sazokar

پروفیل PROFILE از نظر لغوی به معنای مقطع ثابت نمودار قیمت آهن و طول زیاد است که در ساختمان سازی و ماشین سازی به کار می رود، در این مقاله قصد داریم شما را با مفاهیم پروفیل ، کاربرد و روش تولید آن آشنا نماییم.

انواع پروفیل:
الف: پروفیلهای باز شامل تیرآهن، تسمه، نبشی، ناودانی، میلگرد می باشد.
ب : پروفیل بسته شامل لوله و قوطی می باشد.


کاربرد پروفیل :

پروفیل مصارف زیادی در ساختمان سازی، صنعت و راه سازی دارد، محاسبه وزن قوطی پروفیل اما بیشترین کاربرد آن در ساخت در و پنجره های آهنی می باشد.

پروفیل ها بشکل مربع و مستطیل وجود دارند که در مقاطع کوچک آن جهت نرده های فلزی برای در و پنجره ها، راه پله ها، نرده کشی دیوارهای کارخانه ها، پیاده روها و

نیز خیابانها استفاده می گردد، اما مقاطع بزرگتر پروفیل ها به ستونی معروف هستند که در ساخت ستون و اسکلت فلزی کاربرد دارد.

استفاده های دیگر پروفیل :
در صنعت خودروسازی
در ساخت پایه میز و صندلی
نوع z آن جهت پوشش محاسبه وزن قوطی سقف سوله ها

ساخت چهارچوب درهای بزرگ آهنی با استفاده از پروفیل نبشی
ساخت کرکره های مغازه با استفاده از پروفیل ناودانی

فولادهاي ساده کربني
فولادهاي ساده کربني مهمترين گروه آلياژهاي مهندسي هستند. اين فولادها به علت هزينه نسبتا کم توليد و داشتن گستره وسيعي از خواص در بين مواد مهندسي در درجه اول اهميت قرار دارند.   استیل 304 کاربرد فولادهاي ساده کربني نامحدود بوده و مي تواند شامل ورق، نوار، ميله، سيم، محصولات لوله اي، شکل هاي ساختماني، آهنگري شده، ريخته گري و ... باشد.

طبقه بندي فولادهاي ساده کربني
 فولادهاي ساده کربني بسته به نوع و کاربردشان در چند سيستم مختلف دسته بندي مي شوند و دسته بندي منحصر به فردي که در مورد تمامي فولادهاي ساده کربني به کار رود، وجود ندارد. دو سيستم مختلفي که در اين زمينه بيشترين کاربرد را دارند عبارتند از: ASTM و AISI-SAE

 

 سيستم دسته بندي AISI-SAE براي فولادهاي ساده کربني
 اين سيستم در مورد ميلگردهاي نورد سرد و نورد گرم شده، سيم ها، ميله ها و لوله هاي بدون درز و محصولات نيمه تمام براي آهنگري به کار برده مي شود. از آنجا که در فولادهاي ساده کربني، درصد کربن نقش اصلي و تعيين کننده ميزان استحکام آنها مي باشد، در اين سيستم از درصد کربن براي شناسايي فولادهاي مختلف استفاده مي شود.

براي نامگذاري از چهار عدد استفاده شده که دو عدد اول 10 مشخص کننده فولاد ساده کربني است. دو رقم بعدي مشخص کننده صدم درصد کربن است.

به عنوان مثال؛ عدد 1020 مشخص کننده فولاد ساده کربني با 0.2% اسمي کربن است.

 

اثر عناصر آلياژي بر فولادهاي ساده کربني
فولادهاي ساده کربني ، علاوه بر کربن حاوي عناصر زير نيز مي باشند:

منگنز تا 1%

گوگرد تا 0.05%

فسفر تا 0.04%

سيليسيم تا 0.3%

 

منگنز
محدوده استفاده از منگنز در فولادهاي ساده کربني مي تواند از حداکثر 0.35% در فولاد 1005 تا حداکثر 1% در فولادهاي 1085 AISI متغير باشد. منگنز با گوگرد موجود در فولاد ترکيب شده و سولفيد منگنز را ايجاد مي کند. منگنز با ريزکردن پرليت و ايجاد محلول جامد با فريت موجب افزايش استحکام تسليم فولادهاي ساده کربني مي شود.

 

گوگرد
 گوگرد مي تواند حداکثر تا 0.05% در فولاد ساده کربني وجود داشته باشد. معمولا با منگنز ترکيب شده و تشکيل آخال MnS مي دهد. اگر گوگرد با آهن ترکيب شود، تشکيل FeS داده که معمولا در مرزدانه ها رسوب مي کند. از آنجايي که FeS ترکيبي سخت بوده و داراي نقطه ذوب پاييني مي باشد، لذا ممکن است در حين کارسرد و يا کارگرم فولاد ايجاد ترک کند. به همين دليل و براي جلوگيري از تشکيل اين ترکيب نامطلوب مي بايست نسبت   فولاد نقره ای منگنز به گوگرد فولادها حدود 5 به 1 باشد.

فسفر
از آنجايي که فسفر ترکيب خيلي تردي با آهن تشکيل مي دهد(Fe3P)، لذا ميزان فسفر فولادهاي کربني در حد 0.04% محدود مي باشد.

 

سيليسيم
سيليسيم به عنوان اکسيژن زدا، حين فولادسازي به مذاب اضافه شده و تشکيل آخال هاي SiO2 مي دهد. ميزان سيليسيم فولاد ساده کربني مي تواند از 0.1 تا 0.3% متغير باشد.

 

 در مقايسه با فولادهاي کم کربن عمليات حرارتي ناپذير که کربني بين 0.06 تا 0.1 درصد دارند، فولادهاي دسته اول داراي سختي و استحکام بيشتري بوده ولي شکل پذيري سرد کمتري دارند. استحکام اين دسته فولادها را مي توان با عمليات حرارتي بالا برد اما اين روش اقتصادي نمي باشد. جهت افزايش سختي اين فولادها، آنها را کربوره کرده يا به طور سطحي سخت مي کنند. براي کربوره کردن معمولا فولادهاي AISI 1016,1018,1019 انتخاب شده و براي مقاطع بزرگتر، فولادهاي AISI1015,1020,1022 به کار مي رود.

 دسته دوم، فولادهاي کربن متوسط، کربن بيشتري داشته و معمولا با کوئنچ و تمپر (آب دهي و برگشت)، استحکام مي يابند. اگر انتخاب محلول و دماي کوئنچ (آبدهي) مناسب باشد، مي توان محدوده وسيعي از خواص مکانيکي را بدست آورد. در بين اين سه گروه از فولادهاي ساده کربني سختي پذير، دسته دوم بيشترين و وسيع ترين کاربرد را داشته و بيشتر قطعات خودرو از اين فولادها ساخته مي شوند.

 دسته سوم فولادهاي ساده کربني که کربني بالاتر از 0.55% دارند، نسبت به فولادهاي کربن متوسط کاربرد کمتري دارند زيرا هزينه توليد و ساخت آنها گران تر بوده و قابليت جوشکاري و شکل پذيري کمتري دارند. و چون کربن بيشتري دارند در اثر فرايند آبدهي، حداکثر سختي را به دست مي آورند.

 

فولادهاي آلياژي
اگرچه توليد فولادهاي ساده کربني ارزان مي باشد اما در کاربردهاي مختلف مهندسي، اين فولادها هميشه جوابگو نيستند. فولادهاي آلياژي اگرچه از لحاظ قيمت گران تر از فولادهاي ساده کربني هستند اما در عمل استفاده از آنها در صنعت اقتصادي تر مي باشد. عناصر آلياژي که در توليد فولادهاي آلياژي استفاده مي شود عبارتند از: نيکل، کرم، موليبدن، منگنز، سيليسيم و واناديم. در بعضي موارد عناصري ديگري مثل کبالت، مس و سرب نيز اضافه مي شود.

عناصر آلياژي جهت حصول خوا ص متالورژيکي مطلوب به فولادها اضافه مي شود که بعضي از مهم ترين آنها عبارتند از:

1- بهبود خواص مکانيکي در دماهاي مختلف

2- افزايش دماي باز پخت با حفظ استحکام و بهبود شکل پذيري

3- بهبود مقاومت به خوردگي در دماهاي بالا

و ساير موارد.

 

طبقه بندي فولادهاي آلياژي
 در تعريف کلي، فولادهاي حاوي تا 50% عناصر آلياژي را فولاد آلياژي مي گويند. اما از از نقطه نظر فني، فولاد آلياژي به فولادهاي ماشين سازي و ساختماني عمليات حرارتي پذير که حاوي 1 تا 4 درصد عناصر آلياژي هستند، اطلاق مي شود.

