصر آلیاژی برای افزایش چقرمگی فولادهای کربن دهی شده، چقرمه سرد و بهسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این عنصر آلیاژی به تنهایی مقاومت فولاد را در برابر زنگ زدگی تقویت کرده و باعث ایجاد مقاومت فولادهای کرم-نیکلی آستنیتی در برابر تاثیرات مواد شیمیایی احیاکننده می‌شود.

همچنین مقاومت در برابر مواداکسیدکننده را با استفاده از عنصر آلیاژی کرم در آنها ایجاد می‌کند.
در صورت استفاده از درصد بالای عنصر آلیاژی نیکل در محدوده آلیاژی کنترل شده، خواص فیزیکی مشخصی به فولاد می‌دهد. 

عنصر آلیاژی فسفر

عنصر آلیاژی فسفر یکی از عناصر زیان آور فولاد به شمار می‌رود. توزیع یکنواخت آلیاژ فسفر در فولاد به سختی انجام می‌شود.

بنابراین مقدار عنصر فسفر در حد پایین حفظ شده و در فولادهای با ارزش درصد فسفر در مرز بالای ۰.۰۳ تا ۰.۰۵ می‌توان نگهداشت.

البته این مقدار را نمی‌توان با اطمینان کامل تعیین کرد. 

استفاده از میزان کم فسفر در فولاد سبب افزایش حساسیت تردی برگشت در آن می‌شود.

افزایش درصد کربن مورد استفاده و دمای سختکاری، بزرگی دانه‌های کریستالی و کاهش درجه آهنگری تردی فسفر افزایش پیدا می‌کند.

اگر برای ساخت فولادهای ساختمانی کم آلیاژ که دارای مقدار تقریبا ۰.۱ درصد عنصر کربن باشد. استفاده از آلیاژ فسفر باعث افزایش استحکام آن‌ها شده و باعث مقاومت خوردگی فولاد در برابر عوامل آب و هوایی می‌شود.

عنصر الیاژی سلنیم

استفاده از عنصر آلیاژی سلنیم در فولادهای خوش تراش، مراحل ماشینکاری را بهبود می‌بخشد و در فولادهای مقاوم در برابر عوامل خوردگی مقاومت آن را کمتر کاهش می‌دهد.

بنابراین استفاده از عنصر آلیاژی سلنیم نسبت به آلیاژ گوگرد برای فولادهای خوش تراش و فولادهای مقاوم به خوردگی بهتر است.

عنصر آلیاژی تلور

افزودن عنصر آلیاژی تلور سبب بهبود براده برداری فولادها انجام می‌شود.

از این عنصر آلیاژی هم به تنهایی و هم به همراه عنصر آلیاژی سرب می‌توان استفاده کرد.

همچنین این عنصر دارای فعالیت سطحی خیلی بالا می‌باشد.

عنصر آلیاژی قلع

عنصر آلیاژی قلع در زیر لایه پوسته شده فولاد و در امتداد مرز دانه‌ها تجمع کرده و هنگام انجام عملیات لحیم کاری باعث ترک و شکستگی می‌شود.

تاثیر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد (بخش دوم)

تاثیر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد (بخش دوم)

همانگونه که در مطلب تاثیر عناصر آلیاژی در فولاد (بخش اول) شرح دادیم هر نوع عنصر بسته به میزانی که استفاده می‌شود، خواص ویژه‌ای در فلز ایجاد می‌کنند.

انواع عناصر آلیاژی

در این مطلب به ادامه انواع این عناصر می‌پردازیم. با مجموعه آهن ملل همراه باشید.

عنصر آلیاژی کرم

وجود عنصر آلیاژی کرم در فلز، باعث بالا رفتن مقاومت آن در برابر هوا و روغن می‌شود.

همچنین این عنصر باعث افزایش سختی پذیری و بهبود قابلیت بهسازی مقطع فولادی می‌شود و به نسبت کم، ازدیاد طول نسبی را به مقدار خیلی کم کاهش و چقرمگی ضربه را کمتر می‌کند.

با افزایش درصد کرم در فولادهای کرم دار خالص، قابلیت عملیات جوشکاری کاهش پیدا می‌کند.

