تولید فولاد نرم و فولاد کربنی

امتیاز دهید

فولاد پرمصرف ترین ماده در ساخت و ساز، تولید و صنعت است. دو نوع از پرکاربردترین فولادها فولاد نرم و فولاد کربنی هستند. در حالی که هر دو برای اهداف مشابه استفاده می شوند، چندین تفاوت کلیدی بین این دو وجود دارد که آنها را برای برنامه های مختلف مناسب تر می کند. فولاد را می تواند در کاربردها و به طرق مختلف از جمله لوله سیلندری ، میل کروم ، لوله پیستونی ، شفت کروم و انواع لوله سیلندری پشت سنگ خورده و داخل کروم و غیره استفاده کرد. در این مقاله نگاهی دقیق‌تر به فولاد نرم و فولاد کربنی خواهیم داشت و تفاوت‌های آن‌ها از جمله محتوای کربن، خواص مکانیکی و فرآیندهای ساخت و تکمیل را بررسی می‌کنیم.

فولاد نرم چیست؟

فولاد ملایم یا فولاد نرم نوعی فولاد کربنی با مقدار کربن کم (معمولاً 0.05٪ تا 0.25٪) است. اینها همچنین به عنوان “فولادهای کم کربن” که در ساخت لوله سیلندری استفاده می شوند، شناخته می شوند. فولاد کم کربن یک ماده نسبتاً ارزان و همه کاره در نظر گرفته می شود که معمولاً در کاربردهای مختلف ساخت و ساز استفاده می شود. محتوای کربن کم، فولاد نرم را انعطاف پذیرتر و شکل دهی و جوش را آسان تر از سایر انواع فولاد می کند. فولاد ملایم قابلیت ماشین کاری خوبی دارد و به راحتی می توان آن را سوراخ کرد، برش داد و در اشکال و اندازه های مختلف ساخت. علاوه بر این، فولاد کم کربن دارای استحکام کششی نسبتا بالایی است که آن را برای استفاده در کاربردهای پرتنش مانند تیرها، ستون ها و اجزای ماشین آلات مناسب می کند. تطبیق پذیری و مقرون به صرفه بودن آن را به انتخابی محبوب برای طیف وسیعی از کاربردها تبدیل کرده است.

فولاد کربن چیست؟

فولاد کربنی نوعی فولاد است که حاوی کربن به عنوان عنصر آلیاژی اصلی است و سایر عناصر در مقادیر کمتری وجود دارند. این فلز به دلیل استحکام بالا و قیمت پایین معمولاً در ساخت بسیاری از محصولات و سازه ها استفاده می شود. فولاد کربنی را می توان بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی آن به گریدهای مختلفی طبقه بندی کرد، مانند فولاد کم کربن (فولاد ملایم)، فولاد کربن متوسط، فولاد کربن بالا و فولاد فوق کربن. هر گرید بسته به خواص مطلوب محصول نهایی، کاربردها و کاربردهای خاص خود را دارد. فولاد کربن متوسط تا زیاد معمولاً برای ساخت اجزای ماشین آلات مانند چرخ دنده ها، میل لنگ و میل استفاده می شود. استحکام بالا و به خصوص سختی بالا آن را به گزینه ای ایده آل برای طیف وسیعی از کاربردهای ابزارآلات تبدیل می کند.

انواع فولاد کربنی و فولاد نرم

انواع مختلفی از فولاد کربنی و فولاد ملایم وجود دارد که هر کدام خواص و کاربردهای منحصر به فردی دارند. این انواع عبارتند از:

  • فولاد کم کربن

این نوع فولاد که به عنوان “فولاد ملایم” نیز شناخته می شود، در مقایسه با سایر انواع فولاد کربنی انعطاف پذیرتر و شکل دهی، شکل دهی و جوش دادن آن آسان تر است. این امر باعث می شود که فولاد ملایم انتخابی محبوب نسبت به فولادهای با کربن بالاتر در کاربردهای ساخت و ساز باشد.

  • فولاد کربن متوسط

حاوی 0.3٪ تا 0.6٪ محتوای کربن است که آن را قوی تر و سخت تر از فولاد کم کربن می کند اما همچنین شکننده تر است. اغلب در کاربردهایی که به استحکام و شکل پذیری نیاز دارند، مانند اجزای ماشین آلات، قطعات خودرو و قاب های ساختمان استفاده می شود.

