انواع و خواص فولاد چیست؟

انواع مختلفی از فولاد وجود دارد: ورق فلزی، صفحات، میله‌ها و تیرهایی با اشکال هندسی مختلف، لوله‌ها و البته بیلت‌های جامد که در پردازش فولاد CNC استفاده می‌شوند.فولاد بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، اما تفاوت بین انواع مختلف فولاد چیست؟
فولاد چیست؟
فولاد یک اصطلاح کلی برای آهن و آلیاژهای کربن است.مقدار کربن (0.05٪ - 2٪ وزنی) و افزودن عناصر دیگر، خواص آلیاژ و مواد خاص فولاد را تعیین می کند.سایر عناصر آلیاژی عبارتند از منگنز، سیلیکون، فسفر، گوگرد و اکسیژن.کربن سختی و استحکام فولاد را افزایش می دهد، در حالی که عناصر دیگری را می توان برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی یا ماشین کاری اضافه کرد.منگنز همچنین اغلب در مقادیر زیاد (حداقل 0.30٪ تا 1.5٪) برای کاهش شکنندگی فولاد و افزایش استحکام آن وجود دارد.

استحکام و سختی فولاد یکی از محبوب ترین ویژگی های آن است.آنها فولاد را برای کاربردهای ساخت و ساز و حمل و نقل مناسب می سازند زیرا این مواد را می توان برای مدت طولانی تحت بارهای سنگین و مکرر استفاده کرد.برخی از آلیاژهای فولادی، به عنوان مثال انواع فولاد ضد زنگ، مقاوم در برابر خوردگی هستند، که آنها را بهترین انتخاب برای قطعاتی است که در محیط های شدید کار می کنند.
با این حال، این استحکام و سختی همچنین منجر به طولانی‌تر شدن زمان پردازش و افزایش سایش ابزارهای برش می‌شود.فولاد یک ماده با چگالی بالا است که آن را برای برخی کاربردها بسیار سنگین می کند.با این حال، فولاد نسبت استحکام به وزن بالایی دارد، به همین دلیل یکی از متداول ترین فلزات مورد استفاده در ساخت است.
نوع فولادی
بیایید نگاهی به برخی از فولادهای مختلف بیندازیم.برای تبدیل شدن به فولاد، باید کربن را به آهن اضافه کرد.اگرچه مقدار کربن متفاوت است، اما منجر به تفاوت های زیادی در خواص می شود.فولاد کربنی معمولاً به فولادی غیر از فولاد ضد زنگ اطلاق می شود و با درجه 4 رقمی فولاد مشخص می شود.بیشتر به عنوان فولاد کم، متوسط ​​یا پر کربن شناخته می شود.

فولاد ملایم: کمتر از 0.30 درصد کربن وزنی
فولاد کربن متوسط: 0.3 - 0.5٪ کربن
فولاد کربن بالا: 0.6٪ و بالاتر
عناصر آلیاژی اصلی فولاد با اولین رقم در درجه چهار رقمی نشان داده می شوند.به عنوان مثال، هر فولاد 1xxx، مانند 1018، از کربن به عنوان عنصر آلیاژی اصلی استفاده می کند.فولاد 1018 حاوی 0.14 تا 0.20 درصد کربن و مقدار کمی فسفر و گوگرد و همچنین منگنز است.این آلیاژ جهانی معمولاً برای ماشینکاری واشرها، شفت ها، چرخ دنده ها و پین ها استفاده می شود.
فولاد کربنی با درجه ماشینکاری آسان دوباره ولکانیزه و فسفاته می شود، به طوری که تراشه ها به قطعات کوچکتر تقسیم می شوند.این کار از گیر افتادن تراشه های بلند یا تراشه های بزرگ با ابزار در حین برش جلوگیری می کند.فولادهای ماشینکاری آزاد می توانند زمان پردازش را کاهش دهند، اما ممکن است شکل پذیری و مقاومت ضربه را کاهش دهند.

فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ حاوی کربن است، اما همچنین حاوی حدود 11٪ کروم است که مقاومت در برابر خوردگی مواد را افزایش می دهد.کروم بیشتر یعنی زنگ زدگی کمتر!افزودن نیکل همچنین می تواند مقاومت در برابر زنگ زدگی و استحکام کششی را بهبود بخشد.علاوه بر این، فولاد ضد زنگ دارای مقاومت حرارتی خوبی است، که آن را برای هوافضا و سایر کاربردهای شدید محیطی مناسب می کند.
با توجه به ساختار کریستالی فلزات، فولادهای ضد زنگ را می توان به پنج نوع تقسیم کرد.این پنج نوع عبارتند از آستنیت، فریت، مارتنزیت، دوبلکس و سخت شدن بارشی.گریدهای فولاد ضد زنگ به جای چهار رقم با سه رقم مشخص می شوند.عدد اول نشان دهنده ساختار کریستالی و عناصر آلیاژی اصلی است.
به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ سری 300 آلیاژ نیکل کروم آستنیتی است.فولاد ضد زنگ 304 رایج ترین گرید است زیرا حاوی 18٪ کروم و 8٪ نیکل است.فولاد ضد زنگ 303 یک نسخه ماشینکاری رایگان از فولاد ضد زنگ 304 است.افزودن گوگرد مقاومت در برابر خوردگی آن را کاهش می دهد، بنابراین فولاد ضد زنگ 303 نسبت به فولاد ضد زنگ 304 مستعد زنگ زدگی است.
فولاد ضد زنگ را می توان در طیف وسیعی از صنایع استفاده کرد.فولاد ضد زنگ نوع 316 در صورت پردازش مناسب می تواند در تجهیزات پزشکی مانند مجموعه های شیر در ماشین آلات و خطوط لوله استفاده شود.فولاد ضد زنگ 316 همچنین برای ماشینکاری پیچ و مهره استفاده می شود که بسیاری از آنها در صنایع هوافضا و خودرو استفاده می شود.فولاد ضد زنگ 303 برای چرخ دنده ها، شفت ها و سایر قطعات ضروری هواپیما و خودرو استفاده می شود.

فولاد ابزار اسکنه
فولاد ابزار برای ساخت ابزار برای فرآیندهای مختلف تولید، از جمله ریخته گری، قالب گیری تزریقی، مهر زنی و برش استفاده می شود.بسیاری از آلیاژهای فولاد ابزار مختلف برای کاربردهای مختلف طراحی شده اند، اما آنها به دلیل سختی خود شناخته شده اند.هر یک می تواند سایش چند بار مصرف را تحمل کند (قالب فولادی که برای قالب گیری تزریقی استفاده می شود می تواند یک میلیون بار یا بیشتر تزریق مواد را تحمل کند) و مقاومت دمایی بالایی دارد.
یکی از کاربردهای رایج فولاد ابزار، ابزارهای قالب گیری تزریقی است که از فولاد سخت شده CNC ماشینکاری شده و برای تولید قطعات تولیدی با بالاترین کیفیت استفاده می شود.فولاد H13 معمولاً به دلیل عملکرد خستگی حرارتی خوب آن انتخاب می شود - استحکام و سختی آن می تواند در معرض قرار گرفتن طولانی مدت در دماهای شدید مقاومت کند.
قالب H13 برای مواد قالب گیری تزریقی پیشرفته با دمای ذوب بالا بسیار مناسب است، زیرا عمر قالب طولانی تری را نسبت به فولادهای دیگر فراهم می کند - 500000 تا 1 میلیون تزریق.در عین حال، S136 فولاد ضد زنگ است و عمر ابزار بیش از یک میلیون بار است.این ماده را می توان برای کاربردهای خاص که در آن قطعات به شفافیت نوری بالا نیاز دارند تا بالاترین سطح پرداخت.