در صورت افزودی هر ۱ درصد کرم به میزان ۸۰ تا ۱۰۰ MPa، استحکام کششی افزایش پیدا می‌کند.

آلیاژ کرم، یکی از عناصر کاربیدساز می‌باشد که وجود این کاربیدهای کرم سبب افزایش استحکام کششی و مقاومت برشی در فولاد می‌شود.

به واسطه عنصر آلیاژی کرم، استحکام گرمایشی و مقاومت فلز در برابر هیدروژن تحت فشار بهتر می‌شود.

ضمن اینکه با افزایش درصد آلیاژ کرم در مقطع فلزی، مقاومت آن در برابر پوسته شدن افزایش پیدا می‌کند. البته برای ایجاد مقاومت خوردگی در فولادها به میزان حداقل ۱۳ درصد از آلیاژ کرم نیاز است.

عنصر آلیاژی مس

آلیاژ مس تنها در تعداد کمی از انواع مقاطع فلزی به عنوان یک عنصر آلیاژی کاربرد دارد.

با افزودن این آلیاژ به فولاد سبب تجمع آن در زیر پوسته می‌شود که با نفوذ به مرزدانه‌ها، باعث می‌شود که سطح فولاد در عملیات شکل دهی گرم حساس شود.

به همین علت در بعضی مواقع می‌توان آلیاژ مس را عنصری زیان آور به شمار آورد.

استفاده بیش از ۰.۳۰ درصد از آلیاژ مس بر خاصیت فرسودگی فولاد تاثیر می‌گذارد و باعث بهبود قابلیت سختی پذیری می‌شود اما تاثیری در قابلیت جوشکاری آن ندارد.

اضافه کردن عنصر مس، باعث بهبود بسیار زیادی در مقاومت فولادهای غیرآلیاژی و کم آلیاژی می‌شود.
در صورتی که قصد دارید مقاومت فولاد را در برابر اسید سولفوریک و اسید کلریدریک بهتر کنید بایستی از میزان عنصر مس تنها ۱ درصد بیشتر در فولادهای پرآلیاژ مقاوم استفاده کنید.

عنصر آلیاژی منیزیم

استفاده از عنصر آلیاژی منیزیم باعث بهبود تشکیل گرافیت کروی در چدن می‌شود.

عنصر آلیاژی هیدروژن

استفاده از آلیاژ هیدروژن سبب شکننده شدن فولاد می‌شود که به همین جهت یکی از عناصر زیان آور به شمار می‌رود.

عنصر آلیاژی هیدروژن عامل اصلی به وجود آمدن خط زگرگاسیون است.

به هنگام اچ کردن هیدروژن به وجود آمده با تشکیل حباب هایی در فولاد نفوذ می‌کند. در دمای بالا، هیدروژن مرطوب باعث کربن زدایی می‌شود.

عنصر آلیاژی منگنز

عنصر آلیاژی منگنز یکی از عناصر اکسیدزا محسوب می‌شود.

ترکیب این عنصر آلیاژی با گوگرد باعث تشکیل سولفید منگنز می‌شود که باعث کاهش اثر نامناسب سولفید آهن می‌گردد.

عنصر آلیاژی منگنز خطر شکنندگی داغ را در فولادهای خوش تراش کاهش می‌دهد به همین جهت از عناصر مهم آلیاژی به شمار می‌رود.

این عنصر سرعت خنک شدن بحرانی را در فولاد بشدت کاهش می‌دهد و باعث افزایش قابلیت سختی پذیری می‌شود.

با اضافه کردن عنصر منگنز به فولاد، استحکام و تنش تسلیم آن افزایش پیدا کرده همچنین قابلیت عملیاتی نظیر آهنگری و جوشکاری بهتر می‌شود و عمق سختی پذیری فولاد افزایش گسترده‌ای پیدا می‌کند.
در فولادهایی که به میزان بیش از ۱۲ درصد از عنصر منگنز استفاده شده باشد با وجود مقدار بالای کربن فولاد از نوع آستنیتی است.

بنابراین این فولادها مقاومت سایشی بسیار بالا در برابر بارهای ضربه‌ای پیدا می‌کنند.