  • فولاد کربن بالا

فولاد پر کربن حاوی 0.6٪ تا 1.5٪ محتوای کربن است و به دلیل استحکام و سختی بالا شناخته شده است، اما فولاد پر کربن حتی از فولاد با کربن متوسط تردتر است. فولاد کربن بالا در کاربردهایی که به استحکام بالایی نیاز دارند مانند تیغه چاقو، ابزار دستی و فنر استفاده می شود.

فرآیند تولید فولاد نرم و فولاد کربنی

فرآیند تولید فولاد نرم و فولاد کربنی بسته به نوع فولاد و کیفیت مورد نظر برای محصول نهایی متفاوت است. فرآیند تولید اغلب به سه مرحله تقسیم می شود:

  • اولیه
  • ثانوی
  • ریخته گری

فرآیندهای اولیه

فولاد را می توان به طور کامل از مواد بازیافتی یا از ترکیبی از فولاد بازیافتی و بکر با استفاده از فرآیند BOF ایجاد کرد. فولاد نرم و کربنی معمولاً با استفاده از روش کوره اکسیژن پایه (BOF) تولید می شود که شامل تبدیل مواد خام مانند سنگ آهن و کک به فولاد مایع است. فولاد مایع در قالب ریخته می شود تا اسلب یا شمش تولید شود. اکسیژن خالص از طریق فولاد مایع رانده می شود تا کربن اضافی را اکسید کند و در نتیجه محصول نهایی با محتوای کربن تا 0.5٪ تولید می شود.

فرآیندهای ثانویه

نیازهای بازار برای محصولات فولادی با کیفیت بالاتر با ویژگی‌های سازگارتر، به توسعه فرآیندهای فولادسازی ثانویه دامن زد. این به سازندگان اجازه می دهد تا محتوای کربن را تغییر دهند تا فولاد کم کربن، فولاد کربن متوسط، فولاد کربن بالا یا فولاد کربن فوق العاده بالا تولید شود. در یک کوره قوس الکتریکی، ترکیب فولاد با افزودن یا حذف اجزای خاص یا با دستکاری دما تغییر می‌کند. فرآیندهای EAF شامل:

  • هم زدن : جداسازی ناخالصی های غیرفلزی یک ترکیب و ترکیب همگن فولاد را تضمین می کند.
  • کوره ملاقه – کنترل دقیق دما و تزریق اندازه گیری شده اجزای آلیاژی را امکان پذیر می کند.
  • تزریق ملاقه : گاز بی اثر به کف حمام فولادی تزریق می شود تا اثر همزن به دست آید.
  • گاز زدایی : هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن را حذف می کند و در عین حال میزان گوگرد محصول را نیز کاهش می دهد.
  • تنظیم ترکیب : برای دستیابی به هم زدن بسیار مهم است (با حباب آرگون مهر و موم شده با دمیدن اکسیژن – CAS-OB).

حذف اکسیژن یک مرحله حیاتی در فولادسازی ثانویه است. هنگامی که فولاد مذاب شروع به جامد شدن می کند، حضور اکسیژن باعث واکنش با کربن می شود و گاز مونوکسید کربن تولید می کند. کنترل اکسیداسیون را می توان برای تغییر خواص مواد محصول نهایی و در نتیجه مناسب بودن فولاد برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار داد. فرآیندهای اکسید زدایی فولاد شامل:

  • فولادهای لبه دار : فولادهای غیر اکسیده یا نیمه اکسید شده.
  • فولادهای سرپوش دار : در ابتدا قابل مقایسه با لبه بندی هستند، اما قالب برای جلوگیری از ایجاد مونوکسید کربن درپوش است.
  • فولادهای نیمه کشته : نیمه اکسید شده و دارای محتوای کربن در محدوده 0.15-0.3٪ هستند.
  • فولادهای کشته شده : کاملاً اکسید زدایی شده تا جایی که در طی انجماد مونوکسید کربن تولید نمی شود.

