فولاد یک فلز قوی و همه کاره است. آلیاژی است متشکل از آهن با مقدار کمی کربن و گاهی عناصر دیگر. کربن مستقیماً بر استحکام و دوام فولاد تأثیر می گذارد. با این حال، آرایه وسیعی از فولادهای مختلف از طریق افزودن عناصر آلیاژی دیگر مانند کروم، نیکل، مولیبدن و سیلیکون ایجاد شده است. اینها می توانند خواص افزایش یافته ای مانند مقاومت در برابر سایش یا مقاومت در برابر خوردگی را ارائه دهند. تقریباً برای هر کاربرد یک درجه فولاد وجود دارد. این مقاله به تعریف فولاد، ترکیب، انواع، خواص و کاربردهای آن می پردازد.
انواع فولاد و چدن (که محتوای کربن بالاتری دارند) در طول قرون وسطی و در تاریخ مدرن در سراسر جهان توسعه یافتند. گام مهمی به جلو توسط بنجامین هانتسمن در انگلستان در سال 1751 کشف شد، زمانی که او از زغال سنگ با منبع زمین شناسی به جای زغال چوب برای گرم کردن بوته ها استفاده کرد. پیشرفت بزرگتری توسط هنری بسمر انجام شد که در سال 1855 یک حق اختراع بریتانیایی را برای فرآیند تولید فولاد دریافت کرد. فرآیند او هوا را مستقیماً از طریق آهن مذاب (و مواد افزودنی آن) دمید. این امر برای تولید فولاد تجاری مدرن اساسی شد.
در حدود 1912-1914 بود که فولاد ضد زنگ برای اولین بار با افزودن کروم و نیکل ساخته شد. این مواد به تدریج در پایان جنگ جهانی دوم توسعه و پالایش شدند.
فولادها چگونه ساخته می شوند؟
فولاد از طریق یکی از دو فرآیند اصلی ذوب – کوره بلند یا کوره قوس الکتریکی ساخته می شود.
برای کوره بلند، سنگ آهن و کک (زغال سنگی که برای حذف اجزای فرار تصفیه شده است) به کوره اضافه می شود که توسط هوا پخته می شود. آهک نیز برای کاهش آهن از سنگ معدن به شکل فلزی آن اضافه می شود. این به اصطلاح آهن خام تولید می کند که سپس به یک کوره اکسیژن مستقیم برای تولید فولاد مذاب فرستاده می شود.
در یک کوره قوس الکتریکی، سنگ آهن ابتدا توسط گاز طبیعی در یک کوره احیاء مستقیم پخته می شود. سپس فلز آهن برای تولید فولاد به کوره قوس الکتریکی فرستاده می شود. الکترودهای بزرگ در کوره غوطه ور می شوند که در آن از الکتریسیته برای ایجاد قوس های با دمای بالا بین الکترودها و در نتیجه ذوب فلز استفاده می شود. عناصر آلیاژی به بخش کوره قوس الکتریکی اضافه می شوند.
پس از هر یک از فرآیندها، فولاد مذاب به طور مداوم توسط یک آسیاب نوار داغ ریخته می شود و سپس به اشکال مختلف مانند صفحات، میله ها، لوله ها و موارد دیگر نورد می شود. این کار را می توان با نورد گرم یا نورد سرد انجام داد. سایر فرآیندهای تکمیلی مانند تمپر یا بازپخت نیز می توانند بسته به درجه فولاد تولید شده انجام شوند.
استحکام: فولاد یک ماده با استحکام بالا به ویژه در کشش است و می تواند برای بارهای سازه ای استفاده شود.
دوام: فولاد بسیار بادوام با طول عمر بالقوه بیش از 100 سال است. متورم یا خزش نمی کند، در عوض بسیار سفت باقی می ماند.
تطبیق پذیری: فولاد یک ماده فوق العاده همه کاره است. نمرات زیاد آن را می توان برای هزاران مورد استفاده کرد.
ماشینکاری: اکثر فولادها بسته به درجه، به راحتی قابل ماشینکاری هستند. برخی از گریدهای خاص فولاد (فولادهای برش آزاد) قابلیت ماشینکاری بالایی دارند.
جوش پذیری: اکثر گریدهای فولادی به راحتی قابل جوش هستند، اگرچه برخی از آنها به روش های جوشکاری تخصصی نیاز دارند.
شرکت آهن اکسین با افتخار به دنبال بالا بردن آگاهی از خرید مشتریان خود است.