اما در فولادهایی که به میزان بیش از ۱۸ درصد عنصر منگنز استفاده شده باشد، حتی بعد از ایجاد تغییر شکل‌های زیاد بر روی فولاد قابل آهنربا شدن نبوده به عنوان فولادهای ویژه قرار می‌گیرند.

پیشنهاد مطالعه: تاثیر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد (بخش اول) - مجله آهن

که در دماهای پایین به عنوان فولادهای چقرمه سرد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با افزودن عنصر آلیاژی منگنز، ضریب انبساط گرمایی افزایش پیدا می‌کند اما قابلیت هدایت گرمایی و الکتریکی کاهش پیدا می‌کند.

عنصر آلیاژی سرب

استفاده از عنصر آلیاژی سرب به علت توزیع بسیار عالی ریزسوپانسیون در فولادهای خوش تراش در هنگام انجام عملیات ماشینکاری براده‌های ریزی ایجاد می‌کند و سطح ماشین‌کاری تمیزی به ارمغان می‌آورد.

مقدار ۰.۲ تا ۰.۵ درصد عنصر آلیاژی سرب، بر خواص مکانیکی فولادها هیچ تاثیری ندارد.

عنصر آلیاژی آنتیموان

استفاده از عنصر آلیاژی آنتیموان در فولاد باعث کاهش خواص چقرمگی فولاد می‌شود به همین جهت یکی از عناصر زیان آور به شمار می‌رود.

برای مطالعه‌ی ادامه‌ انواع این عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد وارد مقاله‌ی تاثیر عناصر آلیاژی در فولاد (بخش سوم) شوید.

تاثیر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد (بخش اول)

تاثیر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد (بخش اول)

هر نوع از عنصر آلیاژی نسبت به درصد جرمی که استفاده می‌شود خواص ویژه‌ای در مقطع فولادی ایجاد می‌کند.

در صورتی که به طور همزمان از چند نوع عنصر آلیاژی متفاوت در فولاد استفاده شود، خواص ایجاد شده در فولاد را می‌توان تشدید کرد.

البته جالب است بدانید برخی از آلیاژها بر روی فولاد خواص لازم را ایجاد نمی‌کنند.

در این مطلب به شرح انواع عناصر آلیاژی و تاثیر هریک در مقاطع فولادی می‌پردازیم. با مجموعه آهن ملل همراه باشید.

انواع عناصر آلیاژی

عناصر آلیاژی مختلفی در محصولات فولادی استفاده می‌شود که در ادامه به شرح هریک و تاثیر آن بر روی مقاطع فولادی می‌پردازیم.

عنصر آلیاژی آلومینیوم

این آلیاژ یکی از عناصر مهم اکسیدزا و نیترادزا می‌باشد که تاثیر خیلی مناسبی بر عدم حساسیت پیرسازی فولاد دارد.

مصرف کم عنصر آلیاژی آلومینیوم به ریزدانه شدن ساختار کریستالی فولاد کمک می‌کند.

عنصر آلومینیوم مقاومت فولاد را در برابر سوختگی و پوسته شدن افزایش می‌دهد به همین جهت یکی از عناصر مهم آلیاژی در فولادهای ضدزنگ به شمار می‌رود.

با آلومینیوم دهی سطحی به فولاد می‌توان مقاومت فولاد غیرآلیاژی را در برابر پوسته شدن افزایش داد.

این آلیاژ یکی از عناصر مهم در آلیاژهای آهنربای دائم است که با عناصر دیگری از کبالت، نیکل و آهن است.

عنصر آلیاژی آرسنیک

استفاده از عنصر آلیاژی آرسنیک همانند عنصر فسفر سبب جدانشینی شدید می‌شود که این موضوع خواص فولاد را خراب می‌کند و باعث کاهش بسیار زیاد میزان چقرمگی، افزایش تردی برگشت و کاهش قابلیت جوشکاری می‌شود.

