فولاد چیست ؟
فولاد یک آلیاژ آهنی است که از ترکیب آهن و کربن به همراه عناصر دیگر تشکیل می‌شود.
معمولاً درصد کربن در فولاد کمتر از ۲ درصد است و این باعث می‌شود که فولاد مقاومت بالایی داشته باشد و به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
فولاد به دلیل خواص متنوع و قابل تنظیمی که دارد، به عنوان یکی از مواد اصلی در ساخت سازه‌ها، وسایل حمل و نقل، ابزارها، لوازم خانگی، تجهیزات صنعتی و دیگر محصولات صنعتی استفاده می‌شود.
همچنین، فولاد به عنوان یکی از مهم‌ترین مواد ساختمانی برای ساخت بناها و سازه‌ها به کار می‌رود.
فولاد از نظر خواص مکانیکی، مقاومت در برابر فشار، کشش، خمش و ضربه دارد و از جمله خواص منحصر به فرد آن، قابلیت تولید و تنظیم در مقاومت و خواص مختلف می‌باشد.
هم چنین، با افزودن عناصر مختلف به فولاد می‌توان خواص آن را برای مصارف خاصی بهبود بخشید.
تولید فولاد به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن، نقش حیاتی در توسعه صنعت و اقتصاد جوامع مختلف بازی می‌کند و از آن به‌عنوان یکی از مواد کلیدی در صنایع فلزی، ساختمانی، خودروسازی، الکترونیک، و غیره استفاده می‌شود.
انواع فولاد بر اساس معیارهای مختلف
فولادها بر اساس معیارهای مختلف می‌توانند به انواع مختلف تقسیم شوند.
برخی از انواع فولادها بر اساس معیارهای مختلف به شرح زیر هستند:
۱- بر اساس محتوای کربن
– فولاد کم کربن: کربن در این نوع فولاد به مقدار کمتر از ۰.۲۵ درصد وجود دارد و معمولاً برای ساخت قطعات با خواص انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود.
– فولاد متوسط کربن: در این نوع فولاد، محتوای کربن بین ۰.۲۵ تا ۰.۶ درصد است و برای ساخت قطعاتی با مقاومت متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد.
– فولاد بالا کربن: کربن در این نوع فولاد بالای ۰.۶ درصد است و برای ساخت قطعاتی با مقاومت بالا و سختی بالا استفاده می‌شود.
۲- بر اساس اندازه دانه‌ها
– فولاد نرم: دارای دانه‌های کوچک و یکنواخت است و برای مصارف انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود.
– فولاد نیمه سخت: دارای دانه‌های بزرگتر از فولاد نرم است و برای مصارف متوسط مقاومت استفاده می‌شود.
– فولاد سخت: دارای دانه‌های بزرگ و نامنظم است و برای مصارف با مقاومت بالا استفاده می‌شود.
۳- بر اساس عناصر آلیاژی
– فولادهای آستنیتی: حاوی نسبت زیادی از آستنیت هستند و مقاومت بالایی دارند.
– فولادهای فریتی: حاوی نسبت زیادی از فریت هستند و دارای مقاومت متوسط هستند.
– فولادهای پرلیتیک: حاوی نسبت زیادی از پرلیت هستند و دارای مقاومت بین فولادهای آستنیتی و فریتی هستند.
هم چنین، فولادها بر اساس کاربردها و نیازهای مختلف صنایع به انواع دیگری تقسیم می‌شوند که شامل فولادهای ساختمانی، فولادهای ضدزنگ، فولادهای آلیاژی، و غیره می‌شوند.
