فولاد کم آلیاژ پر استحکام که گاه «ریز آلیاژ» نیز نامیده می شود. نوعی فولاد آلیاژی است که با افزودن مقدار اندکی از عناصر آلیاژی. مانند وانادیم، کلمبیم و تیتانیم تهیه می شود و برتری هایی بر فولاد کربنی معمولی دارد.
فولاد کم آلیاژ
به سبب استحکام زیاد ریزآلیاژها، این گونه فلزات را می توان در ساخت قطعات باریک به کار برد. در صنایعی که کاهش وزن در درجه اول توجه قرار دارد. (مانند صنایع خودرو) استفاده از ریز آلیاژها رونق بیشتری دارد. استحکام محصولی که با این مواد ساخته می شود بدون عملیات حرارتی از 415 تا 825 مگاپاسکال تغییر می کند.
با توجه به اینکه ریزآلیاژ در قطعه های فلزی باریک تر به کار می رود. خوردگی باعث کاهش چشمگیر استحکام در این گونه فلزات می شود. اما، می توان با افزودن عناصری همچون، مس، سیلیکون، نیکل، کروم و فسفر. بر مقاومت قطعه در برابر خوردگی جوی افزود که این امر خود مستلزم صرف هزینه است. گالوانیزه کردن. پوشش با روی و آبکاری های ضد زنگ دیگر می تواند ریز آلیاژها را در برابر خوردگی محافظت نماید.
ریزآلیاژها معمولاً محتوی 0.15 تا 0.55 درصد کربن، 0.6 تا 1.65 درصد منگنز، 0.15 تا 0.65 درصد سیلیکون. و مقادیر اندکی از وانادیم، کلمبیم (نیوبیم)، تیتانیم یا نیکل و مولیبدن هستند. وانادیم، کلمبیم و تیتانیم کاربید /یا نیتریدهایی تولید می کنند. که در اکثر دماهای فورجینگ در محلول جامد باقی می مانند. اما در فرآیند سرد کردن که در سرعت های کنترل شده انجام می شود رسوب می شوند. پدیده رسوب سبب افزایش قدرت این فلزات پس از عملیات فورجینگ و سرد کردن کنترل شده می شود.
فولاد کم آلیاژ
گروه هایی از ریزآلیاژها با نام «شکل پذیری بهبود یافته». (تولید شده با ASTM AV15 و ASTM A656) استحکامی معادل با 80000 psi دارند. در حالی که تنها با مصرف 24% هزینه بیشتر از فولاد کربنی غیر آلیاژی که استحکام برابر 34000 Psi دارد . به این نیرو دست می یابیم. چون ریز آلیاژها باید با فلزات دیگر سازه ای مانند AISI 1010 و آلومینیم رقابت کنند. باید تا حد امکان ارزان باشند. اما ساختن چنین محصولی تا حد زیادی رؤیایی است. در محصول نهایی با افزایش و کاهش های متعددی روبرو می شویم. که با توجه به نیاز خود باید مورد مناسب را استفاده کنیم.
برای مثال، افزایش قدرت از 35000 تا 80000 به کاهش 30 تا 40 درصدی شکل پذیری می انجامد.
ریزآلیاژهای عنوان شده در بالا اصولاً برای استفاده در صنعت خودرو و به خصوص در قسمت هایی ساخته شده اند. که کاهش وزن بدون از دست دادن قدرت اهمیت دارد. مثلاً قطعات شاسی، سیستم هدایت کننده و تعلیق. سپر و لاستیک نمونه هایی از استفاده ریزآلیاژها در اتومبیل های سواری است.
در دستگاه هایی همجون جرثقیل، مخلوط کن بتن، ماشین های کشاورزی، کامیون ها، تریلرها برج های انتقال قدرت. میل های ریزآلیاژی با حداقل قدرت 50000 تا 70000 استفاده می شوند. شکل دادن، کنده کاری، اره کردن و انجام ماشین کاری های دیگر. بر روی ریزآلیاژها 25 تا 30 درصد بیشتر از فولادها انرژی می برد.
فولاد کم آلیاژ
ریزآلیاژها بر خلاف اکثر فولادهای کربنی در مقابل خوردگی مقاومت زیادی دارند. برای مثال در انگلستان (که به طور عمده از آلیاژی با نام COR-TEN. که از مقدار اندکی مس تشکیل شده است.ساخته شده) نمونه بارزی از ریزآلیاژهای بی رنگ است. چگالی ریزآلیاژها معمولاً 7800kg/m3 است.
