فولاد و همه چیز درباره آن

فولاد ( به انگلیسی: steel) در دسته فلزاتی است که کاربرد بسیار زیادی در زندگی روزمره ما دارد. یکی از مهم ترین آلیاژهای تولیدی بشر در طول تاریخ قطعا فولاد است. اما به راستی این فلز پرکاربرد از چه چیزی ساخته شده است؟ چه ویژگی هایی باعث می شود تا تمام مهندسان جهان برای ساخت مستحکم ترین چیزها از آن کمک بگیرند؟ چه کارخانه هایی در ایران فولاد تولید می کنند؟ فرایند تولید آن چگونه است ؟ مزایا و معایب آن چیست ؟ پاسخ همه این سوالات را در مقاله امروز گروه صنعتی اتحاد می یابید. با ما همراه باشید.

فولاد از چه چیزی ساخته شده است؟

فولاد (steel) آلیاژی است که از ترکیب آهن و درصدی کربن با عناصری مانند کروم، نیکل، مولیبدنیوم و … تولید می شود. این آلیاژ با ترکیب شدن با دیگر عناصر و انجام عملیات حرارتی، خواص مناسبی را برای هر کاربردی پیدا می کند و می توان با انتخاب آلیاژ مناسب، از آن در هر وضعیتی استفاده کرد. چرا که خواص آن به کمک تغییر در درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است.

درصد کربن در این فلز می تواند تا 2.1 درصد متغییر باشد. مهم ترین عنصر این آلیاژ آهن است. به طوری که اگر میزان آهن موجود در ترکیب آلیاژ آن زیر 50 درصد باشد، دیگر این آلیاژ فولاد نیست. همچنین اگر آلیاژی از آهن و کربن بسازیم که بیش از این مقدار کربن در آن باشد، تبدیل به چدن می شود. امروزه این آلیاژ پرکاربردترین آلیاژ صنعتی جهان است و کمتر صنعتی را می توان یافت که این فلز در آن تاثیر مستقیم نداشته باشد. شروع کار صنعت فولاد در ایران به چهارده قرن قبل از میلادمسیح بازمی گردد اما پیشرفت و فراگیرشدن این صنعت در قرن اخیر رخ داده است.

فولاد از چه چیزی ساخته شده است – گروه صنعتی اتحاد

خواص و ویژگی های فولاد

چیزی که باعث می شود این آلیاژ در صنعت پرکاربرد ترین آلیاژ باشد قطعا ویژگی های مهم آن است. حتما شماهم با شنیدن نام فولاد ابتدا به یاد استحکام آن می افتید. اما چیزی که باعث کاربرد بالای این فلز می شود فقط استحکام آن نیست. باهم به بررسی ویژگی های این فلز پرکاربرد می پردازیم:

• استحکام کششی بسیار بالایی دارد در نتیجه در برابر نیروهای وارد شده به خوبی مقاومت می کند.
• انعطاف پذیری بالایی دارد که باعث شکل پذیری آن شده است.
• مقاومت بالا در برابر خوردگی
• نقطه ذوب و چگالی بسیار بالا
• درخشندگی بسیار زیاد
• فراوانی عناصر تشکیل­ دهنده
• هزینه پایین تولید به نسبت آلیاژ های دیگر
• امکان تغییر ویژگی ها با استفاده از عملیات آنیلینگ یا عملیات حرارتی
• سازگار با محیط زیست
• قابلیت بازیافت

فولاد چگونه تولید می شود؟

فرایند فولادسازی به چند دسته تقسیم می شود. این فلز محبوب صنعتی از گذشته تا کنون به روش های مختلفی تولید می شود. اما در قرن چهاردهم میلادی تولید فولاد به نوعی تجاری سازی شد. تا پیش از آن از این آلیاژ برای تولیدات جنگی استفاده می شد. در آن زمان همچنان تولید این فلز فرایندی کند و بسیار هزینه بر داشت تا اینکه در قرن نوزدهم میلادی با ایجاد تحول در فرایند تولید، عصر نوینی در این صنعت آغاز گردید.