سوپرآلیاژهای فولادی
سوپرآلیاژها (Superalloys) مجموعه‌ای از آلیاژها هستند که به علت خواص مکانیکی و مقاومت بسیار بالایشان در برابر دمای بالا و فشارهای شدید، برای استفاده در شرایط سخت صنایع هوا و فضا، صنایع نیروگاهی، صنایع نظامی، صنایع مختلف مکانیکی و دیگر بخش‌های ایستگاهی استفاده می‌شوند. این آلیاژها از آهن و کربن به همراه عناصر آلیاژی اصلی مانند کروم، نیکل، کبالت، تنگستن، مولیبدن و تیتانیوم تشکیل شده‌اند.
برخی از ویژگی‌های سوپرآلیاژهای فولادی عبارتند از:
۱- مقاومت در برابر حرارت
این آلیاژها مقاومت بالایی در برابر دماهای بالا و تغییرات حرارتی دارند و می‌توانند در شرایطی که فولادهای معمولی قادر به مقاومت نیستند، عمل کنند.
۲- مقاومت در برابر اکسیداسیون
سوپرآلیاژها به دلیل حضور عناصر آلیاژی مقاومت بسیار بالایی در برابر اکسیداسیون و تغییرات شیمیایی دارند.
۳- مقاومت مکانیکی
این آلیاژها دارای مقاومت مکانیکی بسیار بالا هستند و می‌توانند با شرایط سخت محیطی مثل فشارهای بالا و لرزش‌ها مقاومت کنند.
۴- پایداری حرارتی
سوپرآلیاژها به دلیل ساختار ذرات فازهای پایدار در شرایط حرارتی بالا، پایداری بالایی دارند.
۵- مقاومت در برابر آبگریزی
سوپرآلیاژها دارای مقاومت بسیار بالا در برابر آبگریزی و خوردگی هستند.
نمونه‌هایی از سوپرآلیاژهای فولادی شامل Inconel، Haynes، Waspaloy، Rene، Udimet و CMSX هستند.
این آلیاژها بر اساس نیاز و مصارف مختلف در صنایع مختلف استفاده می‌شوند.
فولاد ابزار چیست؟
به طور کلی ابزارآلات در بخش‌های مختلفی از صنعت استفاده می‌شوند و حتی در زندگی روزانه هم ممکن است از آن ها برای تعمیرات لوازم و وسایل هم استفاده شود به همین خاطر مهم است که چه موادی برای ساخت آن‌ها مصرف می‌شود.
هم چنین ابزارآلاتی که در زندگی افراد نقش دارند هم باید از کیفیت و جنس مطلوبی برخوردار باشند تا بتوانند برای مدت بیشتری دوام بیاورند و رضایت مصرف کنندگان را جلب کنند.
فولاد ماده‌ای است که می‌تواند این امکانات را برای ابزارآلات فراهم کند و طول عمر آن‌ها را افزایش دهد و تا سال ها مورد استفاده باشند بدون آن که ذره ای آسیب به آن ها وارد شود.
در این مقاله به نوعی ابزار فولادی می پردازیم که با عنوان فولاد ابزار معروف هستند که به طور کلی فولاد ابزار از انواع فولادهای کربنی و آلیاژی ساخته می‌شوند.
فولادی که به این صورت تولید می‌شود، خواص و ویژگی‌های منحصربه‌فرد و متفاوتی دارند و این ویژگی ها باعث کاربردی تر کردن آن ها شده است.
از جمله مهم ترین ویژگی که در این فولاد ها وجود دارد مقاومت بالا در برابر سایش و سختی زیاد است که این دو ویژگی در مصرف آن ها در موارد مختلف بسیار موثر بوده و باعث شده جز ابزار سخت و مهم باشند و یا حتی همین دو مورد آن‌ها را برای ساخت تجهیزات و ابزارهای فولادی بسیار مناسب می‌کند.
فولاد ابزار زمانی که در شرایط محیطی و دمایی پیچیده‌ای قرار می‌گیرد، به راحتی آسیب نمی‌بیند و ویژگی های کاربردی خود را از دست نمی‌دهد به همین دلیل است که طدل عمر بالایی دارند و تا سال ها در مصارف مختلف قابل استفاده هستند.
