عنصر آهن همانطور که میدانید به صورت طبیعی در طبیعت بهعنوان سنگآهن Iron Ore پیدا میشود. اما این آهن خام معدنی برای استفاده در صنایع مختلف معمولاً هیچ کاربردی ندارد و باید از طریق فرآیند استخراج، ذوب در کورههای صنعتی و با انجام فرآیندهای آلیاژسازی و عملیات حرارتی به انواع آلیاژها و فولادهای مختلف تبدیل شود.
قویترین انواع آهنآلات چیست؟
قویترین آهنآلات در واقع تحت نامها و دستهبندیهای مختلفی قرار میگیرند که از نظر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربردها متفاوت هستند. ما لیست انواع قویترین آهنها و فولادها را در این صفحه برای شما آوردهایم؛ بهطوریکه هر نوع این محصول را ابتدا معرفی میکنیم و سپس هر نوع آن را بنابر آن کاربرد صنعتی بهطور مختصر توضیح میدهیم.
آهن خام که با آن انواع فولادهای کربنی و چدن ریختگی تولید میشود برای ساخت سازههای ساختمانی، تیرها، ستونها و قطعات قالبگیری صنعتی و استفاده در صنایعی مانند ساختمانسازی و ماشینسازی کافی است؛ زیرا این مواد پایهایترین ترکیب آهن با درصد کربن هستند که استحکام کششی و دوام نسبتاً بالایی ارائه میدهند.
انواع آهن و کربن را باهم ترکیب میکنند و فولادهایی مانند فولاد کربنی، فولاد آلیاژی و فولاد ابزار ساخته میشود؛ رایجترین آن شامل فولاد کربنی (Carbon Steel) است که برای ساخت قطعات خودرو، تیرآهنها و مقاطع سازهای با استحکام پایه مورد استفاده قرار میگیرد.
قویترین نوع فولاد چیست!؟
انواع فولادهای قویتر مانند فولاد ۴۳۴۰ و یا فولاد Maraging (ماراژینگ) برای مواردی مانند سیلندر سازی خودرو، اجزای هوافضا و قطعات فشار بالا از ترکیبی حدود ۹۵٪ آهن با ۱.۶۵–۲٪ نیکل، کروم، منگنز و مولیبدن ساخته میشوند؛ فولاد ۴۳۴۰ بهخاطر استحکام، چقرمگی و مقاومت خستگی بالا شناخته میشود که در کاربردهای دینامیکی و بارگذاری پیچیده کاربرد دارد.
چند نیز نوعی ترکیب فلزی حاوی منگنز بالا (مثلاً Mangalloy) و فرووانادیوم (Ferrovanadium) است که برای مصارفی مثل ابزارهای برشی، اجزای مقاوم در برابر سایش و اتصالات فشار بالا در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرند. این آلیاژها بهدلیل وجود این عناصر آلیاژی، سختی سطحی، مقاومت به سایش و استحکام کششی بسیار بالا ارائه میدهند.
سایر آهنآلات مقاوم شامل فولاد A514 (فولاد با استحکام بسیار بالا برای سازههای بارکش)، فولاد HY-100/130 (آلیاژهای با مقاومت تسلیم بالا برای کاربردهای دریایی/نظامی) و فولادهای کمآلیاژ مقاوم به خوردگی است که بسته به ترکیب عناصر آلیاژی، عملیات حرارتی و استانداردهای تولید، بهینهسازی شدهاند تا هم استحکام مکانیکی و هم دوام در شرایط کاری سخت را فراهم کنند.
معرفی و بررسی استانداردهای مقاومتی آهن آلات
وقتی صحبت از بهترین و قویترین آهن میشود اینکه صرفاً در حد یک ادعا باشد کافی نخواهد بود! بلکه میبایست مواردی مانند ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و خصوصاً مقاومت در برابر پوسیدگی، فشار فیزیکی و حرارت را در نظر گرفت.
یک نکته مهم را در نظر داشته باشید که؛ تقریباً تمامی این تعاریف نسبی است و نمیتوان یک چارچوب مشخص و قطعی را ارائه نمود. برای رسیدن به قویترین آهن باید در ابتدا تعیین کنید که منظور شما از قوی ترین چیست و پاسخ این سوال با اینکه شما چه مصرفی دارید؛ مشخص خواهد شد.
مثلاً آهنآلات از نوع فولاد آلیاژی با کربن بالا که مقاومت آن بر اساس استانداردهای DIN و SAE کنترل و نظارت میشود برای تولید سیلندر خودرو مورد استفاده قرار میگیرد.
اما قویترین آهن برای ایجاد شاسی خودرو تا اسکلههای بندر در واقع از انواع فولاد ساختمانی با مقاومت بالا و فولادهایی مانند ST52 و S355 است .
آیا چدن جزو قوی ترین آهن است؟!
