II. فولاد آلیاژی: گسترش و افزایش عملکرد

افزودن عناصر آلیاژی خاص (مانند کروم (کروم)، نیکل (Ni)، مولیبدن (Mo)، وانادیم (V)، منگنز (Mn)، سیلیکون (Si)) به فولاد کربنی به طور قابل توجهی باعث افزایش یا ایجاد خواص تخصصی می شود:

• افزایش قدرت و استحکام: Mo، V، Mn ساختار دانه را تصحیح می کند یا فازهای تقویتی را تشکیل می دهد.

• مقاومت در برابر سایش افزایش یافته: کربن بالا همراه با کروم، مو.

• بهبود مقاومت در برابر خوردگی: کروم کلید فولاد ضد زنگ است (معمولا ≥10.5%). نیکل مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی را افزایش می دهد.

• عملکرد برتر در دمای بالا: Mo، V، W استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون را در دماهای بالا حفظ می کنند.

• سختی پذیری بهینه: کروم، منگنز، مو، ب بر عمق سخت شدن در حین کوئنچ تاثیر می گذارند.

III. حوزه های کلیدی فولادهای تخصصی

1. فولاد ضد زنگ: محتوای بحرانی کروم (≥10.5٪) یک لایه اکسید کروم غیرفعال را تشکیل می دهد. طبقه بندی بر اساس ریزساختار:

   • آستنیتی (به عنوان مثال، 304/316: غیر مغناطیسی، مقاومت در برابر خوردگی عالی).

   • مارتنزیتی (به عنوان مثال، 410/420: قابل عملیات حرارتی برای سختی).

   • فریتیک (مثلاً 430: مغناطیسی).

   • دوبلکس (ساختار مختلط).
     برنامه های کاربردی: کارد و چنگال، تجهیزات پزشکی، تجهیزات شیمیایی، روکش های معماری.

2. فولاد ابزار: محتوای کربن/آلیاژ بالا برای سختی شدید، مقاومت در برابر سایش، سختی گرم (حفظ سختی در دماهای بالا) و چقرمگی متعادل.
   برنامه های کاربردی: ابزار برش، قالب (مهرزنی، تزریق)، گیج.

3. فولاد سازه ای با استحکام بالا: ترکیب بهینه و فرآیندهای پیشرفته (به عنوان مثال، پردازش کنترل شده حرارتی-مکانیکی - TMCP) استحکام بالایی (استحکام تسلیم ≥550 مگاپاسکال) ارائه می‌کند و در عین حال جوش‌پذیری و چقرمگی را تضمین می‌کند.
   برنامه های کاربردی: پل ها، آسمان خراش ها، ماشین آلات سنگین، کشتی ها، مخازن تحت فشار.

IV. تولد فولاد: از سنگ معدن تا مواد

فولادسازی یک فرآیند پیچیده صنعتی است:

1. آهن سازی: سنگ آهن (اکسیدهای آهن) توسط کک در کوره بلند کاهش می یابد و آهن خام مذاب تولید می شود (کربن بالا: ~ 3-4٪، به علاوه ناخالصی هایی مانند Si، منگنز، P، S).

2. فولادسازی: وظایف کلیدی: کاهش کربن و حذف ناخالصی ها. روش های اولیه:

   • کوره اکسیژن پایه (BOF): اکسیژن دمیده شده در آهن مذاب، کربن/ناخالصی ها را اکسید می کند. راندمان بالا

   • کوره قوس الکتریکی (EAF): ذوب آهن قراضه با استفاده از برق؛ انعطاف پذیر، ایده آل برای بازیافت.

   • پالایش ثانویه: گاز زدایی بیشتر، حذف گنجاندن، تنظیم ترکیب در خارج از کوره برای خلوص برتر.

3. بازیگری: به شکل شمش جامد می شود یا به طور مداوم در اسلب ها، بیلت ها یا شکوفه ها ریخته می شود.

4. تشکیل: اشکال ریخته گری برای دستیابی به ابعاد و خواص نهایی، تحت نورد گرم/سرد (صفحات، ورق ها، مقاطع، سیم)، آهنگری و غیره قرار می گیرند.

V. برنامه های کاربردی همه جانبه: جهانی ساخته شده بر روی فولاد

فولاد در تمام جنبه های زندگی مدرن نفوذ می کند:

• ساخت و ساز و زیرساخت: اسکلت های آسمان خراش، چارچوب پل ها، میلگردهای تقویت کننده بتنی (میلگرد)، تکیه گاه های تونل، خطوط لوله (آب، گاز، نفت).

• حمل و نقل: بدنه خودرو، شاسی، قطعات موتور؛ بدنه کشتی، عرشه؛ واگن قطار، ریل؛ ارابه فرود هواپیما، اجزای موتور (فولاد آلیاژی).

• صنعت انرژی: سکوهای نفت / گاز، خطوط لوله؛ تجهیزات نیروگاه (دیگ ها، توربین ها، مخازن تحت فشار)؛ برج های توربین بادی، گیربکس؛ دکل های انتقال

• ساخت ماشین آلات: ماشین ابزار، چرخ دنده، بلبرینگ، شفت، شاتون، بست، فنر.

• زندگی روزمره: قاب لوازم خانگی، ظروف پخت و پز (فولاد ضد زنگ)، سخت افزار مبلمان، ابزار پزشکی/ایمپلنت.

• ابزار و قالب: ابزار برش، سنج، قالب.

VI. مزایای اصلی عملکرد

تسلط پایدار فولاد از ترکیب منحصر به فرد خواص آن ناشی می شود:

• استحکام بالا: بارهای عظیم را تحمل می کند؛ ساختارهای مقاوم را امکان پذیر می کند.

• پلاستیک و چقرمگی خوب: قابل شکل دادن به اشکال پیچیده؛ در برابر ضربه مقاومت می کند

• کارایی عالی: به راحتی ریخته گری، آهنگری، نورد، جوشکاری، ماشینکاری.

• دوام و طول عمر: عمر مفید طولانی تر با استفاده / نگهداری مناسب.

• درجات متنوع و ویژگی های قابل تنظیم: تنظیمات ترکیب و فرآیند، دامنه عملکرد وسیعی را به همراه دارد.

• تولید بالغ و صرفه جویی در مقیاس: تکنولوژی تثبیت شده، مقرون به صرفه، عرضه فراوان.

• قابلیت بازیافت: به راحتی به صورت مغناطیسی جدا می شود. 100٪ بی نهایت قابل بازیافت - یک ماده پایدار.

فولاد به دلیل عملکرد جامع عالی و قابلیت تنظیم گسترده، به یک ماده اساسی اصلی برای حمایت از جامعه صنعتی مدرن تبدیل شده است. فولاد از طریق بهینه سازی ترکیب مداوم و نوآوری در فرآیند، همچنان نیازهای مهندسی جدید را برآورده می کند و مزایای قابل توجهی در پایداری دارد.