 اين فولادها در ايالات متحده امريکا عموما با سيستم نامگذاري AISI-SAE مشخص مي شوند. در اين سيستم براي نامگذاري هر فولاد آلياژي از يک عدد چهار رقمي استفاده شده که دو رقم اول مشخص کننده عنصر آلياژي اصلي يا گروه عناصر آلياژي و دو رقم آخر مشخص کننده تقريبي درصد اسمي کربن در آلياژ است.

 

کاربرد انواع مختلف فولاد
از فولادي که تا ??? درصد کربن دارد، براي ساختن سيم، لوله و ورق فولاد استفاده مي‌شود. فولاد متوسط ??? تا ??? درصد کربن دارد و آن را براي ساختن ريل، ديگ بخار و قطعات ساختماني بکار مي‌برند. فولادي که ??? تا ??? درصد کربن دارد، سخت است و از آن براي ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده مي‌شود.

 

ناخالصي‌هاي آهن و توليد فولاد
آهني که از کوره بلند خارج مي‌شود، چدن ناميده مي‌شود که داراي مقاديري کربن، گوگرد، فسفر، سيليسيم، منگنز و ناخالصي‌هاي ديگر است. در توليد فولاد دو هدف دنبال مي‌شود:

 سوزاندن ناخالصي‌هاي چدن

افزودن مقادير معين از مواد آلياژ دهنده به آهن

منگنز، فسفر و سيليسيم در چدن مذاب توسط هوا يا اکسيژن به اکسيد تبديل مي‌شوند و با کمک ذوب مناسبي ترکيب شده، به صورت سرباره خارج مي‌شوند. گوگرد به صورت سولفيد وارد سرباره مي‌شود و کربن هم مي‌سوزد و مونوکسيد کربن (CO) يا دي‌اکسيد کربن (CO?) در مي‌آيد. چنانچه ناخالصي اصلي منگنز باشد، يک کمک ذوب اسيدي که معمولاً دي‌اکسيد سيلسيم (SiO?) است، بکار مي‌برند:

(MnO + SiO? ——-> MnSiO?(l

و چنانچه ناخالصي اصلي سيلسيم يا فسفر باشد (و معمولاً چنين است)، يک کمک ذوب بازي که معمولاً اکسيد منيزيم (MgO) يا اکسيد کلسيم (CaO) است، اضافه مي‌کنند:

(MgO + SiO? ——-> MgSiO?(l

(?MgO + P?O?? ——-> ?Mg?(PO?)?(l

 

کوره توليد فولاد و جدا کردن ناخالصي‌ها
معمولاً جداره داخلي کوره‌اي را که براي توليد فولاد بکار مي‌رود، توسط آجرهايي که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، مي‌پوشانند. اين پوششي مقداري از اکسيدهايي را که بايد خارج شوند، به خود جذب مي‌کند. براي جدا کردن ناخالصي‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده مي‌کنند. اين کوره يک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن ??? تا ??? تن آهن مذاب جاي مي‌گيرد. بالاي اين ظرف، يک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روي سطح فلز مذاب منعکس مي‌کند. جريان شديدي از اکسيژن را از روي فلز مذاب عبور مي‌دهند تا ناخالصي‌هاي موجود در آن بسوزند. در اين روش ناخالصيها در اثر انتقال گرما در مايع و عمل پخش به سطح مايع مي‌آيند و عمل تصفيه چند ساعت طول مي‌کشد، البته مقداري از آهن، اکسيد مي‌شود که آن را جمع‌آوري کرده، به کوره بلند باز مي‌گردانند.

 

روش ديگر جدا کردن ناخالصي‌ها از آهن
در روش ديگري که از همين اصول شيميايي براي جدا کردن ناخالصي‌ها از آهن استفاده مي‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و کمک ذوب در کوره‌اي بشکه مانند که گنجايش ??? تن بار را دارد، مي‌ريزند. جريان شديدي از اکسيژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدايت مي‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌اي از فلز مذاب را در معرض اکسيژن قرار مي‌دهند. اکسايش ناخالصي‌ها بسيار سريع صورت مي‌گيرد و وقتي محصولات گازي مانند CO? رها مي‌شوند، توده مذاب را به هم مي‌زنند، بطوري که آهن ته ظرف، رو مي‌آيد. دماي توده مذاب، بي آنکه از گرماي خارجي استفاده شود، تقريباً به دماي جوش آهن مي‌رسد و در چنين دمايي، واکنشها فوق‌العاده سريع بوده، تمامي‌ اين فرايند، در مدت يک ساعت يا کمتر کامل مي‌شود و معمولاً محصولي يکنواخت و داراي کيفيت خوب بدست مي‌آيد.
 

استیل ضد زنگ (Stainless steel) با فولاد کربن دار و مقدار متفاوت درصد کروم عرضه می گردد. کربن موجود در استیل اگر محافظت نشود زمانی که در مجاورت اکسیژن و رطوبت قرار بگیرد به آسانی زنگ می زد. زنگ زدگی باعث تسریع در خوردگی و زنگ زدگی می شود و در طولانی مدت باعث پوسته   قیمت استیل 316 پوسته شدن و پوسیدگی و خورد شدن فلز می شود. استیل زد زنگ دارای مقدار کافی از کرم   است که به شکل یک لایه غیر فعال از کرم  است که مانع از خوردگی سطح  و نفوذ آن به داخل سطح فلز می شود.

فولادها از نظر آلياژي به چهار گروه اصلي تقسيم مي شوند:
1- فولادهاي ساده کربني

2- فولادهاي کم آلياژ

3- فولادهاي متوسط آلياژ

4- فولادهاي پر آلياژ

در فولادهاي ساده کربني، کربن اصلي ترين عنصر آلياژي بوده و عناصري مانند منگنز و سيليسيوم و آلومينيوم به مقدار جزيي و براي گاز زدايي به آن ها اضافه مي شود. ميزان کربن اين فولادها   17-4ph استیل نقش اصلي در ميزان افزايش استحکام آنها پس از عمليات حرارتي دارد.

اين فولادها به سه گروه کم کربن، کربن متوسط و پر کربن تقسم مي شوند:

1- فولادهاي کم کربن  با حداکثر 0.25 درصد کربن   Low Carbon Steel

2- فولاد کربن متوسط با 0.55-0.25 درصد کربن    Medium carbon steel

3- فولاد پر کربن با 0.5 >درصد کربن         High carbon steel

 پس از فولادهاي کربني، فولادهاي کم آلياژ و متوسط آلياژ بوده که ميزان منگنز و سيليسيوم آنها بيشتر از مقدار لازم براي اکسيژن زدايي مي باشد و عناصر ديگري مثل نيکل، کرم و موليبدن نيز به آنها اضافه شده است. عناصري مانند تيتانيوم، نيوبيوم، مس و بر نيز در صورت لزوم و به ميزان جزيي ممکن است به آنها اضافه شود. افزودن اين عناصر آلياژي به فولادها جهت بهبود عمليات حرارتي پذيري آنها و افزايش برخي خواص فيزيکي و مکانيکي مي باشد.

لازم به ذکر است که جهت طبقه بندي فولادهاي کم آلياژ، متوسط آلياژ و پر آلياژ محدوديتي وجود نداشته و عموما به فولادهاي حاوي بيش از 10% عناصر آلياژي، فولادهاي پرآلياژ مي گويند.

 

دياگرام آهن - کربن
دياگرام فازي دوتايي آهن – کربن، دياگرامي تعادلي از کربن در محلول جامد آهن است که نشان دهنده تغييرات ساختاري آلياژهاي آهن – کربن نسبت به درجه حرارت مي باشد. اين دياگرام بر حسب درصد کربن آلياژ، درجه حرارت، سرد کردن يا گرم کردن بسيار آهسته رسم شده و به همين علت به آن دياگرام تعادلي آهن – کربن مي گويند.

از آنجايي که آهن و کربن تشکيل يک ترکيب واسطه به نام سمنتيت Fe3C مي دهد، اين دياگرام را دياگرام آهن – سمانتيت نيز مي نامند.

آهن ماده اي آلوتروپيک (چند ساختاري) بوده و در حين انجماد از حالت مذاب تا رسيدن به دماي محيط، تبديل به ساختارهاي مختلف مي شود. در نمودار آهن - کربن سمانتيت،  فولاد CK75 آستنيت، لدبوريت، آهن آلفا، آهن گاما و آهن بتا ديده مي شود.