فولادهای کم آلیاژ مستحکم High-Strengh Low-Alloy به اختصار HSLA نوعی از آلیاژهای فولادی می باشد که خواص مکانیکی بهتر و مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نسبت به فولادهای آلیاژی کربن دارند. HSLA با سایر فولادها متفاوت می باشند. بدین صورت که آنها صرفاً جهت دارا بودن ترکیب شیمیایی خاصی تولید نمی شوند. بلکه برای برخورداری از خاصیت مکانیکی بهتری ساخته می شوند.
به سبب استحکام زیاد فولادهای کم آلیاژ با مقاومت بالای HSLA. این گونه فلزات در ساخت قطعات باریک کاربرد گسترده ای دارند. در صنایعی که کاهش وزن قطعه در درجه اول اهمیت قرار دارد. مانند صنایع خودروسازی، استفاده از HSLA کاربرد بیشتری دارد. استحکام محصولاتی که با فولادهای کم آلیاژ HSLA ساخته می شوند. بدون عملیات حرارتی 415Mpa تا 825Mpa متغیر می باشد.
HSLA دارای ترکیب کربن به مقدار 0.5 تا 0.25 درصد می باشد. تا شکل پذیری و جوش پذیری بهتری داشته باشد. از آلیاژهای دیگر می توان به 2.0 درصد مگنز و مقدار کمی کمی از مس، نیکل، نوبیوم، نیتروژن، وانادیوم. کروم، مولیبدنیوم، تیتانیوم، کلسیم، عناصر کمیاب در زمین و زیر کنیوم اشاره کرد. مس، تیتانیوم، وانادیوم و نوبیوم برای قوی تر کردن فولاد به آن افزوده می شوند. این عناصر میکروساختار فولاد کربنی را بهبود می بخشند. که معمولاً مجموع? آلیاژ آهن و کربن لایه ای می باشد تا پراکندگی آلیاژ کاربید خوبی تولید کند. این ویژگی باعث از بین رفتن تأثیر کاهش سختی و شکست حجمی آلیاژ آهن و کربن شده. و باعث افزایش قدرت ماده به وسیل? تصحیح کردن اندازه دانه می شود. که در مورد آلیاژ آهن و کربن باعث افزایش قدرت تسلیم آن به میزان 50 درصد. در تمامی نیم قطر دانه متوسط می شود.
افزایش قدرت به وسیل? ته نشینی تأثیر کمی در افزایش تسیلم دارد. قدرت شکست HSLA بین 250 الی 590 مگاپاسکال می باشد. به دلیل قدرت و سختی زیاد HSLA ساخت آنها نیازمند 25 تا 30 درصد. قدرت بیشتر در مقایسه با فولادهای کربنی می باشد.
مس، نیکل، سیلیکون، کروم و فسفر جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی افزوده می شوند. زیرکونیوم، کلسیم و عناصر کمیاب در زمین به کنترل شکل به وسیل? افزودن سولفید افزوده می شوند. تا شکل پذیری HSLA را افزایش دهند. این عناصر به این دلیل افزوده می شوند که -HSLA دارای خواص مختلف در جهات مختلف را دارد. به عنوان مثال، شکل پذیری و مقاومت در برابر ضربه. در طول و در جهت متقاطع بر آن دانه تغییرات شدیدی دارد. خم هایی که به صورت موازی در طول دانه ایجاد می شوند. معمولاً در لبه بیرونی باعث شکست می شوند. زیرا باعث بار کششی می شوند. این تغییرات متناسب با جهت در -HSLA کاهش می یابند زیرا بوسیله ای کنترل شکل با سولفید ساخته شده اند.
HSLA در خودروها، کامیون ها، جرثقیل ها، ترن هوایی ها و سایر وسایلی که باید نیروهای شدیدی را تحمل کنند. یا نسبت قدرت به وزن زیادی داشته باشند، استفاده می شود. مقطع و ساختار HSLA معمولاً 20 تا 30 درصد کم وزن تر از فولاد کربنی با همان قدرت است.
HSLA همچنین در برابر زنگ زدگی مقاومت بیشتری نسبت به فولادهای کربنی دارد. زیرا آنها ترکیب آهن و کربن کمتری دارند. معمولاً چگالی -HSLA در حدود 7800 کیلوگرم بر متر مکعب است.
