اغلب کسانی که برای کاربردهای مختلف، نیاز به فولاد دارند، سؤالاتی از قبیل نوع فولاد و اندازه آن دارند. یکی از دستهبندیهای مناسب برای فولاد که کاربران را به راحتی کنترل کند به شرح ذیل است: فولادهای کربن (C)، آلیاژی (A)، زنگ نزن (S) و ابزاری (T).
طبق موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI)، فولاد میتواند برحسب ترکیب شیمیایی به 4 دسته عمده تقسیم شود:
- فولاد کربن (Carbon Steel)
- فولاد آلیاژی (Alloy Steel)
- فولاد زنگ نزن (Stainless Steel)
- فولاد ابزاری (Tool Steel)
درجات مختلف بسیاری از فولاد وجود دارد که باعث ایجاد مجموعهای از خواص میشود. این خواص میتوانند فیزیکی، شیمیایی و محیطی باشند. تمام فولادها از ترکیب آهن و کربن ساختهشدهاند. خاصیتها و ویژگیهای منحصربهفرد هر فولاد با توجه به مقدار کربن موجود و دیگر آلیاژها مشخص میشود.
دستهبندی
فولادها را میتوان بر اساس فاکتورهای گسترده بسیاری دستهبندی کرد که برخی از آنها عبارتاند از:
- ترکیب: مقدار کربن، آلیاژ و زنگ نزدن
- روش تولید: ریختهگری پیوسته، کوره الکتریکی و ...
- روش پایانی استفاده شده: نورد سرد، نورد گرم و ...
- شکل: میله، لوله، صفحه، ورقه، سازه و ...
- فرآیند اکسایش (فرآیند حذف اکسیژن از پروسه تولید فولاد است): فولاد کشته و نیمه کشتهشده و ...
- میکرو ساختار: فریت، پرلیت، مارتنزیت و ...
- استحکام فیزیکی
- حرارت کاری: نرم کردن، آب دهی، خمیر کردن و ...
- نامگذاری کیفیت: کیفیت تجاری، کیفیت مخازن تحت فشار و ...
سیستم عددگذاری فولاد
دو دسته کلی برای نامگذاری در صنعت فولاد استفاده میشود:
- سیستم ساخته شده توسط موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI)
- سیستم ساخته شده توسط جامعه مهندسین خودرو (SAE)
هردوی سیستمها بر پایه یک عدد 4 رقمی هستند که با شناسایی کربن و آلیاژ پایه تعریف میشوند. برخی از انتخابهای آلیاژی دارای 5 رقم کد به جای 4 رقم هستند. اگر رقم اول (1) باشد، نشاندهنده فولاد کربن است. تمامی فولادهای کربن در این دسته با عدد (1xxx) در هر دو سیستم کدگذاری میشوند. این مجموعه با توجه به خواص، خود به 4 دسته تقسیم میشود:
- فولاد کربنی ساده با کد (10xx) و داشتن حداکثر 1 درصد منگنز
- فولاد کربن Re-Sulfurized با کد (11xx)
- فولاد کربن Re –Sulfurized و Re-Phosphorized با کد (12xx)
- فولاد کربن منگنز بالای Non-Re-Sulfurized با کد (15xx)
رقم اول فولادهای آلیاژی به شرح زیر نامگذاری شده است:
- فولاد نیکل =2
- فولاد نیکل – کروم=3
- فولاد مولیبدنم=4
- فولاد کروم=5
- فولاد کروم - وانادیوم=6
- فولاد کروم – تنگستن= 7
- فولاد نیکل – کروم – مولیبدنم=8
- فولاد سیلیکون – منگنز=9
گاهی رقم دوم نشاندهنده درصد آلیاژ بهکاررفته است. برای مثال 1 بهمنزله 1 درصد. دو رقم آخر نشاندهنده درصد کربن موجود در 0.01 درصد است. برای مثال SAE 4140 نشاندهنده فولاد آلیاژی مولیبدنم با 1 درصد مولیبدنم و 0.40 درصد کربن است.
فولاد کربن
فولادهای کربنی میتوانند به سه بخش عمده تقسیم شوند:
- کمکربن (Low Carbon Steel)
- کربن متوسط (Medium Carbon Steel)
- کربن زیاد (High Carbon Steel)
فولادهای کمکربن:
معمولاً بین 0.04 تا 0.3 درصد کربن دارند. یکی از بزرگترین گروههای فولاد است. ساختارهای متنوع بسیاری را شامل میشوند.
فولادهای کربن متوسط:
معمولاً بین 0.31 تا 0.6 درصد کربن و 0.06 تا 1.65 درصد کربن دارند. استحکام بیشتری نسبت به فولاد کمکربن دارد و سختتر میتوان آن را شکل داد یا برید و یا جوشکاری کرد.
فولادهای کربن زیاد:
معمولاً بهعنوان فولادهای کربن ابزاری شناخته میشوند. دارای 0.61 تا 1.5 درصد کربن هستند. بسیار محکم در برابر برش، خم کردن و جوشکاری هستند.