در نمودار آهن-کربن سه نوع فولاد با ترکيب و ريزساختار مختلف ديده مي شود (يوتکتوئيدي، هيپويوتکتوئيدي، هايپريوتکتوئيدي) که توضيحات آن در لينک زير به تفصيل آمده است.

استیل های بگیر  و  نگیر

به فولاد زنگ نزنی که خاصیت جذب توسط آهن ربا را داشته باشد بگیر و به فولاد زنگ نزنی که توسط آهن ربا جذب نشود نگیر می گویند. استیل 316  فولاد های زنگ نزن سری ۳۰۰  (مانند ۳۰۴ و ۳۱۶ ) دارای کروم هستند که منجر به نگیر بودن استیل می شوند. و این درحالی است که استیل های سری ۴۰۰ تنها دارای کروم است که خاصیت مغناطیسی فولاد زنگ نزن را حفظ می کند.

یکی از روش های تشخیص استینلس استیل از کربن استیل نیز این می باشد که در صورتی که آهن ربا به آن نچسبید این قطعی است که فولاد زنگ نزن است ولی اگر آهن ربا به آن بچسبید هنوز دلیل بر تشخیص فولاد زنگ نزن از فولاد کربن دار نیست..

 

پس برای انتخاب یک استینلس استیل مناسب کاربری باید به موارد زیادی از جمله گرید استیل ، سطح استیل ، کاربری آن و خاصیت مغناطیسی استیل توجه کرد.

تاریخچه استیل ضد زنگ stainless steel

 

در علم فلزات ، استیل ضد زنگ (stainless steel) به اسم استیل inox steel یا inox شناخته می شود.inox  از   لغت فرانسوی “inoxydable” به معنی  فولاد آموتیت “ضد زنگ” گرفته شده است.

 

استیل ضد زنگ به آسانی زنگ نمی زند .پوسیدگی و یا زنگ زدگی به وسیله آب در استیل معمولی وجود دارد اما علارغم اسمش stainless steel بطور کامل مقاوم در برابر زنگ زدگی نیست ، این فولاد برای مکانهای کم اکسیژن مناسب است ، همچنین آلیازی دیگری از استیل با نام استیل مقاوم در برابر خوردگی یا CRES وجود دارد. زمانی که جزییاتی از نوع و درجه فولاد موجود نبود. این نوع استیل  قیمت فولاد spk در صنایع هواپیمایی استفاده می شد. اکنون درجه های مختلفی از استیل وجود دارد با نمایی زیبا و مناسب استفاده در محیط اطراف مبتنی بر نیاز مصرف کننده. استیل ضد زنگ یا همان stainless steel مکانهایی مصرف می شود که ما نیاز به هر مزیت مقاومت بالا و ضد زنگ زدگی را خواستار باشیم.

فولاد ضد زنگ چیست و مخترع آن چه کسی است؟

فولاد ضد زنگ به گروهی از آلیاژها با پایه آهنی گفته می‌شود که حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم (Cr) می‌باشد. کروم عنصری اساسی است که با تشکیل یک فیلم اکسید کروم در سطح فولاد آن را ضد زنگ می‌سازد.هنگامی که فولاد ضد زنگ بریده یا خراش داده می‌شود، کروم موجود  فولاد MO40 در سطح سریعاً اکسید می‌شود و فیلم اکسید ناحیه صدمه دیده را ترمیم می‌کند. به دلیل همین خاصیت خود ترمیمی (خودشفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) می‌نامند.اولین فولاد ضد زنگ به صورت آلیاژ، مارتنزیتی Fe-Cr-C  توسط دانشمند انگلیسی به نام هاری بررلی (Harry Brearley) در ۱۹۱۲ تهیه گردید. اولین ریخته‌گری تجارتی فولاد ضد زنگ در سال ۱۹۱۳ در شفیلد انگلستان به تولید رسید و حق ثبت آمریکایی جهت این اختراع در سال ۱۹۱۶ به آقای هاری بررلی اهدا گردید.

آیا فولاد ضد زنگ، زنگ می‌زند؟

در وا­قع این موضوع که فولاد ضد زنگ، زنگ نمی‌‌زند یک تصور نادرستی است. این برداشت ناصحیح برخی موارد منجر به مشاجرات و حتی تعقیب قانونی بین کارفرمایان و پیمانکاران می‌شود. فولادهای ضد زنگ فقط در شرایطی خاص نظیر محیط‌های غیرآلوده و آب شیرین یا آب دریا (به صورت جاری) بدون زنگ باقی می‌مانند. در هوای مرطوب دریایی یا در داخل آب ساکن (راکد) فولاد ضد زنگ نوع  ۳۰۴ زنگ می‌زند، استیل 431 و اغلب به صورت موضعی دچار خوردگی حفره‌ای می‌گردد. به طور کلی ماهیت محیط و ترکیب شیمایی فولاد هر دو در تشکیل زنگ و خوردگی حفره‌ای فولاد ضد زنگ نقش تعیین کننده‌ای دارند.

دلیل پاک شدن لایه کروم در عملیات حرارتی چیست؟

در عملیات حرارتی و یا جوش‌کاری، دمای فولاد ضد زنگ به حدود ۸۵۰-۵۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش می‌شود و کاربایدکروم(  Chromium Carbide)تولید می‌گردد که در امتداد مرز دانه‌ها رسوب می‌کند. به همین دلیل کروم موجود در منطقه اطراف مرزدانه (ناحیه مرزی) تخلیه می‌شود. ناحیه مرزی که کروم آن تخلیه شده (فقیر نسبت به کروم) نسبت به سایر مناطق سالم استیل 420 سطح فلز که کروم آن مناطق تخلیه نشده‌اند در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد.

فولاد ضد زنگی را که در ساختار بلوری آن کار باید کروم به وجود آمده باشد “حساس شده (Sensitized)” می‌نامند. فولاد‌های حساس شده نسبت به خوردگی مرزدانه‌ای یا فساد جوش بیشتر مستعد می‌شوند.

انواع گرید های استنلس استیل

سری ۳۰۰ یا استیل نگیر ( غیر مغناطیسی ) : آلیاژ آهن ، کروم ،  قیمت استیل 321 نیکل با کربن کمتر از ۱/۰ درصد .سری ۴۰۰ یا استیل بگیر ( مغناطیسی ) : آلیاژ آهن ، کروم با کربن کمتر از ۱/۰ درصد .

سری ۳۰۰ و موارد کاربرد آن

۳۰۴ رایجترین گرید استنلس استیل است که همان ۸/۱۸ کلاسیک می باشد .۳۱۶ بعد از ۳۰۴ رایجترین گرید است و در صنایع غذایی و جراحی کاربرد دارد ، به علاوه آلیاژ  قیمت فولاد آموتیت مولیبدن موجود در آن از فرسایش جلوگیری می کند . همچنین بخاطر مقاومت زیاد در بربر کلر در مقایسه با گرید ۳۰۴ در صنایع دریایی هم بکار می رود .

سری ۴۰۰ و موارد کاربرد آن

۴۱۰ مقاوم در برابر سایش است اما در برابر خوردگی مقاومت کمی دارد .۴۲۰ گرید مخصوص کارد و چنگال ، قابلیت پولیش خوبی دارد .۴۳۰ گرید مخصوص دکوراسیون است به عناون مثال در تزئینات داخلی اتومبیل کاربرد دارد . قابلیت شکل پذیری خوبی در درجه حرارت کم دارد و مقاوم در برابر خوردگی است .

خواص استنلس استیل

مقاوم در برابر خوردگی

ظاهر جذاب

مقاومت در برابر حرارت

به صورت کامل قابل بازیافت

عمر طولانی و مفید در قیاس با هزینه پرداختی

 
فولاد زنگ نزن آليا‍ژي از فولاد است كه از ۱۰٫۵ درصد يا بيشتر كروم و بيش از ۵۰ درصد آهن تشكيل شده باشد .كروم موجود در استيل باعث به وجود آمدن يك سطح سخت و يكپارچه در برابر زنگ زدگي مي شود .قابليت ضد زنگ بودن  با اضافه كردن درصد بيشتر كروم و همچنين آلياژهاي ديگر نظير  بهبود مي يابد .

تکنولوژی TITANIUM  ION  PLATING

دربها و نرده های طلایی , رنگ نشده و با استفاده از این روش پیشرفته یونهای تیتانیوم بر روی استیل قرار گرفته و رنگ آن را تغییر می دهند . قابل توجه است که بر خلاف نمونه های  قیمت استیل 304 مشابه دیگر  مادام العمر تغییر رنگ نداده و زنگ نمی زنند و دلیل آن هم استفاده از همین تکنولوژی جدید می باشد .

آیا استینلس استیل می تواند در دماهای بالا و پائین کار کند ؟

 بله ، استینلس استیل مقاومت بسیار خوبی در مقابل دماهای بسیار بالا ( تا هزار درجه سانتیگراد ) و بسیار پائین (تا منفی ۲۰۰ درجه سانتیگراد )دارد.

نام گذاری استیل ها( ۳۰۴ ، ۳۱۶ ، …) توسط چه کسی صورت گرفته ؟

انجمن آهن و فولاد آمریکا(AISI)  برای اولین بار اقدام به دسته بندی  فولاد CK60 و نامگذاری استینلس استیل ها نمود و مشخصات فیزیکی و شیمیائی و نیز دستورالعمل تولید آنها را عرضه نمود .

CK45 چه نوع فولادی است ؟

یک نوع فولاد ساده با کربن متوسط ( در حدود ۰٫۴۵%) که بخاطر قیمت پائین بعضا برای ساخت محور پمپ مورد استفاده قرار می گیرد .به علت کم بودن مقدار کروم در مقابل زنگ زدگی و خوردگی مقاوم نیست .

 

فولاد داپلکس چیست ؟

این نوع فولاد بین ۱۹ تا ۲۸ درصد کروم و تا ۵% مولیبدن داشته فولاد VCN و دارای ماومت بسیار بالایی در برابر خوردگی می باشد و به این لحاظ بهترین گزینه برای ساخت قطعات در معرض خوردگی ناشی از آب دریا می باشد .

استنلس استیل چیست ؟

نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم آن نسبت به بقیه عناصر تشکیل دهنده آن بالاتر است . به طور کلی اگر میزان کروم فولاد از ۵/۱۰ درصد بیشتر باشد آن را استنلس استیل می نامند . استیل 410 این مقدار کروم باعث می شود که هنگام خوردگی لایه نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه باعث جلوگیری از خوردگی های بعدی می شود و عملاً باعث ترمیم خوردگی می شود . ضمناً کربن آن کمتر از ۵/۱ درصد می باشد .

فرق استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ چیست ؟

استیل ۳۰۴ حاوی ۱۸% کروم و ۸% نیکل است در صورتیکه استیل ۳۱۶ دارای ۱۶% کروم ، ۱۰% نیکل و ۲% مولیبدن است . مولیبدن برای کمک به  قیمت فولاد ck75 مقاومت در برابر خوردگی ناشی ا ز کلراید (مثل آب دریا ) به آن اضافه می شود .

 

آیا استینلس استیل ها جذب آهنربا می شوند ؟

اسینلس استیل های سری ۳۰۰ که دارای نیکل هستند جذب آهنربا نمی شوند در صورتیکه سری ۴۰۰ که دارای نیکل نبوده و فقط کروم دارند جذب آهنربا می شوند .

 

حرف L بعد از نام استینلس استیل (مثل ۳۱۶L )   نشانه چیست ؟

حرف L نشانه کلمه Low carbon  بوده ، بیانگر آنست که مقدار کربن آلیاژ به کمتر از ۰٫۰۳% کاهش پیدا کرده است . این مقدار کم کربن باعث می شودبعد از عملیات جوشکاری قیمت فولاد MO40 ، همچنان لایه اکسید محافظتی روی سطح حضور داشته باشد .

آیا استینلس استیل قابل بازیافت است ؟

استینلس استیل ۱۰۰% قابل بازیافت است .  قیمت استیل 420 استیل ضایعاتی ذوب شده و دوباره قالب گیری می شود . بین ۶۸ تا ۸۰ درصد از تولید استینلس استیل به روش بازیافت ضایعات صورت می گیرد .

استیل چیست؟

آلیاژی که پایه آن از آهن است و کمتر از ۲% کربن دارد استیل یا فولاد نامیده می شود . بسته به نوع و مقدار دیگر عناصر موجود در آن خواص  فولاد SPK مکانیکی نظیر سختی و شکل پذیری مشخص می شود .

فولاد های ساده کربنی و آلیاژی چیست ؟

فولاد ها به دو دسته ساده کربنی و آلیاژی دسته بندی می شوند . در فولاد ساده کربنی بجز کربن و بعضی عناصر معمول ( مثل سیلیسیم ، منگنز ، گوگرد و فسفر ) عنصر دیگری وجود ندارد . دسته بندی فولاد های ساده کربنی به شکل جدول زیر است .

با افزودن برخی عناصر به آهن آلیاژ هایی قیمت فولاد vcn تولید می شود که خواص بسیار عالی دارند . به عنوان مثال با اضافه نمودن کروم به آهن ، استیل ضد زنگ یا استینلس استیل بدست می آید که در مقابل خوردگی ها ی مختلف مقاومت بالایی دارد .

چه چیز باعث می شود استینلس استیل ضد زنگ باشد ؟

استیل وقتی ضد زنگ است که حداقل ۱۰٫۵ % کروم داشته باشد . کروم پس از ترکیب با اکسیژن هوا اکسید کروم تشکیل میدهد که لایه ای روی استینلس استیل تشکیل می دهد .

این لایه دیده نمی شود ولی باعث می شود ارتباط بین هوا و فلز از بین رفته و استیل سالم بماند . مقدار بیشتر کروم و نیز برخی دیگر از عناصر موجود در آلیاژ شبیه نیکل و قیمت فولاد ck45 مولیبدن این لایه را تقویت کرده و خاصیت ضد زنگ بودن را افزایش می دهد .

فولادهای ساده کربنی
فولادهای ساده کربنی مهمترین گروه آلیاژهای مهندسی هستند. این فولادها به علت هزینه نسبتا کم تولید و داشتن گستره وسیعی از خواص در بین مواد مهندسی در درجه اول اهمیت قرار دارند. کاربرد فولادهای ساده کربنی نامحدود بوده و می تواند شامل ورق، نوار، میله، سیم، محصولات لوله ای، شکل های ساختمانی، آهنگری شده، ریخته گری و ... باشد.

 

طبقه بندی فولادهای ساده کربنی
 فولادهای ساده کربنی بسته به نوع و کاربردشان در چند سیستم مختلف دسته بندی می شوند و دسته بندی منحصر به فردی که در مورد تمامی فولادهای ساده کربنی به کار رود، وجود ندارد. دو سیستم مختلفی که در این زمینه بیشترین کاربرد را دارند عبارتند از: ASTM و AISI-SAE

 

 سیستم دسته بندی AISI-SAE برای فولادهای ساده کربنی
 این سیستم در مورد میلگردهای نورد سرد و نورد گرم شده، سیم ها، میله ها و لوله های بدون درز و محصولات نیمه تمام برای آهنگری به کار برده می شود. از آنجا که در فولادهای ساده کربنی، درصد کربن نقش اصلی و تعیین کننده میزان استحکام آنها می باشد، در این سیستم از درصد کربن برای شناسایی فولادهای مختلف استفاده می شود.

برای نامگذاری از چهار عدد استفاده شده که دو عدد اول 10 مشخص کننده فولاد ساده کربنی است. دو رقم بعدی مشخص کننده صدم درصد کربن است.

به عنوان مثال؛ عدد 1020 مشخص کننده فولاد ساده کربنی با 0.2% اسمی کربن است.

 

اثر عناصر آلیاژی بر فولادهای ساده کربنی
فولادهای ساده کربنی ، علاوه بر کربن حاوی عناصر زیر نیز می باشند:

منگنز تا 1%

گوگرد تا 0.05%

فسفر تا 0.04%

سیلیسیم تا 0.3%

 

منگنز
محدوده استفاده از منگنز در فولادهای ساده کربنی می تواند از حداکثر 0.35% در فولاد 1005 تا حداکثر 1% در فولادهای 1085 AISI متغیر باشد. منگنز با گوگرد موجود در فولاد ترکیب شده و سولفید منگنز را ایجاد می کند. منگنز با ریزکردن پرلیت و ایجاد محلول جامد با فریت موجب افزایش استحکام تسلیم فولادهای ساده کربنی می شود.

 

گوگرد
 گوگرد می تواند حداکثر تا 0.05% در فولاد ساده کربنی وجود داشته باشد. معمولا با منگنز ترکیب شده و تشکیل آخال MnS می دهد. اگر گوگرد با آهن ترکیب شود، تشکیل FeS داده که معمولا در مرزدانه ها رسوب می کند. از آنجایی که FeS ترکیبی سخت بوده و دارای نقطه ذوب پایینی می باشد، لذا ممکن است در حین کارسرد و یا کارگرم فولاد ایجاد ترک کند. به همین دلیل و برای جلوگیری از تشکیل این ترکیب نامطلوب می بایست نسبت منگنز به گوگرد فولادها حدود 5 به 1 باشد.

 

فسفر
از آنجایی که فسفر ترکیب خیلی تردی با آهن تشکیل می دهد(Fe3P)، لذا میزان فسفر فولادهای کربنی در حد 0.04% محدود می باشد.

 

سیلیسیم
سیلیسیم به عنوان اکسیژن زدا، حین فولادسازی به مذاب اضافه شده و تشکیل آخال های SiO2 می دهد. میزان سیلیسیم فولاد ساده کربنی می تواند از 0.1 تا 0.3% متغیر باشد.

 

 در مقایسه با فولادهای کم کربن عملیات حرارتی ناپذیر که کربنی بین 0.06 تا 0.1 درصد دارند، فولادهای دسته اول دارای سختی و استحکام بیشتری بوده ولی شکل پذیری سرد کمتری دارند. استحکام این دسته فولادها را می توان با عملیات حرارتی بالا برد اما این روش اقتصادی نمی باشد. جهت افزایش سختی این فولادها، آنها را کربوره کرده یا به طور سطحی سخت می کنند. برای کربوره کردن معمولا فولادهای AISI 1016,1018,1019 انتخاب شده و برای مقاطع بزرگتر، فولادهای AISI1015,1020,1022 به کار می رود.

 دسته دوم، فولادهای کربن متوسط، کربن بیشتری داشته و معمولا با کوئنچ و تمپر (آب دهی و برگشت)، استحکام می یابند. اگر انتخاب محلول و دمای کوئنچ (آبدهی) مناسب باشد، می توان محدوده وسیعی از خواص مکانیکی را بدست آورد. در بین این سه گروه از فولادهای ساده کربنی سختی پذیر، دسته دوم بیشترین و وسیع ترین کاربرد را داشته و بیشتر قطعات خودرو از این فولادها ساخته می شوند.

 دسته سوم فولادهای ساده کربنی که کربنی بالاتر از 0.55% دارند، نسبت به فولادهای کربن متوسط کاربرد کمتری دارند زیرا هزینه تولید و ساخت آنها گران تر بوده و قابلیت جوشکاری و شکل پذیری کمتری دارند. و چون کربن بیشتری دارند در اثر فرایند آبدهی، حداکثر سختی را به دست می آورند.
 

فولادها از نظر آلیاژی به چهار گروه اصلی تقسیم می شوند:
1- فولادهای ساده کربنی

2- فولادهای کم آلیاژ

3- فولادهای متوسط آلیاژ

4- فولادهای پر آلیاژ

در فولاد گرم کار ، کربن اصلی ترین عنصر آلیاژی بوده و عناصری مانند منگنز و سیلیسیوم و آلومینیوم به مقدار جزیی و برای گاز زدایی به آن ها اضافه می شود. میزان کربن این فولادها نقش اصلی در میزان افزایش استحکام آنها پس از عملیات حرارتی دارد.

این فولادها به سه گروه کم کربن، کربن متوسط و پر کربن تقسم می شوند:

1- فولادهای کم کربن  با حداکثر 0.25 درصد کربن   Low Carbon Steel

2- فولاد کربن متوسط با 0.55-0.25 درصد کربن    Medium carbon steel

3- فولاد پر کربن با 0.5 >درصد کربن         High carbon steel

 پس از فولادهای کربنی، فولادهای کم آلیاژ و متوسط آلیاژ بوده که میزان منگنز و سیلیسیوم آنها بیشتر از مقدار لازم برای اکسیژن زدایی می باشد و عناصر دیگری مثل فولاد ابزاری سردکار نیکل، کرم و مولیبدن نیز به آنها اضافه شده است. عناصری مانند تیتانیوم، نیوبیوم، مس و بر نیز در صورت لزوم و به میزان جزیی ممکن است به آنها اضافه شود. افزودن این عناصر آلیاژی به فولادها جهت بهبود عملیات حرارتی پذیری آنها و افزایش برخی خواص فیزیکی و مکانیکی می باشد.

لازم به ذکر است که جهت طبقه بندی فولادهای کم آلیاژ، متوسط آلیاژ و پر آلیاژ محدودیتی وجود نداشته و عموما به فولادهای حاوی بیش از 10% عناصر آلیاژی، فولادهای پرآلیاژ می گویند.

 

دیاگرام آهن - کربن
دیاگرام فازی دوتایی آهن – کربن، دیاگرامی تعادلی از کربن در محلول جامد آهن است که نشان دهنده تغییرات ساختاری آلیاژهای آهن – کربن نسبت به درجه حرارت می باشد. این دیاگرام بر حسب درصد کربن آلیاژ، درجه حرارت، سرد کردن یا گرم کردن بسیار آهسته رسم شده و به همین علت به آن دیاگرام تعادلی آهن – کربن می گویند.

از آنجایی که آهن و کربن تشکیل یک ترکیب واسطه به نام سمنتیت Fe3C می دهد، این دیاگرام را دیاگرام آهن – سمانتیت نیز می نامند.

آهن ماده ای آلوتروپیک (چند ساختاری) بوده و در حین انجماد از حالت مذاب تا رسیدن به دمای محیط، تبدیل به ساختارهای مختلف می شود. در نمودار آهن - کربن سمانتیت، آستنیت، لدبوریت، آهن آلفا، آهن گاما و آهن بتا دیده می شود.

در نمودار آهن-کربن سه نوع فولاد با ترکیب فولاد تندبر و ریزساختار مختلف دیده می شود (یوتکتوئیدی، هیپویوتکتوئیدی، هایپریوتکتوئیدی) که توضیحات آن در لینک زیر به تفصیل آمده است.

فولادهای سردکار
فولادهای سردکار قبل از هر چیزی باید مقاومت سایشی بالا و نیز استحکام
فشاری  _  و چقرمگی  _  بالا  داشته  باشد. در حالت بازپخت شده قابلیت
ماشینکاری خوبی دارد  و  هنگام  عملیات حرارتی قیمت فولاد سردکار کمتر دچار تغییر ابعادی و

تابیدگی می شود.

فولادهای گرم کار
استحکام، سختی و مقاومت به سایش فولادهای گرم کار حتی در دماهای
بالا فقط  خیلی کم تغییر می کند. فولاد بلبرینگ این ویژگی ها و نیز افزایش  _  استحکام

گرمایی ، _ چقرمگی گرمایی،_ مقاومت برگشت و _ مقاومت نوسانات دما
به واسطه عناصر آلیاژی کرم، وانادیم، تنگستن، نیکل و مولیبدن می باشد.

 
همه چیز درباره فولاد 
فولاد یا پولاد به آلیاژهای آهن که بین 25 0/۰ تا حدود ۲ درصد کربن دارند گفته می شود، فولادهای آلیاژی غالبا با فلزهای دیگری نیز همراهند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، فولاد نسوز عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.

 

برای ساختن سیم، لوله و ورق از فولاد استفاده می‌شود.

فولاد متوسط ۲/0 تا ۶/0 درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند.

فولاد سخت  ۶/0 تا 5/1

 درصد کربن دارد، و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.

آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیم، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. در تولید فولاد دو هدف دنبال می‌شود:

 1. سوزاندن ناخالصی‌های چدن

 2. افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن .

فولادهای بهسازی
فولادهای بهسازی برای اجزایی به کار می رود که تحت بارگزاری های شدید
کششی، خمشی و پیچشی قیمت فولاد نسوز از نوع بارهای ناگهانی است.با عملیات حرارتی

ویژه ای این فولادها دارای استحکام کششی خیلی بالا و چقرمگی (قابلیت
جذب انرژی) بالا می گردد.

فولاد بهسازی غیر آلیاژی برای اجزایی با استحکام پایین و سطح مقطع کوچک
(مثلا C 60،  CK 45، C35) و فولادهای بهسازی آلیاژی کرم، مولیبدن، نیکل  و
وانادیوم برای اجزاء تحت بارگذاری بالا با سطح مقطع بزرگ

(مثلا ۳۴ CrNiMo 6، ۴۲ CrMo 4، ۳۸ Cr 2) به کار می رود.