هم چنین لازم به ذکر است که فولاد ابزار از چقرمگی بالایی هم برخوردار است و به همین خاطر در دماهای بالا تغییر شکلی در آن ها ایجاد نمی شود. از جمله کاربردهایی که می توان از آن ها گفت در خصوص موارد زیر می باشند:
۱- ساخت فنرها که در انواع مختلفی هستند و هر کدام ویژگی و کاربردهای مختلفی هم دارند.
۲- ابزارهای تراش‌کاری
۳- چکش‌های ضربه‌ای که این مورد سختی بالایی فولاد ابزار را نشان می دهد.
۴- تیغه‌های قیچی گرم
۵- ابزارهای دستگاه بخارپز و ابزارهای مخصوص قلم زنی و سایر موارد دیگر که این ۵ مورد از مهم ترین ها محسوب می شوند.
و اما در ادامه بپردازیم به تعدادی از موارد که بیانگر خواص آن ها هستند و این خواص همگی باعث می شود کاربرد ویژه ای داشته باشند و شامل موارد زیر می باشند:
۱- مورد اول مقاومت در برابر سایش است که هر گونه سایش با هر درجه ای می تواند باشد.
۲- مقاومت در برابر انواع خوردگی ها است که اصلا دچار آسیب نمی شوند.
۳- مورد سوم سختی‌پذیری بسیار بالا است و مقاومت بسیار بالایی در برابر هر گونه تغییر شکل دارند.
۴- حفظ لبه برش‌دهنده در دماهای بالا است که دما هیچ تاثیری بر روی این ابزارها ندارد.
۵- و در نهایت درجه حساسیت در مقابل انقباضات و مقاومت در برابر درجه حرارت آنیلینگ است که در برخی مراحل از ساخت و تولید ابزار ها این مراحل وجود دارد و فولاد ابزار هم در تولیدشان نقش دارند.
و اما اگر بخواهیم دقیق تر اشاره کنیم، فولاد ابزار (Tool Steel) یک نوع فولاد خاص است که به دلیل ویژگی‌های مختص خود برای تولید ابزارهای صنعتی و ماشین‌آلات به کار می‌رود.
این نوع فولاد به صورت انحصاری برای ابزارهای قطع‌کننده مانند مته‌ها، فرزها، بریها، چکش‌ها، کاردک‌ها و سایر ابزارهای مشابه استفاده می‌شود.
ویژگی‌های فولاد ابزار شامل موارد زیر می‌شود:
۱- سختی
این نوع فولاد دارای سطح سخت و مقاوم است که باعث می‌شود ابزارهای تولید شده از آن تحمل فشار و سایش بالا داشته باشند.
۲- مقاومت در برابر حرارت
فولاد ابزار مقاومت خوبی در برابر حرارت و تغییرات حرارتی دارد، به‌ویژه در مصارفی که ابزار به صورت مکرر باید گرم شده و سرد شود.
۳- مقاومت در برابر خستگی
این فولاد مقاومت بالا در برابر خستگی و شکست در شرایط سخت استفاده دارد.
۴- دارای خواص برشی مناسب
فولاد ابزار باید دارای خواص برشی مناسب باشد تا بتواند به خوبی قطعه مورد نظر را شکل دهد.
۵- پایداری حرارتی
فولاد ابزار باید پایداری حرارتی مناسبی داشته باشد تا بتواند در شرایط حرارتی بالا و در زمان‌های طولانی استفاده شود.
نوع فولاد ابزاری که استفاده می‌شود بستگی به نوع ابزار و نیازهای خاص صنعتی دارد.
ترکیبات و آلیاژهای مختلف در ترکیب فولاد ابزار می‌تواند تفاوت‌های زیادی در خصوصیات و عملکرد ابزارهای تولید شده ایجاد کند.
به دلیل ویژگی‌های خاص و مهم فولاد ابزار، استفاده‌های وسیعی در صنایع مختلف انجام می‌شود.
