انواع فولاد چیست و چه کاربردی دارد؟

انواع فولاد از آلیاژهای مهم آهن و کربن است که مطابق با تعریف استاندارد، دارای عناصر زیادی از آهن و مقدار کمی کربن است. فولاد، فلزی بسیار محکم و مقاوم است که از آن میلیون‌ها تن سالانه تولید می‌شود. موارد استفاده و کاربرد فولاد بسیار زیاد و متنوع است و بسیاری از آن‌ها، صنایع وابسته به تولیدات فولادی هستند. برای مثال اکنون دیگر کاربرد فولاد در صنعت بر هیچ‌کسی پوشیده نیست. باید بدانید که این محصول ۹۰ درصد از تولید جهانی فلزات را به خود اختصاص داده است.

آهن به میزان زیادی در پوست کره زمین وجود دارد، اما به صورت خالص در صنعت قابل استفاده نیست؛ برای همین آلیاژهای مختلف آن برای مصارف گوناگون به کار می‌روند. فولاد بخاطر کربنی که به آن اضافه می‌شود، نسبت به آهن از سختی بیشتری برخوردار است و در عین حال دارای نرمی و انعطاف کافی نیز هست. در این مقاله کلیه اطلاعات لازم درباره انواع فولاد را برای شما تهیه کردیم تا علاوه بر آشنایی با ویژگی‌های آن با کاربرد فولاد در صنایع مختلف  به خصوص در کوره القایی نیز آشنا شوید.

فولاد چیست؟

برای آشنایی با فولاد بد نیست نگاهی به تاریخچه این آلیاژ مهم بیندازیم. از استخراج نخستین مورد آهن بیش از هزار سال می‌گذرد و فولاد به شیوه‌های ابتدایی برای ساخت سلاح‌های جنگی استفاده می‌شد. در حال حاضر یافته‌ها حاکی از آن است که نخستین تولید انواع فولاد به شیوه‌های صنعتی در قرن ۱۷ انجام شده است و کشورهای آلمان و انگلیس از پیشگامان این عرصه بودند. فرآیند صنعتی شدن و پیشرفت تکنولوژی بر تولید و کاربرد فولاد به مرور زمان افزوده است.

برای محاسبه چگالی یک ماده یا جرم حجمی آن، باید نسبت جرم ماده را به ازای حجم واحد آن به‌دست آورد. کاربردهای متنوع فولاد در صنایع موجب شده است که وزن و چگالی این محصول از اهمیت ویژه‌ای برخوردار باشد. زیرا در صنایع مختلف از وزن بالای آن استفاده می‌شود و هرگونه اشتباه در محاسبات وزنی و چگالی فولاد ممکن است، خسارت‌های مالی زیادی را برای صاحبان صنایع به همراه داشته باشد. چگالی فولاد ۷،۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب یا به بیان دیگر ۷۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

انواع فولاد

با توجه به میزان کربن استفاده شده در ساختار آهن، انواع مختلفی از فولاد هم وجود دارد. هر کدام از انواع فولاد نیز خود دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند. همچنین قیمت انواع فولاد بر اساس همین کاربردها، متفاوت خواهد بود. فولاد را می‌توان از دو جنبه تقسیم‌بندی کرد: از نظر میزان کربن، شامل فولاد کم کربن، با کربن متوسط و فولاد پرکربن می‌شود. از نظر کاربرد نیز شامل فولاد ضد مغناطیس، فولاد ضد زنگ، فولاد ساختمانی، فولاد فنر و… می‌شود که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.

تقسیم‌بندی فولاد بر اساس کربن

فولاد کم کربن به انواع فولادهایی گفته می‌شود که کربن موجود در آن‌ها حدود ۲۵/۰% است. با کاهش میزان کربن در فولاد، خاصیت جوش‌پذیری آن هم بالاتر می‌رود و موجب تسهیل لحیم‌کاری می‌شود. کاربرد فولاد کم کربن در ساخت سازه‌های فلزی، لوله‌سازی و صنایع خودروسازی است. فولاد با کربن متوسط دارای کربن حدود ۲۵/۰ تا ۶۵/۰ بوده و دارای استحکام متوسط است. تولید چرخ‌دنده، ریل راه آهن، پیچ اتصال و میل لنگ خودرو از جمله موارد کاربرد فولاد با کربن متوسط است.

وزن کربن در فولاد پرکربن ۶/۰ تا ۴/۱ درصد است. این فولاد دارای سختی بسیار بالا و دوام عالی است و همچنین مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش دارد. کاربرد فولاد پر کربن در انواع فنرها، تیغه‌ها و تیغه اره‌ها برای همه شناخته شده است.

کاربرد فولاد چیست؟

یک تقسیم‌بندی دیگر فولاد بر اساس کاربرد آن است. برای مثال فولاد ضد زنگ دارای مقاومت بالایی در برابر حرارت بالا است. کاربرد فولاد زنگ نزن در ساخت کوره حرارتی و بویلرها فراوان است. انواع فولاد ساختمانی نیز در رده فولادهای معمولی با درجه کیفیت ۱، ۲ و ۳ شناخته می‌شوند. کاربرد فولاد در ساختمان سازی برای ساخت سازه‌های فولادی، نرده‌ها، توری‌ها و جرثقیل‌ها است. فولاد جوشکاری نیز برای تولید اگزوز، شاسی خودرو و تاسیسات نقاله کاربرد دارد.