ریخته گری

روش‌های ریخته‌گری سنتی مستلزم ریختن فولاد مذاب در قالب‌های منفرد روی واگن‌های ریلی است. ریخته‌گری مداوم فولاد مذاب به شکل‌های مناسب‌تر برای پردازش پایین دست با ماشین‌های ریخته‌گری امکان‌پذیر است. شمش ها به چاله های خیساندن منتقل می شوند تا برای نورد گرم دوباره گرم شوند. در ماشین ریخته گری پیوسته، فولاد به صورت اسلب، بلوم یا بیلت تولید می شود.

فرآیندهای تکمیل فولاد نرم و فولاد کربنی

روش تکمیل برای فولاد نرم و فولاد کربنی می تواند تأثیر قابل توجهی بر ظاهر و عملکرد محصول نهایی داشته باشد. فولاد کربنی با استفاده از:

نورد محصول : شمش های ریخته گری جامد باید به شکل ها و اندازه های قابل استفاده تری مانند شمش های ریخته گری پیوسته نورد شوند. رول ها با ورود به دستگاه سریعتر از فولاد می چرخند و آن را به جلو می راند و فشرده می کند.

شکل دهی گرم  : برای شکستن ریزساختار ریختگی، فولاد بالاتر از دمای تبلور مجدد گرم می شود. این منجر به اندازه دانه یکنواخت تر و توزیع یکنواخت کربن در سراسر فولاد می شود.

شکل گیری سرد : شکل دهی سرد در دمای کمتر از دمای تبلور مجدد انجام می شود. این روش باعث بهبود پرداخت و در عین حال افزایش استحکام تا 20% از طریق سخت شدن کرنش می شود. در یک کارخانه نورد، مواد نیمه تمام بیشتر به محصولات میانی تبدیل می شوند. سپس برای صنایع پایین دستی آماده می شوند تا آنها را تولید و فرآوری کنند.

حرارت درمانی : هدف فولاد عملیات حرارتی تغییر توزیع کربن در محصول و ریزساختار داخلی است که خواص مکانیکی آن را اصلاح می کند. هنگامی که کیفیت مکانیکی فولاد با عملیات حرارتی تغییر می کند، افزایش شکل پذیری منجر به کاهش سختی و استحکام می شود (و بالعکس).

عادی سازی : فولاد تا حدود 55 درجه سانتیگراد (130 درجه فارنهایت) در بالاترین دمای بحرانی خود گرم می شود. دمای بحرانی بالایی تا زمانی که کل محصول به طور یکنواخت گرم شود حفظ می شود و در این مرحله با هوا خنک می شود. این رایج ترین نوع عملیات حرارتی است و استحکام و سختی استثنایی را به فولاد می بخشد.

آنیل کردن : فولاد قبل از سرد شدن با سرعت 21 درجه سانتیگراد (70 درجه فارنهایت) در ساعت به مدت یک ساعت تا دمای محلول جامد گرم می شود. کشش های داخلی حذف شده و در نتیجه فولاد نرم و انعطاف پذیر ایجاد می شود.

خاموش کردن : این مشابه عملیات حرارتی عادی است، با این تفاوت که خنک‌سازی با خاموش کردن فولاد در آب، آب نمک یا روغن تسریع می‌شود. ماده به دست آمده بسیار سخت اما بسیار شکننده است و آن را مستعد شکستن و ترک خوردن می کند. در نتیجه، برای کنترل دقیق خواص فولاد، معمولاً با یک نرخ خنک‌کننده کنترل‌شده تا دمای اتاق در فرآیندی به نام تلطیف یا تنش‌زدایی دنبال می‌شود.

درمان سطحی : تقریباً یک سوم کل فولادهای تولید شده برای جلوگیری از خوردگی و افزایش جوش پذیری و رنگ پذیری، روکش سطحی دارند.

گالوانیزه گرم : گالوانیزه استفاده از یک لایه سطحی روی به فولاد است. فولاد قبل از ورود به حمام روی گرم می شود، جایی که روی مایع سطح محصول را می پوشاند. برای تنظیم ضخامت پوشش از چاقوهای گازی استفاده می شود. مقدار کمی آلومینیوم به محلول روی اضافه می شود تا از شکستن پوشش روی جلوگیری شود.

