آشنایی با فولاد کم آلیاژ

به فولادهای کم کربن، معمولاً فولاد کم آلیاژ گفته می شود. فولادهای کم آلیاژ دارای خاصیت شکل پذیری، ماشین کاری و جوشکاری بالایی هستند. در این مقاله، قصد آشنایی با این نوع فولادها را داریم. به این منظور، ابتدا  دلیل نام گذاری فولاد کم آلیاژ و دلیل استفاده از عناصر آلیاژی در ساخت این نوع فولاد را بررسی می کنیم. سپس ویژگی های فولاد کم آلیاژ را مطرح می کنیم. همچنین کاربردهای آن را نیز بیان خواهیم کرد. در ادامه به بررسی ورق سیاه که یکی از انواع مهم فولاد کم آلیاژ است، می پردازیم. از انواع ورق سیاه هم به یک نمونه معروف آن یعنی ورق ST52  اشاره می کنیم.

دلیل نام گذاری فولاد کم آلیاژ

به طور معمول، میزان عناصر آلیاژی موجود در فولادهای کم آلیاژ، کم تر از ۱۰ درصد است. به همین دلیل است که این نوع فولاد را فولاد کم آلیاژ می نامند. منظور از عناصر آلیاژی، همان ترکیبی از منگنز و کروم و نیکل و مولیبدن و وانادیم و سیلیکون و کربن است. حتماً می دانید که این آلیاژ ها به منظور افزودن یک ویژگی خاص به فولاد، به این فلز افزوده می شوند که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.

دلیل استفاده از عناصر آلیاژی در ساخت فولاد کم آلیاژ

عناصری که در فولاد کم آلیاژ مورد استفاده قرار می گیرند، سبب شده‌اند که خواص مکانیکی این نوع فلز نسبت به فولاد کربنی بهتر شود. به فولادهای کم آلیاژ که دارای استحکام بالایی باشند، فولاد HSLA گفته می شود.  در لیست زیر نام هر آلیاژ و مقدار به کار رفته از آن در ساخت فولاد کم آلیاژ را مورد بررسی قرار می دهیم:

1. کربن: میزان کربن استفاده شده در ساخت فولاد کم آلیاژ، چیزی بین 05 تا 0.25 درصد وزنی است. علت استفاده از کربن در فولاد کم آلیاژ، بهبود دادن خاصیت شکل پذیری و قابلیت جوش کاری این نوع فولاد است.
2. منگنز و سیلسکون: میزان منگنز استفاده شده در ساخت فولاد کم آلیاژ، بیش از 2 درصد وزنی است. افزودن عنصر سیلیکون و منگنز به این نوع فلز باعث می شود که فولاد تولید شده، در مقابل اکسیداسیون، مقاومت خوبی از خود نشان دهد.
3. نیکل: افزودن نیکل به این نوع فولاد باعث می شود که سختی آن افزایش پیدا کند.
4. کروم: افزودن کروم به این نوع فولاد موجب می شود که فولاد تولید شده در دمای بالا، استحکام مناسبی داشته باشد و سختی و مقاومت آن در برابر خوردگی بیشتر شود.

میزان بسیار کمی از وانادیوم و مس و نیتروژن و نایوبیوم و مولیبدن و کلسیم و تیتانیوم و زیرکونیوم و سایر عناصر کم یاب خاکی نیز در فولاد کم آلیاژ وجود دارند. از این عناصر هم به منظور بالا بردن استحکام و مقاومت این نوع فلز در برابر خوردگی و افزایش قابلیت شکل پذیری آن استفاده می شود.

ویژگی های فولادهای کم آلیاژ

فولادهای کم آلیاژ دارای ویژگی های خاص و مزایای فراوانی هستند که همین امر باعث می‌شود کاربرد آن ها در صنایع مختلف گسترده باشد. این ویژگی های مثبت در انواع این نوع فولاد مانند میلگرد ST52 هم وجود دارد. فولادهای کم آلیاژ که دارای درصد کمی از کربن هستند، ویژگی های زیر را دارا می باشند:

1.    قابلیت شکل پذیری فولاد کم آلیاژ

این دسته از فولاد ها، شکل پذیری بسیار مناسبی دارند و آن ها را می توان به راحتی جوش کاری و ماشین کاری کرد و به شکل های مختلف در آورد. در واقع با وجود این که عناصر آلیاژی مختلفی به این نوع فولاد اضافه می‌شوند، جوش کاری آن ها خیلی کار سختی نیست. البته باید به این نکته هم اشاره کنیم که شما دقیقا باید بدانید که با چه نوع فولاد کم آلیاژی دارید کار می کنید. تنها در این صورت است که شما می توانید جوش کاری بدون ایرادی بر روی این نوع فلز داشته باشید.

