فولاد و ترکیبات ساختاری آن

0
169
فولاد و ترکیبات ساختاری آن

آبرند: مجله اینترنتی تخصصی صنایع و کسب و کار ایران: میتوان گفت که توسعه و رشد صنعت فولاد مربوط به این دهه اخیر می باشد. رشد و توجه به صنایع آهن آلات و فولاد در زمره صنایعی می باشند که به دلیل علت محصول خاص و هم به علت نوع استفاده آن در صنعت و معدن نقش قابل توجه ای در رشد و توسعه کشورهای پیشرفته صنعتی ایفا کرده است. اهمیت آهن آلات در توسعه کشورهای صنعتی به اندازه ای است که مصرف آن یکی از شاخص های اصلی رشد و توسعه به حساب می آید.

چون مصرف فولاد هر کشور تابع سطح توسعه یافتگی آن و توسعه یافتگی خود انعکاسی است از سطح درآمد، درجه تخصصی شدن اقتصاد کشور، رشد بخش های صنعتی کشور و نیاز به ساختمان های مسکونی و غیره، به همین دلیل اغلب از شاخص مصرف سرانه فولاد به عنوان شاخص توسعه استفاده می شود.

ساختار فولاد

فولاد ترکیبی از حدود ۹۵ درصد آهن، ۲ درصد کربن و ۳ درصد از آلیاژهای دیگر مانند کروم و منگنز و …می باشد. دلیل استفاده از کربن  این است که آهن خام قابل استفاده نمی باشد اما نکته حائز اهمیت این است که افزایش کربن فقط باعث افزایش مقاومت می شود اما همه انتظار ما از فولاد، تامین مقاومت بالا نمی باشد.

از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن لوله، سیم و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن قطعات ساختمانی، ریل و دیگ بخار  بکار می‌برند. فولادی که ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود. فولاد، انواع فراوانی دارد. که همه آن موارد در جدول کلید فولاد قابل دسترس می باشد.

2 3 - فولاد و ترکیبات ساختاری آن

تولید انواع فولاد و ناخالصی‌های آهن

آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیم، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. سوزاندن ناخالصی‌های چدن و  افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن دو هدف عمده در فولاد است.
منگنز، فسفر و سیلیسیم در چدن مذاب توسط هوا یا اکسیژن به اکسید تبدیل می‌شوند و با کمک ذوب مناسبی ترکیب شده، به صورت سرباره خارج می‌شوند. گوگرد به صورت سولفید وارد سرباره می‌شود و کربن هم می‌سوزد و مونوکسید کربن (CO) یا دی‌اکسید کربن (CO۲) در می‌آید.

جدا کردن ناخالصی‌های آهن در کوره تولید فولاد 

معمولاً جداره داخلی کوره‌ای را که برای تولید فولاد بکار می‌رود، توسط آجرهایی که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، می‌پوشانند. این پوششی مقداری از اکسیدهایی را که باید خارج شوند، به خود جذب می‌کند. برای جدا کردن ناخالصی‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده می‌کنند. این کوره یک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن ۱۰۰ تا ۲۰۰ تن آهن مذاب جای می‌گیرد.
بالای این ظرف، یک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روی سطح فلز مذاب منعکس می‌کند. جریان شدیدی از اکسیژن را از روی فلز مذاب عبور می‌دهند تا ناخالصی‌های موجود در آن بسوزند. در این روش ناخالصیها در اثر انتقال گرما در مایع و عمل پخش به سطح مایع می‌آیند و عمل تصفیه چند ساعت طول می‌کشد، البته مقداری از آهن، اکسید می‌شود که آن را جمع‌آوری کرده، به کوره بلند باز می‌گردانند.

روش دوم برای جدا کردن ناخالصی‌های از آهن

در روش دوم  که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و ماده کمک ذوب در کوره‌ای بشکه مانند که گنجایش ۳۰۰ تن بار را دارد، می‌ریزند. جریان شدیدی از اکسیژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدایت می‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌ای از فلز مذاب را در معرض اکسیژن قرار می‌دهند.
اکسایش ناخالصی‌ها بسیار سریع صورت می‌گیرد و وقتی محصولات گازی مانند CO۲ رها می‌شوند، توده مذاب را به هم می‌زنند، بطوری که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی آنکه از گرمای خارجی استفاده شود، تقریباً به دمای جوش آهن می‌رسد و در چنین دمایی، واکنشها فوق‌العاده سریع بوده، تمامی این فرایند، در مدت یک ساعت یا کمتر کامل می‌شود و معمولاً محصولی یکنواخت و دارای کیفیت خوب بدست می‌آید.

3 2 - فولاد و ترکیبات ساختاری آن

تبدیل آهن به فولاد آلیاژی

آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن (Fe۳C) به نام «’سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است.
هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولکهای گرافیت جدا می‌شود. این مکانیزم در چدن‌ها که درصد کربن در آنها بیشتر است، اهمیت بیشتری دارد. برعکس، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتاً به شکل سمنتیت باقی می‌ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه‌ای کند است که عملاً انجام نمی‌گیرد. وباسرد کردن سمنتیت فولاد را به وجود می آورند.

آلیاژ فولاد به چهار گروه اصلی تقسیم بندی میشوند:

  1. فولادهای ساده کربنی
  2. فولادهای کم آلیاژ
  3. فولادهای متوسط آلیاژ
  4. فولادهای پر آلیاژ

بیشتر بخوانید: صنعت چاپ و انواع آن

بیشتر بخوانید: انواع چوب ،ویژگی و کاربردهای آنان

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید