فولاد و انواع فولاد چیست و چه کاربردی دارد؟

فولاد چیست؟

فولاد و كاربردهاي آن زندگي بشر را آسان تر كرده است. اگر به اطراف خود نگاهي بياندازيم
محصولات فولادي را بلافاصله خواهيم ديد. در محل زندگي، محل كار، وسايل حمل و نقل، ظروف طبخ و نگهداري غذا، ساختمان سازي و در صنايع و معادن مختلف از محصولات فولادي بهره برداري مي شود.
فولاد ماده اصلي استفاده شده در توليد انرژيه اي تجديدپذير نظير انرژي خورشيدي، جذر و مد و بادي است و حدود بيست و پنج درصد رايانه ها از فولاد ساخته مي شود. ميتوان گفت در جهان امروز، انسان مستقل از محصولات متنوع فولادي نميت واند زندگي نمايد و مزاياي فولاد باعث رشد كيفيت زندگي ما شده است.
با قيمت مناسب، فولاد داراي مقاومت بالايي نسبت به ساير موارد مشابه مي باشد لذا از نظر
اقتصادي مقرون به صرفه مي باشد. فولاد داراي دوام خوب بوده و در عين حال قابليت بازيافت دارد. قابليت شكل پذيري فولاد، آن را قابل استفاده در صنايع مختلف و به اشكال متفاوت نموده است.
نماد فلز آهن Fe از واژه لاتين Ferrum اقتباس شده است. آهن دومين فلز فراوان و چهارمين عنصر فراوان در پوسته زمين با فراواني 5درصد و ششمين ماده باريوني فراوان در كهكشان راه شيري مي باشد نحوه چيدمان اتم ها در ساختارهاي آهن در شكل زیر قابل مشاهده است.

 

كلمه فولاد به آلياژهايي گفته مي شود كه حداقل پنجاه درصد آن را آهن تشكيل مي دهد و شامل يك يا چند عنصر ديگر مي باشد. اين عناصر معمولا شامل كربن، منگنز، سيليسيم، نيكل، كرم، واناديم، موليبدن، تيتانيوم، نيوبيم و آلومينيوم هستند. كربن به عنوان مهمترين ماده آلياژي فولاد محسوب مي گردد هر چند كه ممكن است در انواع مختلف فولاد، مواد آلياژي ديگري نيز به ميزان زيادتري يافت شود يا حتي كربن در بعضي از آلياژهاي فولاد ناخالصي محسوب شود.

انواع فولاد

به طور كلي ميتوان از دو نوع فولاد تجاري نام برد: فولاد كربني و فولاد آلياژي.
فولاد كربني به انواع كم كربن، متوسط كربن و پركربن طبقه بندي مي گردد. فولاد هاي فوق العاده كم كربن نيز در مواردي خاص توليد مي شود. فولاد كربني علاوه بر داشتن كربن، داراي مقاديري منگنز و مقادير نسبتاً كمي نيز سيليسيم، آلومينيوم، مس و … مي باشد. به طور كلي موارد استفاده فولاد كربني در ساخت بدنه اتومبيل، لوازم منزل، انواع ماشين آلات، كشتي، انواع كانتينرها و بالاخره اسكلت ساختمان ها است.

فولاد آلياژي به دو دسته فولاد با آلياژ كم و فولاد با آلياژ زياد تقسيم ميشود. فولاد با آلياژ كم
داراي 1تا 5درصد از مواد آلياژي معمولي نظير نيكل، كروم، موليبدن، منگنز، تنگستن، تيتانيوم، نيوبيوم و… مي باشد. اين نوع فولاد در ساخت لوازم مخصوص فرود هواپيما، انواع شفت، ابزار دستي، چرخدنده و بالاخره فولاد تأسيساتي با استحكام زياد، به كار ميرود. فولاد با آلياژ زياد، جمعاً داراي بيش از 5درصد از مواد آلياژي است. اين ماده آلياژي به طور معمول كروم، نيكل، منگنز، موليبدن و يا تنگستن مي باشد.
بايد دانست كه فولاد ضدزنگ، خود نوع عمدهاي از فولاد با آلياژ زياد بوده و معمولاً به فولادي اطلاق مي گردد كه بيش از 5درصد كروم داشته باشد. فولاد ضدزنگ به خاطر مقاومت در برابر فرسايش و سايش و استقامت در برابر خوردگي و نيز ظاهر خوب آن، كاربرد فراواني يافته است. از فولاد ضدزنگ در ساخت قطعات موتور جت، وسايل و لوازم شيميايي، كارد و چنگال، انواع لوازم پخت و پز و بالاخره انواع دستگاه هاي مخصوص برش، استفاده مي شود.