2.    مقاومت کششی فولاد کم کربن

فولادهای کم کربن و یا همان کم آلیاژ نسبت به فولاد هایی که دارای کربن بالاتری هستند، از مقاومت کششی پایین تری برخوردار می باشند. به همین دلیل است که می توان این نوع فولاد ها را غیر قابل سخت کاری تلقی کرد.

3.    خاصیت آهن ربایی فولاد کم کربن

مقدار آهن موجود در فولاد کم آلیاژ بالا است و به آن خاصیت آهن ربایی داده است.

4.    قیمت فولاد کم کربن

 به دلیل وجود مقادیر ناچیزی از آلیاژ در فولادهای کم آلیاژ، این فولادها از جمله ورق ST52 قیمت نسبتا ارزان تری نسبت به بسیاری از انواع فولادهای دیگر دارند.

5.    وزن و استحکام فولاد کم کربن

فولادهای کم کربن و یا همان کم آلیاژ، وزن پایینی دارند و از سوی دیگر، استحکام آن ها هم بالا است و مقاومت بسیار مناسبی در برابر خوردگی دارند. همین عوامل باعث می شوند که استفاده از آن ها از جمله از ورق سیاه در صنعت خودرو سازی رواج بسیار زیادی داشته باشد.

کاربردهای فولادهای کم آلیاژ

از آن جایی که فولادهای کم آلیاژ، مقاومت بسیار مناسبی در برابر خوردگی دارند و استحکام آن ها هم بالا است، این نوع فلزها کاربردهای گوناگونی دارند. از فولادهای کم آلیاژ برای کاربردهای زیر استفاده می شود:

1. ساخت و تولید انواع لوله ها به خصوص لوله های مربوط به نفت و گاز
2. ساخت و تولید انواع خطوط ریلی و تجهیزات مورد استفاده در صنعت راه آهن
3. ساخت و تولید انواع سازه های مورد استفاده در سواحل دریا
4. ساخت و تولید انواع قطعات مربوط به بدنه خودرو ها و موتورسیکلت ها
5. ساخت و تولید مخازن ذخیره سازی
6. ساخت و تولید ادوات کشاورزی با استفاده از میلگرد ST52
7. ساخت و تولید انواع تجهیزات صنعتی
8. ساخت و تولید انواع تجهیزات مورد استفاده در معادن
9. ساخت و تولید انواع پل ها و برج های انتقال نیرو
10. ساخت و تولید انواع بیل مکانیکی و بارگیرها

ورق سیاه

از متداول ترین محصولات فولادی کم کربن و یا همان کم آلیاژ می توان به ورق سیاه که همان ورق نورد گرم است، اشاره کرد. به منظور ساخت ورق سیاه، فولاد را در دمایی بالاتر از ۹۳۰ درجه سانتی گراد، تحت فشار قرار می دهند. ورق های سیاه دارای سطح براق و روغنی نیستند، زیرا سطح آن ها بر اثر اکسیداسیون، حالت مات پیدا کرده است و دیگر نمی توان آن ها را مانند ورق های گالوانیزه یا روغنی، براق پیدا کرد. رایج‌ ترین  ورق های فولادی تولید شده از ورق سیاه، ورق های اس تی ۵۲  و ورق های اس تی 37 هستند. ورق سیاه، به خودی خود کاربرد خاصی ندارد و بیشتر از آن به منظور ساخت محصولات ثانویه استفاده می شود. محصولات تولید شده از ورق سیاه عبارت هستند از:

1. انواع پروفیل ساختمانی
2. انواع مقاطع فلزی
3. انواع تیر آهن
4. انواع تسمه
5. انواع گارد ریل
6. تجهیزات ترافیکی
7. مخازن ذخیره سازی
8. انواع تجهیزات دریایی
9. محصولات مربوط به صنعت کشتی سازی

