فولاد کم کربن (نرم) چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

 Vote: 0 person
فولاد کم کربن (نرمه) چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

فولاد کم کربن /فولاد نرمه (Mild steel) نوع خاصی از آلیاژ فولاد است که بیشترین مقدار آهن و کمترین مقدار C را داشته و قابلیت جوشکاری بسیار خوبی دارد. چگالی (وزن مخصوص) آن g/cm3 7.85 است و به دلیل بالا بودن میزان آهن، دارای خواص مغناطیسی است. قابلیت جوشکاری، ماشینکاری و خم‌کاری بسیار عالی، سه ویژگی mild steel است که منجر به افزایش تصاعدی استفاده از آن شده است. فولاد نرمه St37 در ساخت پروفیل‌های ساختمانی کاربرد گسترده‌ای دارد. به طور کلی، قیمت فولاد کم کربن پایین‌تر از سایر آلیاژهای فولاد و انواع کربن بالا است. مدول الاستیسیته فولاد نرمه GP200 است. سایر ویژگی‌ها از جمله خواص مکانیکی آن را در ادامه همین مطلب ببینید.

فولاد کم کربن (نرم) چیست؟

فولاد کم کربن که از آن به عنوان فولاد ملایم یا نرم (mild or soft steel) نیز یاد می‌شود، فلزی بر پایۀ عنصر آهن است که به دلیل محتوای بالای آهن، دارای خواص مغناطیسی است. وجود مقادیر بالای آهن و مقادیر کم عنصر کربن، مشخصۀ اصلی mild steelهاست. آهن به آن خاصیت فرومغناطیسی داده و کمبود کربن قدرت خمش، جوش‌پذیری و ماشینکاری آن را بالا برده است. از این رو، مقاطع و پروفیل‌هایی که از mild steelها ساخته می‌شوند، کاربردهای گسترده ای در صنعت پیدا کرده‌اند. همچنین، برای اکثر کاربردهای مهندسی عمومی مناسب هستند. فولاد ملایم در خالص‌ترین حالت، آهن و به طور کل، یک آلیاژ است.

به طور کلی، محتوای کربنی که در زمان ساخت آلیاژهای فولادی استفاده می‌شود، بسته به الزامات و کابردهایی که فولاد قرار است برای آن استفاده شود، بسیار متفاوت است. در ترکیب شیمیایی فولاد نرم، محتوای بسیار کمی از عنصر کربن وجود دارد؛ چیزی در محدودۀ 0.05% تا 0.25%. در کنار کربن، عناصر دیگری هم در ترکیب شیمیایی فولادهای ملایم وجود دارد. عناصری که به بهبود ویژگی‌های مقاطع حاصل از این آلیاژ کمک می‌کند؛ ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام کششی.

سختی فولادهای نرم را می‌توان از طریق کربوریزینگ (carburizing) به دست آورد. چگالی آن g/cm37.85 بوده و بهترین گزینه برای ساخت مقاطع فولادی مورد استفاده جهت کاربردهای سازه‌ای است. در مقایسۀ آن با فولادهای کربن بالاتر می‌توان گفت که فولاد ملایم، استحکام کششی بالاتر و بهتری دارد، به راحتی تغییر شکل داده، خم می‌شود و نمی شکند. زیرا هیچگونه تغییر شکل کریستالی ناشی از محتوای کربن بالا در آن وجود ندارد و رخ نمی‌دهد. همین ویژگی سبب شده است تا در صنایع و کاربردهای مختلف، مفید باشد. mild stee دارای درجه و گریدهای مختلفی است که در ادامه مهمترین آن‌ها معرفی شده است.

کاربرد فولاد نرم چیست؟

  • ساخت و تولید ورق سیاه St37
  • ساخت انواع توری فلزی مثل فنس.
  • استفاده گسترده در ساخت ماشین آلات صنعتی.
  • استفاده گسترده در صنعت ساخت خودرو.
  • استفاده در ساخت خطوط لوله به ویژه در قطب‌هایی که شرایط جوی متغیر دارند.
  • استفاده در ساخت قطعات هیدرولیک.
  • ساخت تجهیزات بُرش (زیرا برای مدت طولانی‌تری تیز می‌مانند).
  • ساخت و تولید لوله مانیسمان

فولاد کم کربن چگونه ساخته می شود؟

افزایش یکنواخت در محتوای کربن موجود در آلیاژهای فولادی را می‌توان به کمک درمان حرارتی به دست آورد. درمان حرارتی عملیات حرارتی است که شامل حرارت دادن و سپس سرد کردن فلزات است. روش‌ها و تکنیک های مختلفی برای نیل به این هدف وجود دارد. از این عملیات حرارتی می‌توان برای فلزات آهنی و غیرآهنی استفاده کرد.

با افزایش محتوای کربن، فولاد سخت می‌شود اما شکل‌پذیری خود را از دست می‌دهد. در نتیجه، فولاد شکننده شده و ممکن است در صورت خم شدن با اِعمال بار زیاد، بشکند. فرآیند تولید فولاد ملایم مشابه سایر فولادهای کربنی است. فولادهای پر کربن، هم محتوای کربن بیشتر و هم خواص فیزیکی متفاوت دارند؛ مثل استحکام بالاتر و درجۀ سختی بالاتر. فولاد کم کربن از آهن خالص تهیه می‌شود و در فرایند ساخت آن سه مرحلۀ اصلی وجود دارد:

  1. فولاد سازی اولیه (Primary steelmaking)
  2. فولاد سازی ثانویه (Secondary Steelmaking)
  3. ریخته‌گری فولاد ملایم و شکل دهی اولیه (Mild Steel Casting & Primary Forming)
  4. شکل دهی ثانویه (Secondary Forming) (جزء مراحل اصلی نیست و جهت تکمیل ایده‌آل مراحل قبلی انجام می‌گیرد).