استحکام کششی می تواند فولاد یاتاقان  تا حدود ۱۳۰۰ N/mm 2 افزایش یابد، در صورتی

که ازدیاد طول نسبی مربوطه ۹% می باشد.

فولادهای بهسازی:

⇐ در وضعیت بهسازی شده با حرف V
⇐ در وضعیت بازپخت نرمال شده با حرف N
⇐ در وضعیت بازپخت نرم شده با حرف G
⇐ در وضعیت عملیات حرارتی شده جهت ماشینکاری بهتر با حرف B مشخص
می شود.

فولاد نیتروره
فولادهای نیتروره برای اجزایی که خاصه تحت بارهای سایشی و بالای متغیر
قرار دادند و نیز با توجه به اینکه قیمت فولاد تندبر در عملیات  حرارتی تقریبا نباید از نظر ابعادی

تغییر  کند  و  یا  دچار  تابیدگی شود به کار می رود. با نفوذ نیتروژن به سطح
قطعه کار لایه ضدسایش ویژه نیترید آهن به وجود می آید.

فولادهای نیتروره فولادهای کم آلیاژی می باشند که نیترید ساز آن ها عناصر
آلومینیم،  کرم  و  وانادیوم  است. (مثلا ۳۱ CrMo، ۲۱ G یا ۳۴ CrAIMo 5 V)

البته  فولادهای  کربوره،  بهسازی کم آلیاژ، چدن خاکستری گرافیت  ورقه ای
و گرافیت کروی و نیز فولادهای گرم کار و سردکار قابل نیتروره کردن می باشد.

فولادهای ویژه
این فولادها شامل فولادهای فنر (مثلا C 75 ; 66 Si 7)، فولادهای  مقاوم  به
دمای بالا (مثلا X 4 NiCrTi 25 15)، فولادهای نسوز (مثلا X15 CrNiSi 25 20)
، فوالادهای زنگ نزن (مثلا X 5 CrNi 18 8) و فولادهای نگیر (غیرمغناطیسی)
(مثلا X 40 MnCr 18) می باشد.

فولادهای ابزاری غیرآلیاژی
فولادهای  ابزاری  غیرآلیاژی جهت ساخت ابزارهایی استفاده می شود  که
تحت تنش حرارتی بالا قرار نمی گیرد . این فولادها  سختی مغزی یا عمقی
ندارد و سختی بالای سطحی خود را در دمای حدود ۲۰۰C از دست می دهد.

بارهای  سنگین  به  واسطه مغز چقرمه آن تحمل می شود. مقدار کربن این
فولادها ۰٫۵  –  ۱٫۵ %  است .  هر قدر مقدار کربن بالا باشد به همان میزان
حداکثر سختی پذیری بیشتر می شود . عناصر آلیاژی  Cr، W، Mn، Mo و Ni
باعث می شود که این فولادها حتی در مقاطع بزرگ سختکاری مغزی شده
دچار تابیدگی شدید نگردند.
 

خلاصه ای درباره فولادها

فولادها را می توان به روش زیر تقیسم بندی کرد:
فولادهای  فولاد فنر ساختمانی عمومی

منظور از این فولادها طبق DIN 17 100 فولادهایی هستند که عملیات حرارتی
برای  آن ها  پیش بینی  نشده است.  مهمترین مشخصه  این فولادها  خواص
مکانیکی ( مثلا استحکام ، تنش  تسلیم و ازذیاد طول نسبی ) ، گروه کیفی و
ویژگی آن ها جهت شکل دادنه می باشد.

حداقل استحکام کششی از ۳۱۰ N / MM2 برای فولاد sT 33 تا ۶۹۰ N/ mm2
برای فولاد St 70-2 می باشد.

تنش تسلیم بستگی به ضخامت محصول دارد. مثلا در فولاد ساختمانی
St50-2 با ضخامت ۱۶mm تنش تسلیم ۲۹۵ N/mm2 و در ضخامت ۶۰-۸۰mm
فقط ۲۶۵ N/mm2 است.

ازدیاد طول نسبی با افزایش فولاد مقاوم به حرارت استحکام کاهش می یابد، یعنی فولاد شکننده

می شود.

فولاد St37-2 و St70-2 به ترتیب دارای ۲۵% و ۱۰% ازدیاد طول نسبی است.

کاربرد

فولادهای  ساختمانی  عمومی  برای  قطعاتی استفاده می شود که تحت
سایش نبوده و نباز به سختکاری ندارد.مثلا دنباله قالب،پشت بندها،دسته ها
و غیره.

ورق ها و تسمه ها از  فولاد غیرآلیاژی و نرم و غالبا به روش نورد سرد تولید
می شود. در ضخامت های ۰٫۵-۳ mm (که ورق ظریف نامیده می شود) برای
شکل دادن (مثلا کشش عمیق) به کار می رود. بسته به کاربرد بعدی ، ورق
ظریف از نظر نوع سطح و ظاهر و گروه کیفی تقسیم بندی می شود.

فولادهای خوش تراش (اتومات)
فولادهای خوش تراش فولادهای کیفی غیرآلیاژی یا کم آلیاژ هستند که مقدار
گوگرد و فسفر یا منگنز و یا افزوده سرب بالایی دارند.

این  فولادها  اکثرا  برای  قطعات سری سازی (تولید انبوه) روی دستگاه های
تراش  اتومات  به کار می رود.   قیمت فولاد قالب سازی افزوده های آلیاژی، گوگرد یا سرب  باعث  خردشدن براده ها شده که نتیجتا موجب افزایش سرعت براده برداری می شود.

فولادهای کربوره
فولادهای کربوره برای اجزایی به کار می رود که بیشتر تحت سایش و خمش
قرار می گیرد،بدین جهت باید سطحی سخت و مقاوم به سایش و مغزی نرم
چقرمه با استحکام بالا داشته باشد. فولادهای کربوره به دو نوع فولاد  کربوره
غیرآلیاژی با مقدار کربن کمتر از ۰٫۲% (مثلا CK 15، CK 10،  C 15 و C 10) و
فولاد کربوره آلیاژی؛ آغلیاژسازی با منگنز، کرم، مولیبدن یا نیکل

(مثلا ۱۶ MnCr 5، ۲۰ CrMo 4، ۲۲ CrMoS 35) تقسیم بندی می شود.

فولادهای کربوره آلیاژی استحکام کششی بالایی دارد. مثلا فولاد ۱۶ MnCr 5
دارای استحکام کششی ۷۸۰-۱۰۸۰ N/mm2 است در صورتیکه این مقدار در
فولاد کربوره غیر آلیاژی C10 برابر ۴۹۰-۶۳۰ N/mm2 است.
 

روش دیگر جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن
در روش دیگری که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه وماده کمک ذوب در کوره‌ای فولاد ضد زنگ 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، به‌طوری‌که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی‌آنکه 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.

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 ( {displaystyle {ce {Fe3C}}} {displaystyle {ce {Fe3C}}})
 به نام «سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:

{displaystyle {ce {3Fe + C + q -> Fe3C}}}
{displaystyle {ce {3Fe + C + q -> Fe3C}}}
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 قیمت فولاد سمانته 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 می‌آورند.

تولید فولاد در ایران
ظرفیت تولید فولاد در ایران در سال ۲۰۱۷ با رشد ۲۱٫۴ درصدی نسبت به سال ۲۰۱۶ از ۱۷٫۹ میلیون تن به حدود ۲۱٫۷ میلیون تن در سال رسیده‌است. با این افزایش ظرفیت ایران را در جایگاه چهاردهم کشورهای تولیدکننده فولاد قرار گرفته‌است. ایران قصد دارد در افق ۱۴۰۴ این رقم را به ۵۵ میلیون تن در سال برساند.[۵]

در کشور ایران از روش‌های احیای مستقیم و کوره بلند برای تولید فولاد استفاده می‌شود.


فولادهای استاندارد
فولادهای متداول دارای کربن با درصد وزنی حدود چند هزارم درصد تا یک درصد می‌باشند. همچنین تمامی فولادها مقادیر متغیری از عناصر دیگر بخصوص منگنز را دارا می‌باشند. منگنز علاوه بر کاهش اکسیژن مذاب، توانایی کار گرم فولاد را نیز افزایش می‌دهد. سیلیسیم، فسفر و سولفور نیز همواره، در اندازه‌هایی گرچه کوچک، وجود دارند. مواد دیگر نیز می‌توانند در مقادیر بسیار کم به علل مختلف همچون طبیعت فرایند تولید فولاد یا ایجاد خواص مطلوب وجود داشته باشند.