میل گرد  ST52

فولادهای کم آلیاژ در صنعت به شکل میل گرد نیز کاربرد دارند. از جمله پر کاربرد ترین میل گرد های کم آلیاژ، میل گرد  ST52 است. آلیاژهای به کار رفته در این نوع میل گرد کم کربن، 0.2 درصد کربن و 0.55 درصد سیلیس و 1.6  درصد منگنز است. به دلیل وجود عناصر منگنز و سیلیسیم، این نوع میل گرد دارای خاصیت ارتجاعی بسیار بالایی است. در واقع این نوع میل گرد در برابر خمش و پیچش  بسیار انعطاف پذیر است. همچنین این نوع میل گرد می تواند در وزن های زیاد، تحمل مناسبی از خود نشان دهد. از مهم ترین ویژگی هایی که میلگرد  ST52 دارد، قابلیت ماشین کاری و جوش کاری و شکل پذیری آن است.

ورق ST52 

یکی از محصولات پر استفاده فولادهای کم آلیاژ، ورق  آلیاژی  ST52 است. در ساخت این نوع محصول از عناصر شیمیایی کم تری استفاده شده است. از آن جایی که مقدار کربن به کار رفته در ساخت ورق  آلیاژی  ST52 کم است، این محصول در برابر  شکنندگی بسیار مقاوم است. اهالی صنعت، ورق  آلیاژی  ST52 را با نام ورق سیاه کم کربن و یا فولاد منگنز کم کربن نیز می شناسند. ترکیباتی که در ساخت ورق آلیاژی ST52 مورد استفاده قرار گرفته است، موارد زیر هستند:

1. فسفر
2. گوگرد
3. سیلیسیوم 
4. کربن
5. منگنز

ویژگی های ورق  آلیاژی  ST52

از ویژگی های ورق  آلیاژی  ST52 و یا همان ورق سیاه کم کربن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. دمای سخت شوندگی و تمپرینگ ورق آلیاژی ST52 بین 860 تا 890 درجه سانتی گراد است. 
2. دمای فرجینگ ورق آلیاژی ST52 بین 850 تا 1050 درجه سانتی گراد است.
3. ورق آلیاژی  ST52  دارای استحکام کششی بین 490 تا 630 مگا پاسکال است.
4. ورق آلیاژی  ST52 دارای ضریب الاستیسیته ای معادل 210 واحد است.
5. ورق آلیاژی  اس تی 52 دارای استحکام تسلیم 315 تا 355 مگا پاسکال است.
6. چگالی ورق آلیاژی  ST52 برابر با 8 واحد است.

کاربردهای ورق  آلیاژی  ST52

ورق  آلیاژی  ST52 آن قدر دارای ویژگی های مثبتی است که باعث شده است کاربردهای آن بسیار زیاد باشد. کاربردهای ورق  آلیاژی  ST52 عبارت هستند از:

1. در پروژه هایی که نیاز به جوش کاری زیادی دارند، از این نوع ورق استفاده می شود.
2. از آن جایی که ورق  ST52 در عملیات حرارتی، واکنش مثبتی از خود نشان می دهد، همین امر سبب می شود که به منظور ساخت سازه های زیر زمینی و توربین های بادی و تولید پلت و تجهیزات دریایی فلزی، از این نوع ورق ها استفاده زیادی شود.
3. در پروژه‌ هایی که ماشین کاری زیادی در آن ها وجود دارد، نیز از این نوع ورق استفاده زیادی می شود. دلیل استفاده از ورق آلیاژی  ST52  در این نوع پروژه ها، خاصیت خمش و شکل پذیری بسیار مناسب این نوع ورق می باشد.
4. پروژه های ساختمانی، بخش دیگری از انواع مواردی هستند که ورق آلیاژی  ST52  در آن ها کاربرد دارد. به دلیل وزن پایین و استحکام زیاد این نوع ورق، کاربرد آن در صنعت ساختمان سازی بسیار زیاد است.
5. ورق آلیاژی  ST52 در برابر عوامل ساینده و آسیب های فیزیکی، مقاومت بالایی دارد و همین نکته مثبت، سبب شده است که در موقعیت های پر تنش ( موقعیت هایی که تنش های فیزیکی زیادی در آن ها وجود دارد) از این نوع ورق استفاده زیادی شود. دلیل مقاومت بالای ورق  آلیاژی  ST52 نسبت به موقعیت‌ های پرتنش، وجود سیلیسیوم و منگنز در آن است.