فولاد كربني
كربن ارزانترين و در عين حال مؤثرترين عامل آلياژي در فولاد است. تقسيم بندي انواع
فولادهاي كربني به شرح ذيل ميباشد:
*فولاد با كربن كم، بين 0/04تا 0/15درصد كربن دارد و بيشتر هنگامي مورد استفاده قرار مي گيرد كه هزينه كم، سطح نسبتاً خوب، دوام و سختي مطلوب، قابليت جوشپذيري مورد نظر و سهولت در كار كردن با آن مورد نظر باشد.
*فولاد با كربن متوسط بين 0/15تا 0/45درصد كربن دارد و به راحتي در كارهاي ساختماني، ساختن پل ها، بدنه كاميون، وسايل راه آهن و … مورد استفاده قرار مي گيرد.
*فولاد با كربن زياد بين 0/45تا 1/2درصد كربن دارد و براي ساختن انواع فنر، ريل فولادي و انواع چرخ فولادي، ماشينآلات برش و مته هاي حفاري استفاده مي شود. فولادهاي داراي حدود 2درصد كربن همراه با عناصر آلياژي به فولادهاي سخت ابزاري اطلاق مي گردند.

فولاد آلياژي
هنگامي كه مواد آلياژي گوناگون استفاده شود انواع بي شماري از تركيبات فولاد، قابل حصول است. مواد آلياژي مي توانند به تنهايي و يا به صورت تركيبي مورد استفاده قرار بگيرند. مهم ترين فلزات آلياژي نيكل، كروم، منگنز، واناديوم و موليبدن مي باشند. با افزودن مواد آلياژي فولادهايي با خواص متفاوت بدست مي آيند.

دورنماي توليد و مصرف فولاد در جهان
چگونگي روند توليد و مصرف فولاد بستگي كامل به چگونگي تغيير روند صنايع اتومبيل سازي،
ساخت كالاهاي مصرفي بادوام، مصرف نفت و گاز، كشتي سازي، ساخت كالاهاي سرمايه اي و بالاخره فعاليت هاي ساختماني مسكوني و غيرمسكوني دارد. با رونق هر يك از اين صنايع مصرف فولاد افزايش يافته و با ركود هر يك مصرف فولاد كاهش مي يابد. وضعيت اين صنايع را نيز ميتوان وابسته به وضعيت اقتصادي هر كشور و نيز وضعيت اقتصادي جهان دانست. علاوه بر اين، قيمت تمام شده فرآورده هاي فولادي و در نتيجه چگونگي استفاده از كالاهاي جانشين و رقيب نيز مي تواند جزو عوامل مؤثر به حساب آيد.

فرصت ها و تهديدهاي صنعت فولاد ايران
يكي از مزاياي كشور ايران دسترسي به انرژي است. صنعت فولاد يكي از صنايع مادر مي باشد. يكي ديگر از مزاياي ايران وجود منابع سنگ آهن است. ايران داراي حدود 1/1ميليارد تن ذخاير قطعي آهن بوده و در ميان استان هاي مختلف، اولين رتبه مربوط به يزد با 53درصد ذخيره قطعي بوده و بعد از آن خراسان و كرمان بيشتر ذخاير قطعي سنگ آهن را دارند.

ايران داراي موقعيت جغرافيايي مناسب جهت تجارت آهن و فولاد در منطقه و همچنين در
جهان مي باشد بنابراين اضافه توليد خود را خواهد توانست صادر نمايد. فولاد كالايي بسيار سنگين است كه هزينه حمل زيادي دارد و باعث افزايش قيمت در كشورهاي وارد كننده مي شود. موقعيت مكاني خوب ايران در منطقه امكان صادرات با قيمت مناسب را فراهم مي كند. كشورهاي همسايه نظير عراق، افغانستان، كشورهاي آسياي ميانه و ساير كشورهاي خاورميانه داراي برنامه هاي توسعهاي بوده و امكان صادرات به اين كشورها وجود دارد.
در حال حاضر حدود سي درصد از مصرف فولاد مصرفي در ايران از طريق واردات تأمين
مي شود كه خود بيانگر وجود بازار داخلي جهت مصرف انواع محصولات فولادي است. اين بازار داخلي با توسعه ايران افزايش خواهد يافت.