در دستگاه هایی مانند چرثقیل، مخلوط کن بتن، ماشین های کشاورزی. کامیون ها، تریلرها، برج های انتقال قدرت. میل های -HSLA با حداقل قدرت 50000 تا 70000 مورد استفاده قرار می گیرند.
همچنین در مورد فولادهای کم آلیاژ با قدرت زیاد -HSLA می توان این نکته را متذکر شد. که شکل دادن، کند کاری، اره کردن و انجام سایر ماشین کارها بر روی این فولادها. نیازمند 25 الی 30 درصد انرژی بیشتر در مقایسه با سایر آلیاژهای فولادی می باشد.
طبقه بندی فولادهای کم آلیاژ HSLA
- فولادهای مقاوم در برابر آب و هوا (Weathering steels)
فولاد هایی که مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند. مانند COR-TENT، این نوع آلیاژها در ترکیب ساخت خود مقدار کمی فسفر و مس دارند. تا میزان مقاومت آنها در برابر فرسایش های آب و هوایی افزایش یابد.
- فولادهای رول شده با کنترل (Control -rolled steel)
رول های داغ فولاد که ساختار بسیار گسیخته آستنیت دارند. که به ساختار آهن و کربنی مکعبی خوبی ضمن فرآیند سرد کردن تبدیل می شوند.
- فولاد های کم پرلیت (Pearlite -reduced steel)
فولادهای با کربن کم یا بدون کربن که ساختار دانه ای آهن و کربن خوبی دارند. که به وسیله ته نشینی افزایش قدرت می یابند.
- فولادهای فریت (Acicular ferrite steel)
این فولادها به وسیله ساختار آهن و کربنی سوزنی. مقدار بسیار کمی کربن و سخت سازی خوبی افزایش قدرت داده می شوند. درصد کربن در این نوع فولادها بسیار اندک است و خواصی همچون جوش پذیری و شکل پذیری خوبی را دارند.
- فولادهای دو فازی (Dual-Phase steel)
این فولادها میکرو ساختار آهن و کربنی متشکل از مقدار کم و یکنواخت مارتنزیت دارند. این میکروساختار باعث کاهش قدرت تسلیم، افزایش درجه سختی و شکل پذیری خوب می شود. فولادهای دو فاز شکل پذیری خوب را دارند و همچنین استحکام کششی آنها بالاست.
فولاهای میکروآلیاژی (Micro-alloyed steel)
فولادی که دارای مقدار کمی نوبیوم، وانادیوم و/یا تیتانیوم می باشد. که باعث بهبود اندازه دانه و/یا سخت شدن به وسیله ته نشینی می شود.
نوع معمول از Micro – alloyed steel بهبود یافته از نظر شکل پذیری HSLA می باشد. این نوع، قدرت تسلیم تا 80000 (550Mpa)psi دارند ولی تنها 24 درصد بیشتر از فولاد A360 با 36000 (250Mpa)psi هزینه دارند. یکی از نقاط منفی این نوع فولاد این است که 30 تا 40 درصد کمتر شکننده می باشند. در ایالات متحده این نوع فولاد براساس استاندارد ASTM. در دسته های A1008/A1008M و A1011/A1011M برای ورق های فلزی و A656/A656M برای صفحات فلزی تقسیم می شوند. این فولادها برای خودروسازی جهت حفظ قدرت در عین کاهش وزن تولید شده اند. برای نمونه: میله های استحکام در، شاسی، تقویت ترمز، سیستم هدایت و تعلیق، ضربه گیری و چرخ ها.
کاربرد آلیاژهای HSLA
آلیاژهای HSLA در صنایع سنگین هم چون لوله های نفت و گاز، تولید تجهیزات و ماشین آلات صنعتی کشاورزی. ماشین های چمن زنی، جرثقیل، مخلوط کن بتن، کامیون ها، تریلرها، برج های انتقال قدرت و… می باشد.
فولادهای HSLA به دلیل وزن کم و مقاومت بسیار بالا، در صنایع خودروسازی بسیار پرکاربرد هستند.
طبقه بندی SAE
Society of Automotive Engineers به اختصار SAE (انجمن مهندسان خودروسازی) استانداردهای فولادهای کم آلیاژ HSLA را تعیین می کند. زیرا HSLA به دلیل دارا بودن خواص مطلوب برای استفاده در خودروها معمولاً در این حوزه به کار می رود.
شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
09121224227
09371901807
تلفن: 02166800251
فکس: 66800546