فرایند تولید فولاد – گروه صنعتی اتحاد

امروزه فرآیند­های تولید این فلز به دو قسمت تقسیم می­ شوند:

فرایندهای اولیه تولید فولاد

این فرآیندها به دو صورت انجام می­ گیرند:

• فولاد­سازی با روش اکسیژن قلیایی (basic oxygen steelmaking)

این روش اساس­ کار فرآیند فولادسازی است که در آن، درون چدن پرکربن اکسیژن دمیده می­شود که با کاهش کربن در چدن، آن را به این فلز مستحکم تبدیل می‌­نماید. دلیل قلیایی نامیدن این روش، ماهیت شیمیایی مواد نسوز این فرآیند چون اکسید کلسیم و اکسید منیزیم است.

این روش در اواسط قرن بیست میلادی توسط رابرت دورر به­ دست­ آمد و انقلابی را در حوزه تولید رقم­ زد که نرخ تولید این فلز را به شدت افزایش داد. در این روش اکسیژن با خلوص بالا با فلز منتقل می­ شود و با کربن و دیگر عناصر ترکیب­ شده و آن­ها را از آلیاژ خارج می­کند. در تمام زمان دمش اکسیژن، به آلیاژ آهک اضافه می­کنیم تا ناخالصی ­ها را از آلیاژ نهایی جدا­ کند. پس از جداکردن ناخالصی، آلیاژ مذاب به پاتیل ریخته می­شود تا فرآیند ثانویه برروی آن انجام­ گیرد.

فولاد­سازی با روش اکسیژن قلیایی – گروه صنعتی اتحاد

• فولادسازی با کوره ­قوس الکتریکی(electric arc furnace)

در این روش از قراضه­ آهن و آهن احیا شده به طور مستقیم برای تولید فولاد استفاده می­ شود. در این روش قراضه­ آهن و آهن احیاشده در کوره با استفاده از قوس الکتریکی ذوب می­شوند. برای کمک به ذوب­ شدن آهن موجود گاهی از مشعل ­های گازی در کوره استفاده می­ کنند. این کوره ها توانایی تولید بالغ بر صد تن فولاد در هر ساعت را دارا هستند. از این فرآیند برای تولید آلیاژهای بسیار باکیفیت مانند فولاد ضدزنگ و فولاد ­کم ­آلیاژ  استفاده می ­کنند، چرا که در این فرآیند می­ توان کنترل دقیقی بر روی میزان ناخالصی و ساختار شیمیایی محصول نهایی داشت.

مکانیزم کار در فرآیند فولادسازی با استفاده از کوره قوس الکتریکی به این شکل است که سه الکترود گرافیتی اطراف کوره­ای با سقف متحرک قراردارند. قراضه­ های آهن از بالا و با کنار رفتن سقف به کوره اضافه ­شده و پس از پرشدن کوره، سقف بسته شده و الکترودها زیر کوره قرار می­گیرند. با القاء جریان­ الکتریکی، قوس الکتریکی ایجاد می­شود و گرمای شدیدی را تولید می­کند که این گرما، باعث ذوب قراضه ­های آهن می­شود و پس از افزودن آهک و اکسیژن، نمونه­ گیری انجام­ شده و آلیاژ مذاب تولید شده وارد پاتیل می­ شود تا فرآیند ثانویه برروی آن انجام پذیرد.

فولادسازی با کوره ­قوس الکتریکی – گروه صنعتی اتحاد

فرایندهای ثانویه تولید فولاد

در این مرحله با توجه به نوع فولاد موردنیاز، عملیات حرارتی مناسب بر روی آلیاژ درون پاتیل انجام می­ گیرد. این عملیات می­ تواند شامل افزودن آرگون، اکسیژن­ کشی، تزریق پودر و … باشند. توجه کنید که برای رسیدن به فولاد با گرید بالا باید چند مورد از این عملیات­ های حرارتی را باهم ترکیب کرد.

انواع فولاد

روش ­های متفاوتی برای دسته ­بندی این فلز وجود ­دارد. برای مثال می توان آن را از نظر شکل به شمش­ های فولادی، ورق­ های فولادی و …. و همچنین از نظر عملیات حرارتی به آنیل شده و تمپر شده و … تقسیم کرد.اما مهم ترین روش دسته بندی آن از منظر ترکیبات شیمیایی است. آلیاژ مورد بحث ما از این نظر به چهار دسته تقسیم می­شود:

1- فولاد­ کربن­دار 

که خود به سه زیرگروه تقسیم می­ شود:

کم ­کربن

پرکاربردترین نوع آن است که بیشترین میزان کربن 0.3 درصد را دارد.

