فولاد آلیاژی

فولاد آلیاژی  فولادی است که با عنصرهای گوناگون به صورت آلیاژ درآمده است 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 هاشمی تفاوت این دو را در ۴٫۰٪ دانسته‌اند در حالی که گروه دگرمو آن را در ۸٫۰٪ می‌دانند.Smith, p. 393.Degarmo, p. 112. 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 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: آلومینیوم، 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..

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 جوش پذیری و شکل‌پذیری فولاد را افزایش می‌دهیم. چنین فولادی در ردهٔ فولاد کم‌آلیاژ پراستحکام قرار می‌گیرد.

چند مورد از فولادهای کم‌آلیاژ عبارتند از:
 D6AC
 300M
 256A

+ فولادهای کم‌آلیاژ اصلیSmith, p. 394. نام در SAE ترکیب ۱۳xx  منگنز ۱٫۷۵٪ ۴۰xx  مولیبدن۰٫۲۰٪ یا ۰٫۲۵٪ یا ۰٫۲۵٪ مولیبدن و ۰٫۰۴۲٪ گوگرد ۴۱xx  کروم ۰٫۵۰٪ یا ۰٫۸۰٪ یا ۰٫۹۵٪، مولیبدن ۰٫۱۲٪ یا ۰٫۲۰٪ یا ۰٫۲۵٪ یا ۰٫۳۰٪ ۴۳xx  نیکل ۱٫۸۲٪, کروم ۰٫۵۰٪ تا ۰٫۸۰٪, مولیبدن ۰٫۲۵٪ ۴۴xx  مولیبدن ۰٫۴۰٪ یا ۰٫۵۲٪ ۴۶xx  نیکل ۰٫۸۵٪ یا ۱٫۸۲٪، مولیبدن ۰٫۲۰٪ یا ۰٫۲۵٪ ۴۷xx  نیکل ۱٫۰۵٪, کروم ۰٫۴۵٪, مولیبدن ۰٫۲۰٪ یا ۰٫۳۵٪ ۴۸xx  نیکل ۳٫۵۰٪, مولیبدن ۰٫۲۵٪ ۵۰xx  کروم ۰٫۲۷٪ یا ۰٫۴۰٪ یا ۰٫۵۰٪ یا ۰٫۶۵٪ ۵۰xxx  کروم ۰٫۵۰٪, کربن 1.00% min ۵۰Bxx  کروم ۰٫۲۸٪ یا ۰٫۵۰٪ ۵۱xx  کروم ۰٫۸۰٪ یا ۰٫۸۷٪ یا ۰٫۹۲٪ یا ۱٫۰۰٪ یا ۱٫۰۵٪ ۵۱xxx  کروم ۱٫۰۲٪, کربن 1.00% min ۵۱Bxx  کروم ۰٫۸۰٪ ۵۲xxx  کروم ۱٫۴۵٪, کربن 1.00% min ۶۱xx  کروم ۰٫۶۰٪ یا ۰٫۸۰٪ یا ۰٫۹۵٪، V ۰٫۱۰٪ یا ۰٫۱۵٪ min ۸۶xx  نیکل ۰٫۵۵٪, کروم ۰٫۵۰٪, مولیبدن ۰٫۲۰٪ ۸۷xx  نیکل ۰٫۵۵٪, کروم ۰٫۵۰٪, مولیبدن ۰٫۲۵٪ ۸۸xx  نیکل ۰٫۵۵٪, کروم ۰٫۵۰٪, مولیبدن ۰٫۳۵٪ ۹۲xx  Si ۱٫۴۰٪ یا ۲٫۰۰٪، منگنز ۰٫۶۵٪ یا ۰٫۸۲٪ یا ۰٫۸۵٪، کروم ۰٫۰۰٪ یا ۰٫۶۵٪ ۹۴Bxx  نیکل ۰٫۴۵٪, کروم ۰٫۴۰٪, مولیبدن ۰٫۱۲٪ ES-۱  نیکل ۵٪, کروم ۲٪, سیلیسیم ۱٫۲۵٪, تنگستن ۱٪, منگنز ۰٫۸۵٪, مولیبدن ۰٫۵۵٪, مس ۰٫۵٪, کروم ۰٫۴۰٪, کربن 0.2%, V ۰٫۱٪

 مطالعهٔ مواد 
عناصر مختلف برای تغییر خواص فولادها به آن اضافه می‌شوند. عناصر آلیاژی معمولاً در درصدهای پایین‌تر (کمتر از ۵٪) به منظور افزایش استحکام یا قابلیت سختکاری یا در درصدهای بیشتر (بیش از ۵٪) برای دستیابی به خاصیت‌های خاص مانند مقاومت در برابر خوردگی یا ثبات در درجه حرارت بالا اضافه می‌شوند.
+تاثیرات کلی عناصر آلیاژی بر روی فولادDegarmo, p. 144.عنصردرصدتاثیر اصلیآلومینیوم۰٫۹۵–۱٫۳۰عنصر آلیاژی در فولادهای قابل نیتریده‌کردنبیسموت -بهبود قابلیت ماشینکاریبور۰٫۰۰۱–۰٫۰۰۳یک عامل قابل سختکاری قدرتمندکروم۰٫۵–۲افزایش قابلیت سختکاری۴–۱۸افزایش مقاومت به خوردگیمس۰٫۱–۰٫۴مقاومت به خوردگیسرب -بهبود قابلیت ماشینکاریمنگنز۰٫۲۵–۰٫۴۰با گوگرد و فسفر ترکیب شده و باعث کاهش تردی فولاد می‌شود. همچنین به حذف اکسیژن اضافی از فولاد مذاب کمک می‌کند.>۱با کاهش دمای تغییر و ملایم کردن تغییر آن، قابلیت سختکاری را افزایش می‌دهدمولیبدن۰٫۲–۵ایجاد کاربیدهای پایدار، جلوگیری از رشد دانه. افزایش چقرمگی فولاد، در نتیجه مولیبدن در ساخت ابزارهای برشی، قطعات ماشین ابزار و پره‌های موتورهای توربین گازی یک عنصر آلیاژی بسیار مهم محسوب می‌شود.نیکل۲–۵افزایش سفتی۱۲–۲۰افزایش مقاومت به خوردگیسیلیسیم۰٫۲–۰٫۷افزایش استحکام۲٫۰فولاد فنردر درصدهای بیشتربهبود خواص مغناطیسیگوگرد۰٫۰۸–۰٫۱۵افزایش قابلیت ماشینکاریتیتانیم -کاهش سختی مارتنزیتی در فولادهای کروم دار،تنگستن -افزایش دمای ذوبوانادیم۰٫۱۵افزایش چقرمگی در دماهای بالا، ایجاد کاربیدهای پایدار، افزایش استحکام در عین حفظ شکل‌پذیری، بهبود ساختار دانه ای ریز

 جستارهای وابسته 
 فولاد کم‌آلیاژ پراستحکام
 فولاد ابزاری
 فولاد تندبر
 فولاد زنگ نزن

 منابع 

 مطالعهٔ کتابخانه‌ای 
 .
 Groover, M. P. , 2007, p. 105-106, Fundamentals of مولیبدنdern Manufacturing: Materials, Processes and Systems, 3rd ed, John Wiley & Sons, Inc. , Hoboken, NJ, .


رده:فولادها