گالوانیزه الکترولیتی : گالوانیزه الکترولیتی روش دیگری برای قرار دادن لایه روی روی کالاهای فولادی است. با تنظیم جریان در محلول الکترولیت، روی بر روی سطح فولاد رسوب می‌کند. این رویکرد بیشتر اجازه می دهد

پردازش ثانویه پایین دست : مواد خام فولادی توسط شرکت های پایین دستی فرآوری شده و به محصولات نهایی مورد نظر تبدیل می شود. روش های مختلف پردازش، مانند ماشین کاری و اتصال، که شامل حذف یکنواخت فلز سطح با ماشین ابزار و جوش است، رایج است.

آیا فولاد نرم و فولاد کربنی به راحتی زنگ می زند؟

فولاد کربنی عمدتاً از آهن ساخته شده است که آن را در برابر زنگ زدگی حساس تر می کند. وقتی فولاد کربنی در معرض شرایط مرطوب یا نم قرار می گیرد، می تواند خورده و زنگ بزند که یک اکسید قهوه ای مایل به قرمز از آهن است. این به این دلیل است که فولاد با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و اکسید آهن (زنگ) تولید می کند. همین امر در مورد فولاد ملایم نیز صدق می کند. با این حال، میزان خوردگی فولاد کربنی می‌تواند تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله محیطی که در آن استفاده می‌شود، وجود فلزات یا مواد دیگری که می‌توانند خوردگی را تسریع کنند و همچنین نوع خاص فولاد کربنی، تحت تأثیر قرار گیرد.

برخی از انواع فولاد کربنی ممکن است نسبت به سایرین در برابر زنگ زدگی مقاوم تر باشند و استفاده از پوشش هایی مانند رنگ یا آبکاری الکتریکی می تواند به کاهش خطر تشکیل زنگ کمک کند.

آیا فولاد نرم بهتر از فولاد کربنی است؟

هر دو نوع فولاد کربنی خواص و مزایای منحصر به فرد خود را دارند که آنها را برای برخی کاربردها نسبت به سایرین مناسب تر می کند. اینکه کدام یک بهتر است معمولاً به نیازهای خاص شما بستگی دارد. فولاد ملایم به دلیل سهولت ساخت و هزینه کم برای کاربردهای کم تنش بهتر استفاده می شود، در حالی که فولاد کربنی (از فولاد کربن متوسط تا فولاد فوق کربن بالا) به دلیل محتوای کربن و استحکام بالا برای کاربردهای با استحکام بالا بهتر استفاده می شود. .

فولاد کربنی از نظر استحکام نسبت به فولاد نرم برتری قابل توجهی دارد. فولاد کربنی می‌تواند تا 20 درصد قوی‌تر از فولاد نرم باشد، که آن را به گزینه‌ای عالی برای کاربردهای با استحکام بالا یا جاهایی که سختی بالا نیاز است تبدیل می‌کند. یکی از مهمترین معایب فولاد کربنی قیمت بالای آن است. به دلیل افزایش محتوای کربن، فولاد کربنی اغلب گرانتر از فولاد نرم است. علاوه بر این، جوشکاری فولاد کربنی نسبت به فولاد نرم دشوارتر است، بنابراین برای کاربردهای جوشکاری مناسب تر است.

در پایان

در آیرون صنعت ، ما پارامترهای آبکاری خود را با دقت انتخاب می کنیم تا بهترین ویژگی های سایش، خوردگی و دوام را ارائه دهیم. و نتیجه آبکاری کروم سخت با کیفیت بالا است که سال ها استفاده قابل اعتماد را برای شما به ارمغان می آورد. ما در آیرون صنعت طیف گسترده ای از  محصولات مختلف میل کروم ، لوله کروم ، لوله سیلندری ، لوله پیستونی ، شافت هارد کروم و شافت معمولی کروم  و تجهیزات دیگر را ارائه می دهیم و ما می توانیم این لوله ها را با سایزها و اندازه های سفارشی برای شما به ارمغان بیاوریم. . شرکت آیرون صنعت ، پیشرو در فروش و تولید انواع لوله های فولادی و لوله سیلندری ، لوله کروم و میل کروم در تهران می باشد. جهت مشاهده و خرید محصولات به سایت https://ironsanat.com مراجعه کرده و در صورت نیاز به مشاوره برای خرید با شماره 66396870-021 تماس بگیرید.

No comment

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *