فولاد، کاربردهای آن در زندگی روزمره ما و لزوم به کارگیری آن در انواع فعالیت های صنعتی و تاثیر آن در پیشرفت جوامع امروزی بر کسی پوشیده نیست. اما فولاد و فرآیند تولید آن چیست و چگونه سنگ آهن تبدیل به این ماده ارزشمند و مهم برای دنیای امروز ما می شود.

فولاد چیست؟

از عنوان فولاد آلیاژی بسیار استفاده می کنیم اما تعریف درست آن چیست؟ آلیاژ ترکیبی از چند عنصر فلزی است. این عناصر می توانند همگن یا ناهمگن باشند. فولاد، خود یک آلیاژ فلزی است که از ترکیب آهن با فلزات دیگر با مشخصات متفاوتی ظاهر می شود.

برای تولید فولاد، سنگ آهن استخراج شده وارد کوره شده و در حین فرآیند ذوب طی فعالیت های خاصی، ناخالصی های آن جدا شده و این روند تا جایی که در ترکیب فولاد تنها میزان کمی کربن باقی بماند ادامه پیدا می کند. کربن در ترکیب فولاد تا کمتر از 2 درصد کاهش می یابد. کربن اصلی ترین ماده در ترکیب شیمیایی ای محسوب می شود که در نهایت به تولید فولاد می انجامد میزان حدودی کربن در محصول نهایی فولاد از کمتر از 0.1 درصد تا 2 درصد متفاوت است. کربن کمتر موجب انعطاف پذیری بیشتر و استحکام کمتر و کربن بیشتر موجب انعطاف پذیری کمتر و استحکام بیشتر می شود.

انواع فولاد

فولاد به دو نوع کلی آلیاژی و غیرآلیاژی تقسیم می شود.

فولاد غیر آلیاژی: برای تولید این نوع فولاد هیچ عنصر آلیاژی در زمان ذوب به آن اضافه نمی شود. برای تولید فولاد غیرآلیاژی فرآیند ذوب در کوره چندین بار تکرار می شود تا تمامی ناخالصی ها از ترکیب نهایی خارج شوند. فولاد غیر آلیاژی کربن کمی دارد و زمانی که میزان کربن در ترکیب فولاد به کمتر از 1.5 درصد از کل محتوای فولاد برسد فولاد غیر آلیاژی به دست می آید. انواع چدن ها به عنوان نمونه ای از فولاد غیر آلیاژی شناخته می شوند.

فولاد آلیاژی: در این نوع به جز کربن که در ترکیب فولاد وجود دارد و درصد آن باتوجه به نوع محصول تنظیم می شود، عناصر فلزی آلیاژی نیز برای تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف به فولاد اضافه می شوند، این عناصر عمدتا نیکل، کروم، تیتانیوم، وانادیوم و منگنز و در برخی موارد خاص مولیبدن و تنگستن می باشند. فولاد آلیاژی را می توان به دو گروه آلیاژ بالا و آلیاژ پایین تقسیم کرد.

انواع فولاد آلیاژی

1- فولاد آلیاژ پایین: در این نوع فولاد میزان فلزات آلیاژی اضافه شده به ترکیب فولاد از 8 درصد کمتر است. از این فولاد برای ساخت ابزار و قطعات ماشین آلات استفاده می شود. این نوع فولاد به دلیل میزان کربن بالاتر مقاومت بیشتری داشته و در عین حال شکننده تر است. فولاد آلیاژ پایین را می توان به سه دسته تقسیم کرد.

- فولاد کربن پایین: میزان کربن کمتر از 0.3 درصد

- فولاد کربن متوسط: میزان کربن بین 3 تا 5.5 درصد

- فولاد کربن بالا: میزان کربن بین 5.5 تا 7 درصد

2- فولاد آلیاژ بالا: این نوع فولاد بیشتر از 8 درصد فلزات آلیاژی دارد. میزان فلزات آلیاژی اضافه شده به ترکیب فولاد بسته به نوع محصول نهایی فولاد متغییر بوده و می تواند تا 50 درصد نیز بالا رود. فولاد آلیاژ بالا به دو دسته تقسیم می شود:

- فولاد ضد زنگ: این فولاد با عناصر نیکل و کروم آلیاژ می شود و درصد کربن در آن تقریبا 1.2 درصد می باشد. در این نوع فولاد برای ایجاد خاصیت مقاومت در برابر خوردگی، حدود 10 درصد ترکیب فولاد را کروم تشکیل می دهد.

- فولاد ابزاری: این نوع فولاد پس از ساخته شدن با روش های خاصی سخت کاری می شود و در نتیجه مقاومت در برابر تغییر شکل و سایش داشته و در دماهای بالا آسیب نمی بیند. به همین دلیل می تواند به عنوان قالب و یا دیگر ابزار ساخت و برای شکل دهی به مواد دیگر استفاده شود.