عنصر آلیاژی بر

استفاده از عنصر آلیاژی بر، نقش مهمی در جذب نوترون‌‎ها دارد. به همین جهت از این عنصر در تجهیزات محافظ و کنترل کننده‌های نیروگاه‌های هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از انجا که این عنصر در جذب نوترون ها نقش مهمی دار، لذا یکی از عناصر مهم آلیاژی فولادهایی است که در تجهیزات محافظ و کنترل کننده‌های نیروگاه‌های هسته ای به کار می رود.

این عنصر باعث بهبود سختی پذیری عمقی در مقاطع فولادی ساختمانی می‌شود همچنین سبب افزایش استحکام مغزی فولادهای کربوره (کربن دهی شده) می‌شود.

عنصر آلیاژی بریلیم

فنرهای مورد استفاده در ساختمان‌ها که به صورت مارپیچ هستند از عنصر آلیاژی بریلیم می‌باشند که خاصیت آهنربایی ندارند و در مقایسه با فنرهای ساخته شده از فولاد فنر، تعداد دفعات ضرب بیشتری را می‌توانند تحمل کنند.

این عنصر آلیاژی مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند به همین جهت از آن برای ساخت وسایل جراحی استفاده می‌شود.

با استفاده از عنصر آلیاژی بریلیم می‌توان به سختی ناشی از جدانشینی دست یافت که این موضوع سبب کاهش چقرمگی فولاد می‌شود.

عنصر آلیاژی بیسموت

عنصر آلیاژی بیسموت در تولید چدن به عنوان مالی بیل استفاده می‌شود. در فولادهای اتومات دارای سرب، عنصر بیسموت به آن اضافه می‌شود.

استفاده از این عنصر، روی خواص مکانیکی تاثیر شدیدی گذاشته و باعث بهبود خواص ماشینکاری در حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد می‌شود.

عنصر آلیاژی کربن

عنصر آلیاژی کربن یکی از مهم‌ترین عناصر آلیاژی در فولاد می‌باشد. این عنصر هیچ تاثیری بر مقاومت فولاد در برابر خوردگی ناشی از گازهای داغ، آب و اسیدها ندارد.

عنصر آلیاژی کلسیم

استفاده از عنصر آلیاژی کلسیم به همراه سیلیسیم به عنوان یک عضو اکسیدزا عمل می‌کند. این عنصر سبب افزایش مقاومت در برابر پوسته شدن المنت‌های برقی می‌شود.

عنصر آلیاژی سریم

عنصر آلیاژی سریم به علت دارا بودن خاصیت گوگرد زدایی و اکسید زدایی، خاصیت ژاک کنندگی دارد.

این عنصر آلیاژی به همراه عناصری از جمله لانتانیم، نئودیم، پراسئودیم به عنوان میش متال مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وجود عنصر آلیاژی سریم در فولادهای پرآلیاژ، قابلیت شکل پذیری گرم می‌شود و باعث بهبود مقاومت فولادهای نسوز در برابر پوسته شدن می‌گردد.

عنصر آلیاژی کبالت

عنصر آلیاژی کبالت کاربیدساز نیست و در دمای بالا از رشد دانه کریستالی جلوگیری می‌کند و استحکام گرم فولاد و مقاومت برگشت را تا مقدار زیادی بهبود پیدا می‌کند.

استفاده از این آلیاژ سبب بهبود تشکیل گرافیت در فلز شده و باعث افزایش بسیار زیاد نیروی پس ماندزدا، پس ماند القای مغناطیسی و قابلیت هدایت گرمایی می‌شود. عنصر آلیاژی کبالت در فولادها و آلیاژهای آهنربا به عنوان عنصر پایه به شمار می‌رود.

عنصر آلیاژی اکسیژن

عنصر آلیاژی اکسیژن یکی از عناصر زیان آور فولاد به شمار می‌رود. استفاده از این عنصر تاثیرات ویژه‌ای در فولاد دارد به همین جهت نوع و میزان آن در فولاد اهمیت بسزایی دارد.

پیشنهاد مطالعه: بیلت و بلوم چیست و چه کاربردهایی دارد؟ - مجله آهن

برای مطالعه‌ی ادامه‌ انواع این عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولاد وارد مقاله‌ی تاثیر عناصر آلیاژی در فولاد (بخش دوم) شوید.