فولاد نیتروژنه، فولاد ازته شده از عناصر کروم، مولیبدن و آلومینیوم است که دارای جذب بالایی است و در ساخت قطعات توربین و سوپاپ خودرو سواری کاربرد دارد. کاربرد فولاد آلیاژی نیز در کشتی‌ها، قطارها، خودرها و تجهیزات نظامی کاربردهای فراوانی دارد. همچنین یکی از پرکاربردترین انواع فولاد در صنایع مختلف فولاد ورق سازی است که در چهار نوع ورق فولادی ظریف، متوسط، خشن و ورق‌های دیگ سازی تولید می‌شود.

ویژگی‌های فولاد

ویژگی‌های متعدد این آلیاژ مهم موجب شده تا کاربرد فولاد در صنایع مختلف متعدد باشد. فولاد قابلیت شکل‌پذیری بسیار بالایی دارد و در عین حال بسیار رسانا است. این محصول دارای دوام و عمر مفید بسیار طولانی بوده و همچنین قابلیت انعطاف‌پذیری بالایی نیز دارد. استحکام زیاد فولاد و قابلیت کشش عالی آن موجب شده است که در صنایع مختلف محبوبیت زیادی پیدا کند. از ویژگی‌های برجسته انواع فولاد مقاومت بالای آن‌ها در شرایط و دماهای گوناگون است که بر کاربرد فولاد نیز افزوده است.

فرمول‌ شیمیایی فولاد زنگ نزن حامل ترکیب آستنیتی-فریتی است که در خواص نهایی آن نقش مهمی دارد. انواع فولاد ضد زنگ در مناطق مرطوب و شمالی کشور به خصوص کاربردهای فراوانی دارند. فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل خاصیت ضد رسوبی دارد و در مقابل مواد اسیدی و قلیایی بسیار مقاوم است. همان‌طور که پیش‌تر گفتیم، فولاد آلیاژ آهن و کربن است، دارای مقادیر جزئی از برخی عناصر دیگر مانند منگنز، سیلیسیوم و… نیز هست که درصد کربن آن‌ها بین ۰،۰۲۵ تا ۲ متغیر است.

نحوه تولید فولاد

نحوه تولید فولاد به مرور زمان و با پیشرفت فناوری دچار تغییر و تحولات گوناگون شده است. برای مثال در گذشته آهن به شیوه‌های سنتی و با استفاده از کوره‌های ذوب ساخته می‌شد. این روش با توجه به آلودگی در محیط زیست ایجاد می‌شد و همچنین بهره‌وری پایین‌تر با کوره القایی جایگزین داشت. در ایران تهیه آهن خام یا چدن معمولا در کوره انجام می‌شود. در این مرحله که به آن فرآیند اکسیژن بازی گفته می‌شود، از آهن تولید شده توسط کوره بلند به همراه ضایعات فولاد استفاده می‌شود.

در مرحله دوم تنها از ضایعات استفاده می‌شود و به آن روش کوره القایی می‌گویند. در واقع سنگ آهن و ذوب آهن اسفنجی و قراضه در انواع کوره، به خصوص کوره القایی صورت می‌گیرد. اکنون سالانه بیش از ۱۶۲۰ میلیون تن فولاد در سراسر جهان تولید می‌شود، چین در این میان بیشترین سهم را در تولید فولاد به خود اختصاص داده است. در تولید فولاد دو فرآیند اصلی نقش مهمی ایفا می‌کنند. در ادامه جدول سختی انواع فولاد آورده شده است:

صنعت فولاد در ایران

صنعت فولاد در ایران، یکی از صنایع موفق و کارآمد است. ایران با برخورداری از منابع غنی آهن توانسته است، جز برترین تولیدکنندگان فولاد در جهان باشد. در دهه ۱۳۰۹ برای نخستین بار صنعت فولاد در ایران شروع به کار کرد؛ اما به دلایل مختلف همچون بروز جنگ جهانی دوم این پروژه متوقف شد. در اواخر دهه ۱۳۴۰ بود که اولین کارخانه فولادسازی ایران آغاز به کار کرد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و افزایش رونق اقتصادی بر تعداد متولیان فولاد کشور افزوده شده است.

با افزایش تعداد شرکت‌های تولید کننده فولاد در ایران انحصار این محصول کاهش یافته و تولید در این زمینه گسترش یافته است. با گسترش تولید فولاد در کشور، سرانه مصرف فولاد در ایران نیز روندی افزایشی داشته است. کاربرد فولاد در عرصه‌های مختلف اقتصادی موجب شده است که دولت و تولیدکنندگان بر تولید انواع فولاد توجه ویژه داشته و به پیشبرد اقتصاد کشور کمک نمایند.