مراحل ساخت فولاد کم کربن (نرمه) چگونه است؟

فولاد سازی اولیه

این مرحله شامل ترکیب سنگ آهن با آهک و زغال سنگ است و سپس آن را در داخل کوره‌ای بلند با ظرفیت 100 تُن تا 400 تُن گرم می‌کنند. آهک به عنوان یک عامل گدازنده عمل می کند زیرا یک لایه محافظ در سراسر فلز مذاب ایجاد می‌کند.

روش های مدرن فولادسازی کوره اکسیژن پایه (BOS) یا کوره قوس الکتریکی (EAF) است. فرآیند BOS شامل دمیدن اکسیژن از میان فلز مذاب است. دمیدن اکسیژن با گنجاندن ضایعات فولادی انجام می‌گیرد. دمیدن اکسیژن با هدف کاهش محتوای کربن موجود در مذاب صورت می‌گیرد. انجام این کار میزان کربن را به حدود 1.5 درصد کاهش می‌دهد. که فرآیند EAF نیز شامل تغذیه ضایعات فولاد از طریق قوس الکتریکی با قدرت بالا است. EAF کیفیت کلی فولاد حاصل را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. ترکیب فولاد در کوره قوس الکتریکی با افزودن یا حذف یک سری اجزای مشخص یا با دستکاری دما تغییر می‌کند.

فولاد سازی ثانویه

در مرحلۀ دومِ ساختِ فولادهای کم کربن، همچنان تلاش می‌شود تا از محتوای کربن موجود در آلیاژ مذاب کم شود. کاهش کربن از طریق دستکاری شرایط دما و فشار کوره به دست می‌آید. درجات مختلفی از فولاد کم کربن وجود دارد. بسته به اینکه ساخت کدام نوع فولاد کم کربن مد نظر باشد، روش‌های متعددی وجود دارد که در ادامه کار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش ها عبارتند از:

  1. گاز زدایی (degassing)
  2. استیرینگ (stirring)
  3. کورۀ لدل (ladle furnace)
  4. تزریق لدل (Ladle injection)
  5. روش تعدیل ترکیب با تزریق آرگون با دمیدن اکسیژن (CAS-OB)

1- گاز زدایی

هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن را حذف می‌کند و در عین حال میزان گوگرد محصول را نیز کاهش می‌دهد. تکنیک‌های مختلفی برای گاز زدایی فولاد مذاب از جمله خلاء، تزریق گاز بی اثر و کنترل دما استفاده می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر حتماً مقالۀ اکسیژن زدایی از فولاد را مطالعه نمایید.

2- استیرینگ از روش های تولید فولاد کم کربن

در روش استیرینگ از میدان های الکترومغناطیسی برای القای جریان آشفته در مذاب فولاد استفاده می‌شود. این روش به راحتی اجزای غیرفلزی را که روی سطح شناور می‌شوند، جدا می کند. مزیت روش استیرینگ آن است که از مخلوط و ترکیب همگن فولاد اطمینان حاصل می‌شود.

3- کورۀ لدل

در این روش، لدل به عنوان یک کوره الکترود ثانویه عمل می‌کند که امکان کنترل دقیق دما و تزریق اندازه‌گیری اجزای آلیاژی با آن فراهم است.

4- تزریق لدل

گاز بی‌ اثر به کف حمام فولادی تزریق می‌شود با گرم شدن گاز و بالا آمدن آن از فولاد مذاب، اثر استرینگ حاصل می‌شود.

5- روش تعدیل ترکیب (CAS-OB)

استیرینگ با تزریق گاز آرگون به داخل حمام مذاب فولادی حاصل می‌شود. در حالیکه محتوای هیدروژن کاهش می‌یابد و اجزای اکسید روی سطح شناور می‌شوند، به کارگذاری لوله هوا، از ایجاد سرباره در مذاب جلوگیری می‌کند. اکسیژن از طریق lance و آلومینیوم از طریق snorkel به حمام مذاب فولادی اضافه می‌شود.

ریخته‌گری فولاد کم کربن و شکل دهی اولیه

در این مرحله، به منظور افزایش بهبود خواص فیزیکی آلیاژ مذاب، عناصر لازم به مذاب اضافه می‌شود. سپس مذاب به داخل قالب ریخته می‌شود تا شکل مورد نظر را به خود گیرد. سپس زمان داده می‌شود تا سرد و جامد شود. در انتها، زمانی که فولاد سرد شد، به اشکال مختلف مانند بیلت، بلوم و اسلب برش داده شده و برای بهبود کیفیت سطح، از فرآیند نورد گرم استفاده می‌شود. در انتهای این مرحله، فولاد نرمه ساخته شده است. اما برای ارتقاء خواص مکانیکی آن، معمولا ازً یک مرحلۀ دیگر گذرانده می‌شود؛ مرحلۀ شکل دهی ثانویه.

شکل دهی ثانویه

در شکل دهی ثانویه، روش های مختلفی استفاده می‌شود شامل:


لطفا به این مطلب امتیاز دهید و ما را در بهینه کردن مطالب یاری نمایید.
one star rate
%0
two star rate
%0
three star rate
%0
four star rate
%0
five star rate
%0
 میانگین رای: 0 نفر

نظرات ( 0 )


ارسال پیام