چدن از گروه آلیاژهای آهن و کربن ساخته شده است و خواص چدن بسته به فرآیند آلیاژسازی و کنترل مرتبط با فرآیند گرمایش و سرمایش متفاوت است.
مواد سازنده چدن معمولا زیر ۲٪ کربن دارد و بهترین ویژگیهای آن در نقطه ذوب نسبتاً پایین آن شکل میگیرد. این خواص در واقع بر رنگ آلیاژ خصوصا هنگام شکستن تأثیر میگذارد. چدن همچنین در عین حال که قابلیت ریختهگری عالی و مقاومت در برابر تغییر شکل و خوردگی دارد، اما همچنان شکننده است. در مجموع تمام این خواص، چدن را به یکی از قویترین انواع آهن ها تبدیل میکند.
معمولا دو نوع چدن سفید و چدن خاکستری به عنوان انواع چدن شناخته می شود. چدن سفید حاوی ناخالصیهای کاربیدی است و این ویژگی سبب می شود ترکها مستقیماً از آن عبور کند. این در حالی است که چدن خاکستری حاوی پوستههای گرافیتی است و ممکن است این ساختار باعث ترک خوردن شود. میزان کربن آن از ۱.۸٪ تا ۴٪ وزنی و میزان سیلیکون آن ۱-۳٪ است.
لیست انواع چدن مقاوم در بازار
- چدن خاکستری
- چدن چکشخور
- چدن لکهدار
- چدن سختکاری شده
- چدن سفید
- چدن داکتیل
- چدن سرد شده
انواع فولاد مقاوم چیست؟
این نوع از قطعات آهن و کربن به همراه عناصر دیگر برای ایجاد خواص خاص تشکیل شده است و از نظر طبقه بندی در دو نوع موجود است که در زیر به آنها اشاره خواهم کرد:
- فولاد پرکربن: این فولاد درصد بالایی از کربن، تا حدود ۱.۵٪، دارد و در زمینه مهندسی، ساخت و ساز و ساختمانسازی استفاده میشود.
- آهن با سختی متوسط: حاوی حداکثر ۰.۵۰٪ کربن است و از طریق فرآیند گرمایشی فرآوری میشود.
انواع فولاد
سه نوع فولاد متناسب با نیازهای انسان تولید میشو. انواع فولادها در بخش های مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد. این بخش ها معمولا شامل صنایع گوناگون: ساختمان سازی، خودرو سازی و حتی تولید برخی از وسایل مورد استفاده در زندگی روزمره مردم است:
فولاد کربنی:
نوعی آهن جامد است که با مخلوط کردن آهن با درصدی از کربن ساخته میشود. ویژگی های مقاومتی و حتی ظاهری این فولاد با وجود انعطافپذیری و سهولت شکلدهی، تا حدودی به چدن نزدیک است. این فولاد بیشترین تولید را دارد، زیرا ۸۰ تا ۹۰ درصد از صنعت روزانه را مصرف این نوع فولاد تشکیل میدهد. از فولاد کربنی در ساخت بدنه خودرو و انواع کشتیهای جنگی استفاده میشود.
آلیاژهای فولاد چیست؟!
اکنون نوبت معرفی آلیاژ های فولادی است که از نظر مقاومت و کارایی دارای کاربردهای مختلف است. در اینجا برای ساخت آلیاژهای فولاد، یک یا چند عنصر به مخلوط آهن و کربن اضافه می گردد. این افزودنی ها ممکن است شامل نیکل، مس، منگنز یا کروم باشد و به فولاد؛ خواص و مزایای بیشتری میدهد و معمولا آن را قویتر و بادوامتر میکند.
فولاد ضد زنگ:
این رایجترین ( پرمصرف ترین ) نوع فولاد است؛ به طوریکه حتی در زندگی روزمره مردم نیز جای دارد. از فولاد ضد زنگ برای ساخت ابزار پزشکی، و همچنین برای تولید وسایل خانه و آشپزخانه مانند کارد و چنگال و قیچی استفاده میشود.
این فولاد با افزودن مقادیر زیادی نیکل یا کروم به آلیاژ آهن و کربن به عنوان یک فلز قوی، رایج و مقرون به صرفه ساخته میشود.
- فولاد ضد زنگ شامل مزیت هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی و همچنین واکنش با اکسیژن است.
- مهم ترین مزیت فولاد ضد زنگ این است که قابلیت تمیز شدن و شستشو با آب را دارد.
آهن فرفورژه
آهن فرفورژه یکی از انواع شناختهشده و پرکاربرد در ساختمان است. فرفورژه در واقع نوعی آهن فیبری است که از تودههای آهن با درجه خلوص بالا تولید میشود و معمولاً حاوی کمتر از ۰.۱٪ کربن و حدود ۱ تا ۲٪ سرباره است. آهن فرفورژه از طریق فرآیندهای پالایش و کار مکانیکی (مانند puddling) تولید میگردد و مقاومت آن برای استفاده در سازهها و اجزای غیر باربر ساختمان؛ کفایت میکند.