کربن متوسط

درصد کربن این نوع فولاد بین 0.3 تا 0.6 درصد است و از استحکام بالاتری نسبت به فولاد کم­ کربن برخوردار است.

پرکربن

پراستحکام ترین نوع فولاد کربنی است و درصد کربن آن بین 0.6 تا 1.5 درصد است که برای ضرب سکه از آن استفاده می­شود.

فولاد کربندار – گروه صنعتی اتحاد

• بیشتر بخوانید: انواع آهن آلات و کاربردهای آن ها 

2- فولاد آلیاژی 

یکی از راه­ های بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات، آلیاژ کردن آن­ها با دیگر عناصر است. به همین دلیل با افزودن برخی عناصر مانند کبالت، مولیبدنیوم، وانادیم، تنگستن و … به فولاد می­توان خواص فیزیکی و شیمیایی این آلیاژ را بهبود بخشید. عموما با افزودن این عناصر به فولاد و انجام عملیات­­ حرارتی می­توان استحکام و سختی و مقاومت به خوردگی این آلیاژ را افزایش داد.

3- فولاد ضدزنگ 

یکی از انواع فولاد است که در برابر اکسیداسیون و خوردگی بسیار مقاوم است. این آلیاژ از افزودن میزان زیاد کروم  به فولاد به دست ­آمد. این نوع فولاد خود به سه نوع تقسیم می­شود:

آستنیتی 

پرکاربردترین نوع فولاد ضدزنگ، فولاد آستنیتی است که از ترکیب نیکل و کروم با فولاد به دست می ­آید. این نوع آلیاز که درصد کروم آن تقریبا 18 درصد و درصد نیکل آن به تقریب 8 درصد است، در برابر خوردگی بسیار مقاوم است.

فریتی

این نوع فولاد ضدزنگ که در آن از ترکیب 14-17 درصد کروم با فولاد و مقادیر کمی مولیبدنیوم و تیتانیوم استفاده شده­ است، قابلیت چکش­خواری و شکل­ پذیری بسیار بالایی دارد و می­توان از آن برای افزایش استحکام استفاده ­کرد.

مارتنزیتی 

در این نوع از فولاد ضدزنگ که خاصیت مغناطیسی دارد، درصد کروم بین 12-14 درصد است. فولاد مارتنزیتی قابلیت سخت­کاری دارند و با انجام عملیات ­حرارتی می­توان به استحکام آن افزود.

4- فولاد ابزار 

این آلیاژ از ترکیب فولاد با عناصر مولیبدنوم، کبالت، وانادیم و تنگستن است، به دلیل دارا بودن مقاومت گرمایی بسیار بالا در نوک مته، برقوکاری و ابزارهای برش کاربرد دارد.

• جهت خرید فولاد آلیاژی کلیک کنید.

فولاد ابزار – گروه صنعتی اتحاد

کاربردهای فولاد در صنعت

این آلیاژ معروف آهن به جهت ویژگی های مطلوبی که دارد در صنایع متعددی به کار می رود. در هر کجای زندگی را که نگاهی بیندازید اثری از آن خواهید دید. همین گوشی تلفن یا رایانه که به آن می نگرید از ساخته های فولادی به دست بشر است. در ذیل به بررسی صنایع مختلفی که از این آلیاژ استفاده می کنند می پردازیم:

صنعت خودروسازی 

یکی از مهم­ترین کاربردهای فولاد، در صنایع خودروسازی است به طوری­که امروزه بیش از پنجاه درصد هر خودرو از فولاد ساخته شده­ است. یکی از اصلی ترین دلایل استفاده از این آلیاژ در صنعت خودروسازی چگالی مناسب آن است. بدنه خودرو یکی از قسمتهایی است که در آن باید از ورقه­ های فولادی استفاده کرد تا طراحی خودرو با حداقل وزن ممکن انجام ­شود.