فولادها می‌توانند به صورت ریخته، شمش یا می‌توان با گرم کردن مجدد، بر روی آن کار گرم با استفاده از یکی از روشهای نورد، اکستروژن، فورج یا دیگر روش‌های دیگر تولید  فولاد خشکه هوایی شکل داده شود. برای کاربردهای مهندسی فولادهای شکل داده شده، با داشتن فرم، کیفیت سطحی، استحکام و دمای کاری متنوع، بیشترین مواد مورد استفاده هستند.

فولادریزی
برای ساخت برخی قطعات فولادی که شکل پیچیده یا تیراژ کمی دارند لازم است به صورت جداگانه ریختگری انجام شود که در صنعت به آن فولادریزی گفته می‌شود. فرایند ذوب‌ریزی فولاد همانند چدن‌ریزی می‌باشد، چون فولاد مذاب هنگام سرد شدن و انجماد دچار انقباض می‌شود، بایستی قطعات فولادی  قیمت فولاد قالب پلاستیک را از هر سو ۱٫۵٪ تا ۲٪ بزرگ‌تر ساخت تکه شکا پس از انجماد فولاد مذاب، تکهٔ فولادی به اندازهٔ ساخته شده درآید.[۱]

حتی در یک بازه کوچک از غلظت‌های مختلف کربن و آهن که فولاد را می‌سازند، می‌توان ساختارهای میکروسکوپی مختلف با خواصی کاملاً متفاوت ایجاد کرد. پایدارترین حالت آهن خالص در دمای اتاق معمولی ساختار مکعبی وسط-بدنی (body-centered cubic) است که alpha iron یا α-iron خوانده می‌شود. آهن آلفا یک فلز نسبتاً نرم بوده و توان حل کردن کربن زیادی ندارد. افزودن کربن به α-iron باعث تولید فریت (ferrite) می‌شود.[۲] در دمای ۹۱۰ درجه سلسیوس آهن خالص تبدیل به ساختار مکعبی وسط-وجهی فولاد نیتراته (FCC) می‌شود که gamma iron یا γ-iron خوانده می‌شود. افزودن کربن به γ-iron باعث تولید آستنیت (austenite) می‌شود.[۲]

آهنگری

آهنگری یا فورجینگ فرآیندی است که در آن با استفاده از نیروی مکانیکی تغیرشکل لازم بر روی فولاد انجام می‌شود. این تغییر شکل روی فولاد می‌تواند طی یک یا چند مرحله توسط پتک‌کاری یا پرس‌کاری انجام شود و شکل نهایی ایجاد گردد. برای افزایش قابلیت شکل‌پذیری معمولاً به فولاد گرما می‌دهند تا به حالت خمیری درآید، سپس آن را با پتک می‌کوبند. یا چکش‌کاری می‌کنند تا به شکل خواسته شده در آید.[۳]

کاربرد انواع مختلف فولاد
از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی 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.

ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد
آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیر قابل توجهی کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیوم می‌باشد.
افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن
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. چنانچه ناخالصی اصلی منگنز باشد، یک کمک ذوب اسیدی که معمولاً دی‌اکسید سیلسیم (SiO۲) است، بکار می‌برند:

(MnO + SiO2 ----> MnSiO3(l
و چنانچه ناخالصی اصلی سیلسیم یا فسفر باشد (و معمولاً چنین است)، یک کمک ذوب بازی که معمولاً اکسید منیزیم (MgO) یا اکسید کلسیم (CaO) است، اضافه می‌کنند:

{displaystyle {ce {MgO + SiO2 <=>> MgSiO2}}}
{displaystyle {ce {MgO + SiO2 <=>> MgSiO2}}}
{displaystyle {ce {6MgO + P4O10 <=>> 2Mg3(PO4)2}}}
{displaystyle {ce {6MgO + P4O10 <=>> 2Mg3(PO4)2}}}
کوره تولید فولاد و جدا کردن ناخالصی‌ها
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  استیل نسوز 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 بازمی‌گردانند.
 

چند مورد از فولادهای کم‌آلیاژ عبارتند از:

D6AC
300M
256A

فولاد یا پولاد فولاد اتومات (به انگلیسی: Steel) آلیاژی از آهن است که بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ درصد وزن آن کربن است. خواص فولاد به کمک تغییر در درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است.

برای ساخت فولاد، دو روش عمده وجود دارد. روش اول استفاده از آهن اسفنجی و کوره‌های قوس الکتریکی برای ذوب آهن اسفنجی و سپس آلیاژسازی است. روش دوم استفاده از آهن خام (آهن تولید شده در فرایند احیای غیرمستقیم) و سوزاندن کربن اضافی آن است. طی این فرایند میزان کربن آهن خام از بازهٔ ۵٫۳ تا ۶ به ۲٫۰ تا ۱٫۵ درصد وزنی کاهش می‌یابد، سپس عناصر دیگر در آن افزوده می‌شوند تا ترکیب مورد نظر بدست آید.

استحکام فولاد با «میزان کربن محلول» به شدت افزایش می‌یابد اما از طرفی این افزایش استحکام باعث کاهش قابلیت جوشکاری و افزایش احتمال شکست ترد می‌شود. استحکام فولادهای فریتی (فرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکل‌پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل‌پذیری با پایدارسازی فاز آستنیت (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چندفازی قابل بهبود است.

آهن معمولاً به صورت سنگ معدنی مانند مگنتیت و هماتیت در پوسته زمین یافت می‌شود. فولاد را با سوزاندن کربن آهن خام سفید و همجوش کردن آن با کمی کربن و اندازه کردن عنصر‌های دیگر در آن، به دو روش خمیری کردن و ذوب کردن تولید می‌کنند.

روش خمیری
در آغاز صنعت فولادسازی، فولاد به این روش ساخته می‌شد. در این روش آهن خام را در تشت کوره‌ی شعله‌ای گذاشته می‌شود و روی آن شعله دمیده می‌شود تا مذاب شود. آهن‌خام فروش فولاد نیتراته مذاب شده به هم زده می‌شود تا کربن آن با تماس با اکسیژن هوا بسوزد. پس از آن که کربن آن به مقدار قابل توجهی به صورت گاز {displaystyle {ce {CO2}}} {displaystyle {ce {CO2}}}از آن جدا شد، دمای ذوب آن بالا می‌رود و به صورت خمیری درمی‌آید. خمیر فولاد به صورت تکه‌تکه با گازانبر از کوره بیرون آورده می‌شود و با پتک روی آن می‌کوبند تا سرباره تشکیل شده از آن جدا شود و یکپارچه شوند. سپس از فولاد بدست آمده‌استفاده می‌شود. این روش به دلیل آن که ظرفیت تولید کافی نداشته و فولاد به دست آمده همواره کیفیت یکسانسی نداشت دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

روش ذوب
امروزه تقریباً تمامی فولاد جهان از طریق ذوب آهن به روش‌های مختلف به دست می‌آید. این روش‌ها می‌توانند شامل فولادسازی در کنورتور یا فولادسازی در کوره‌های EAF باشد.

در روش‌هایی که از کنوروتور استفاده می‌شود، آهن‌خام مذابی که از که فرایند کوره بلند به دست آمده‌است درون کنورتور ریخته می‌شود تا با استفاده از دمش گاز اکسیژن کربن اضافی آن سوزانده شود. بدین ترتیب کربن فولاد به میزان مورد نظر خواهد رسید. سپس با اضافه کردن عناصر آلیاژی به آن استحکام فولاد افزایش خواهد یافت.

در روش‌هایی که از کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌کنند، ابتدا آهن اسفنجی تولید شده در فرایند احیای مستقیم درون کوره قوس الکتریکی ریخته می‌شود تا ذوب گردد. دمای این کوره‌ها   فولاد خوش تراش به حدی است که در همان ذوب اولیه فولاد با درصد کربن نسبتاً پایین تولید می‌شود. سپس فولاد تولید شده درون کورهٔ پاتیلی ریخته می‌شود تا در آنجا عملیات آلیاژسازی انجام شود. این عملیات شامل تنظیم کردن میزان کربن، اضافه کردن عناصر آلیاژی و یکدست‌سازی ترکیب فولاد است.

پس از بدست آمدن ترکیب شیمیایی مورد نظر در فولاد، لازم است که آن را به صورت مورد نیاز ریخته‌گری کرد. در اکثر موارد فولاد بدست آمده به صورت تختال، تیرآهن یا میلگرد ریختگری مداوم می‌گردد.
 

فولاد آلیاژی (به انگلیسی: Alloy steel) فولادی است که با عنصرهای گوناگون به صورت آلیاژ درآمده، برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی فولاد می‌توان از ۱٫۰ تا ۵۰٪ از وزن آن را آلیاژ کرد. آلیاژهای فولاد دو دسته‌اند: فولاد کم‌آلیاژ و فولاد پُرآلیاژ. تفاوت میان این دو، می‌توان گفت، قراردادی است: اسمیت و فولاد عملیات حرارتی پذیر هاشمی تفاوت این دو را در ۴٫۰٪ دانسته‌اند در حالی که گروه دگرمو آن را در ۸٫۰٪ می‌دانند.[۱][۲] در حالت کلی وقتی صحبت از «آلیاژ فولاد» می‌شود منظور فولاد کم‌آلیاژ است.

خود فولاد در واقع نوعی آلیاژ است. اما تمام گونه‌های فولاد را آلیاژ نمی‌خوانند. ساده‌ترین نوع فولاد که تقریباً می‌توان گفت آهن است (نزدیک به ۹۹٪) خود با عنصر کربن آلیاژ شده‌است (بسته به نوع فولاد از ۰٫۱٪ تا ۱٪). بنابراین منظور از آلیاژ فولاد، ترکیبی از فولاد، کربن و دیگر  قیمت فولاد نیتراته عنصرها است. عنصرهایی که بیشتر برای این هدف کاربرد دارند، عبارتند از: منگنز (پرکاربردترین)، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم، سیلیسیم و بور. و عنصرهای کم کاربردتر عبارتند از: آلومینیم، کبالت، مس، سریم، نیوبیم، تیتانیم، تنگستن، قلع، روی، سرب و زیرکونیم.

از ترکیب عنصرهای بالا با فولاد و آلیاژسازی، برخی ویژگی‌های فولاد کربن مانند مقاومت، سختی، چقرمگی، سایش، سخت شدگی و سختی در دمای بالا به گونهٔ درخور توجهی بهبود می‌یابد. برای دستیابی به بعضی از این ویژگی‌ها باید عملیات حرارتی روی فلز انجام شود.

ویژگی‌های یادشده در بالا در کاربردهای ویژه‌ای چون پرّه‌های توربین، موتور جت، فضاپیماها و رآکتورهای هسته‌ای بسیار مورد نیاز است. به دلیل ویژگی‌های فرومغناطیس آهن، بعضی آلیاژهای فولاد و پاسخی که این آلیاژها در محیط مغناطیسی می‌دهند، اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. در موتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها نیز چنین است.


فولاد کم‌آلیاژ
از فولاد کم‌آلیاژ بیشتر برای دستیابی به توان سخت شدگی استفاده می‌شود. چون با رسیدن به این ویژگی دیگر ویژگی‌های مکانیکی هم بهبود می‌یابند. همچنین آن‌ها برای مقاومت در برابر خوردگی در شرایط خشن هم کاربرد دارند.[۳]

اگر درجهٔ کربن فولاد کم‌آلیاژ متوسط یا بالا باشد، فرایند جوش در آن‌ها دشوار می‌شود. با کاهش کربن و قرار دادن آن در بازهٔ ۰٫۱۰٪ تا ۰٫۳۰٪ و همچنین کاهش دیگر عنصرهای آلیاژی توان قیمت فولاد عملیات حرارتی پذیر جوش پذیری و شکل‌پذیری فولاد را افزایش می‌دهیم. چنین فولادی در ردهٔ فولاد کم‌آلیاژ پراستحکام قرار می‌گیرد.

میلگرد فولاد استنلس
گرانترین گزینه برای تقویت بتن میلگرد فولاد استنلس است که قیمت آن حدود ۸ برابر آرماتور اپوکسی است.فولاد استنلس ۱۵۰۰ برابر بیشتر نسبت به آرماتور سیاه در برابر زنگ زدگی مقاوم است . معمولا از فولاد استنلس به جز شرایط
خیلی خاص به دلیل قیمت زیاد کمتر استفاده می شود ولی پروفیل از نظر کیفی، بهترین آرماتور برای اکثر پروژه ها می باشد.

علامت گذاری میلگرد
آرماتور هارا با علائمی که نشان دهنده محل تولید آلیاژ فولادی گرید و سایز می باشد در بازار توزیع می کند. در شکل زیر این علائم نمایش داده می شود. حرف بالایی در علامت گذاری کارخانه سازنده را معرفی می‌کند و حرف بعدی نشان دهنده سایز آرماتور است.سومین علامت نوع آرماتور قیمت ورق را مشخص می‌کند. معمولا S برای فولاد کربن و W برای آلیاژ فولاد ضعیف به کار می‌رود. در آخر نیز گرید آن نوشته شده است.

نگهداری صحیح میلگرد
•    برای نگهداری بهتر آرماتور بهتر است هنگام دریافت بار آرماتور، آن را در پالت های چوبی با یک سطح بالا آمده غیر فلزی قرار داده شود. انبار کردن به این روش مانع از زنگ زدگی آرماتور به وسیله آب های زیر زمینی خواهد شد.
•    هنگام انبار کردن آرماتور بر روی پالت های چوبی قیمت پروفیل یا یک سطح بالا آمده غیرفلزی حتما آن ها را با یک روکش ضد آب بپوشانید.

و    بر گوشه های روکش بلوکه های سنگین قرار دهید تا به خوبی از آرماتور محافظت کند. قرار دادن طولانی مدت آنها در محیط باز می‌تواند باعث زنگ زدی شود و سطح بهره وری آن را پایین بیاورد.
 

آرماتور در طول و قطرهای مختلفی موجود اند که هر کدام از این ارماتور ها نقاط قوت و ضعف خود را دارند. اما تنها ۶ نوع آن رایج وجود دارد:

اروپایی ( آلیاژ کربن، منگنز ، سیلیکون و غیره)
فولاد کربن (میلگرد سیاه عادی)
گالوانیزه
روکش اپوکسی
فایبرگلاس
فولاد استنلس
اروپایی
کشورهای اروپائی که عمدتا صادرات میلگرد کشورهای زلزله خیزی نبوده و از نظر زلزله خیزی در منطقه ی امن جغرافیایی قرار دارند، از روش حرارتی (ترمکس ) برای تولید میلگرد استفاده میکنند.از این رو آنالیز شیمیایی متناسب با روش ترمکس برای تولید میلگرد در نظر میگیرند.

فولاد کربن
میلگرد سیاه پر استفاده ترین میلگرد می باشد .این میلگرد دارای میزان استحکام کششی خوبی میباشد یکی از عیب های آرماتور سیاه زنگ زدن است .قیمت روز میلگرد در بازار سیاه بعد از زنگ زدن موجب ترک خوردگی بتن اطرافش می شود و می شکند .

روکش اپوکسی
میلگرد روکش اپوکسی در واقع میلگرد سیاه با روکش اپوکسی است. استحکام این آرماتور با میلگرد سیاه یکسان است ولی به دلیل استفاده از روکش اپوکسی، ۷۰ تا ۱۷۰۰ برابر نسبت به زنگ زدگی مقاوم تر است.

میلگرد گالوانیزه
میزان مقاومت در برابر زنگ زدگی میلگردهای گالوانیزه کمتر از روکش آپوکسی می باشد ولی میلگردهای گالوانیزه در برابر آسیب پذیری بسیار مقاوم ترند، از این رو نسبت به میلگرد روکش قیمت تیرآهن اپوکسی با ارزش تر هستند.قیمت میلگرد گالوانیزه تقریبا ۴۰ درصد از روکش اپوکسی گرانتر است

میلگرد فایبرگلاس
فایبر گلاس گزینه ی ایده عالی برای تقویت بتن می باشد زیرا فایبر گلاس در برابر زنگ زدگی مقاوم است و زنگ نمی زند ولی از آنجایی که فایبرگلاس یک ترکیب شبیه به فیبر کربن است، در نتیجه فایبر گلاس را هنگام استفاده نمی توان خم کرد .از نظر قیمتی میلگرد فایبرگلاس حدود ۱۰ برابر گرانتر از اپوکسی است ولی از آنجایی که فایبرگلاس بسیار سبک است، با توجه به میزان طول کاربردی، قیمت تمام شده برای مقدار مشابه اپوکسی تقریبا ۲ برابر می باشد.