فرفورژه را میتوان به عنوان جایگزینی مناسب برای چوب و فلزات سنتی مانند چدن در صنعت ساختمان معرفی نمود که قبلاً در بخشهایی مانند نردهها، دربها، پنجرهها و المانهای تزئینی فلزی در ساختمانهای قدیمی کاربرد داشته است.
فولاد تقویت کننده ساختمانی
در این بخش به معرفی قویترین آهنآلاتی میپردازیم که در صنعت ساختمانسازی بیشتر استفاده میشود. به طور مثال میتوان از انواع میلگرد ساختمانی نام برد. میلگردها از نوعی فولاد قدرتمند و مقاوم در برابر نیروهای کششی و با مقاومت بالا از نظر تنش تسلیم و تنش کششی برای مسلحسازی بتن در سازههای بتنآرمه ساخته شده است.
میلگردها طوری ساخته شده که برای تقویت بتن قابل استفاده باشد. ساختار آلیاژی و وجود برجستگیها در میلگرد آجدار باعث شده تا دوام زیادی داشته باشد و تحت تأثیر عوامل مخرب؛ کمتر دچار آسیب و فرسودگی شود.
فولاد تقویت کننده اروپایی:
فولاد تقویت کننده اروپایی که عمدتاً از منگنز ساخته شده است؛ از نظر خمش، کم مقاومت ترین نوع فولاد تقویت کننده است. بنابراین، به طور کلی برای استفاده در مناطقی که در معرض پدیده های طبیعی مانند زلزله و پروژه هایی هستند که نیاز به یکپارچگی سازه ای زیادی دارند، توصیه نمی شود، اما از نظر هزینه بسیار کاربردی است.
آهن آلات گالوانیزه شده:
این نوع آهن چهل برابر مقاومتر در برابر خوردگی نسبت به آهن تقویتشده با کربن سیاه است و پوشش آن به سختی آسیب میبیند، که آن را در صدر فهرست قویترین انواع آهن قرار میدهد.
میلگردهای تقویتشده با فولاد ضد زنگ:
این میلگردها نوعی از میلگردهای تقویتشده از جنس فولاد ضد زنگ هستند و گرانترین میلگردهای تقویتشده موجود محسوب میشوند و در مقایسه با سایر انواع فولاد، بیشترین مقاومت در برابر خوردگی را تا ۱۵۰۰ درجه دارند.
فولاد تقویتکننده با پوشش اپوکسی:
که به عنوان فولاد تقویتکننده سبز نیز شناخته میشود، به دلیل مقاومت شدید در برابر رطوبت و خوردگی، میتواند در محیطهای دریایی، پلها یا سایر مکانهایی که میتوان از نمکهای یخزدا استفاده کرد، مورد استفاده قرار گیرد. این فولاد با استفاده از اسپری الکترواستاتیک اعمال میشود. پوشش اضافه شده، مقاومت در برابر خوردگی را در مقایسه با فولاد تقویتکننده سیاه، ۷۰ تا ۱۷۰۰ برابر افزایش میدهد.
رایجترین از انواع فولاد تقویتکننده
انواع بسیار دیگری از فولاد تقویتکننده وجود دارد که میتوانند در پروژههای مبتنی بر فولاد مورد استفاده قرار گیرند و برخی از مهمترین و بهترین این انواع عبارتند از:
فولاد پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه:
یک میله تقویت کننده بتن است که بسیار شبیه به الیاف کربن است و تنها عیب آن هزینه بالاتر آن در مقایسه با فولاد تقویت کننده با روکش اپوکسی است. با وجود سبک بودن، در برابر خوردگی و هوازدگی بسیار مقاوم است.
فولاد تقویتکننده توپر:
رایجترین نوع فولاد تقویتکننده، فولاد کربنی یا نوار سیاه است زیرا ارزان است، اما نسبت به سایر انواع فولاد تقویتکننده راحتتر دچار خوردگی میشود و این عیب آن است.
فولاد تقویتکننده بازالت:
این نوع فولاد از بازالت، یک سنگ آتشفشانی بیاثر، ساخته شده است که مزایای زیادی نسبت به فولاد تقویتکننده استاندارد دارد. همچنین در مقایسه با انواع مختلف فولاد تقویتکننده، بادوامتر است و همچنین رسانای گرما یا الکتریسیته نیست، رطوبت را جذب نمیکند و مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.
فولاد تقویتکننده رزوهدار:
به این نوع فولاد تقویتکننده جامبو نیز گفته میشود و دارای انتهای رزوهدار تکی یا دوتایی روی نوار است تا امکان استفاده از بستهای استاندارد UNC را فراهم کند و از محکم شدن همه عناصر در جای خود اطمینان حاصل شود.