صنعت ساخت ­و­ ساز 

امروزه یکی از بزرگترین کاربردهای فولاد، که بیش از پنجاه درصد مصرف آن را در جهان تشکیل می دهد، صنعت ساخت­ و­ ساز است. این فلز به دلیل تنوع بالا، قابلیت مونتاژ سریع، هزینه ساخت پایین و از همه مهمتر استحکام بسیار بالا تبدیل به انتخاب اول ساختمان سازان شده است. همچنین در صنعت ساختمان سازی از قالب های فولادی برای شکل­ دهی دیوارهای بتنی استفاده می‌­شود.

شما عزیزان می توانید جهت خرید فولاد ساختمانی با ما در تماس باشید. جهت خرید روی این متن کلیک کنید.

صنعت انرژی 

با اطمینان می­توان گفت تمام بخش های انرژی، به دلیل ویژگی‌­های فولاد نیازمند گونه­‌های مختلف این آلیاژ هستند. برای مثال برج‌های لوله‌­ای بلندی که در ساخت توربین­‌های بادی کاربرد دارند، ستون­‌های برق سکوهای نفتی، پنل­‌های خورشیدی و مبدل­‌های حرارتی از فولاد ساخته می‌­شوند.

صنعت پزشکی 

فلزی که بیشترین کاربرد را در حوزه پزشکی دارد، فولاد ضدزنگ است. از این آلیاژ به دلیل ماهیت ضدباکتری، غیرخورندگی، قابل بازیافت بودن و کاهش خطر عفونت در ساخت تخت بیمارستان، ویلچر، ایمپلنت دندان و حتی دریچه قلب مصنوعی استفاده می­شود.

فولاد در صنعت پزشکی – گروه صنعتی اتحاد

صنعت بسته ­بندی 

یکی از کاربردهای مهم فولاد، صنعت بسته ­بندی است. دلیل استفاده از این آلیاژ در صنعت بسته بندی، ویژگی ضد آب و ضد خوردگی بودن آن است. همچنین باتوجه به بازیافت ­پذیر بودن این آلیاژ، ضرری هم متوجه محیط زیست نخواهد بود.

علاوه بر مصارف ذکر شدهف این فلز گرانبها در صنعت کشتی­ سازی، صنعت نفت، صنعت لوازم خانگی، صنعت معماری و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارد. تقریبا هیچ صنعتی را نمی یابید که در آن نقشی نداشته باشد.

جایگاه صنعت فولاد ایران در جهان

صنعت فولاد یکی از مهم­ترین صنایع حال­ حاضر دنیاست به­ طوری­که نرخ رشد مصرف فولاد در یک کشور، رابطه مستقیم با نرخ رشد اقتصادی آن ­کشور دارد. در سا­ل های گذشته صنعت فولاد در ایران، رشد چشم­گیری را داشته و با تولید 28 میلیون تن در سال گذشته توانسته علاوه بر برآورده­ کردن نیاز صنایع داخل کشور، رتبه دهم صادرات این آلیاژ ارزشمند در جهان را نیز کسب کند. با افزایش مصرف این فلز در کشورهای درحال­ توسعه، می­ توان آینده این آلیاژ را روشن ارزیابی کرد. در مقاله های آتی شما را با کارخانه های تولید کننده این فلز مهم در ایران آشنا می کنیم.

چگونه فولاد مورد نظر خود را بخریم؟

با توجه به نکاتی که گفته شد، این آلیاژ در صنایع مختلفی و به روش های گوناگون کاربرد دارد. با فراوانی آلیاژ های فولاد کار انتخاب و استفاده از نوع درست آن در جایگاه مناسبش کار هر کسی نیست. ما در گروه صنعتی اتحاد تدبیری اندیشیده ایم تا بتوانید با استفاده از مشاوره رایگان متخصصین ما آلیاژ مناسب خود را یافته و با نازلترین قیمت و کیفیتی تضمین شده تهیه نمایید. شما عزیزان می توانید جهت مشاوره آنلاین و یا ثبت سفارش با مراجعه به صفحه تماس با ما یا از طریق شماره تلفن های 09120472867 و 09129681859 به صورت برخط تماس حاصل نمایید.