فولاد آلیاژی چیست؟

فولاد آلیاژی فولادی است که برای بهبود خواص مکانیکی آن با عناصر مختلف در مجموع بین 1.0 تا 50 درصد وزنی آلیاژ می شود.

نوع فولاد آلیاژی

فولادهای آلیاژی به دو گروه فولادهای کم آلیاژ و فولادهای پر آلیاژ تقسیم می شوند. تفاوت این دو مورد مناقشه است. اسمیت و هاشمی تفاوت را 4.0% تعریف می کنند، در حالی که Degarmo و همکاران آن را 8.0% تعریف می کنند. معمولا عبارت "فولاد آلیاژی" به فولادهای کم آلیاژ اشاره دارد.

به طور دقیق، هر فولادی یک آلیاژ است، اما به همه فولادها "فولادهای آلیاژی" نمی گویند. ساده ترین فولادها آهن (Fe) آلیاژ شده با کربن (C) (حدود 0.1٪ تا 1٪، بسته به نوع) هستند، به این ها فولادهای کربنی می گویند. با این حال، اصطلاح "فولاد آلیاژی" اصطلاح استانداردی است که به فولادهایی اطلاق می شود که عناصر آلیاژی دیگری علاوه بر کربن به عمد اضافه شده اند. آلیاژهای رایج عبارتند از منگنز (متداول ترین)، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم، سیلیکون و بور. آلیاژهای کم تر رایج عبارتند از آلومینیوم، کبالت، مس، سریم، نیوبیم، تیتانیوم، تنگستن، قلع، روی، سرب و زیرکونیوم.

موارد زیر طیف وسیعی از خواص بهبود یافته در فولادهای آلیاژی (در مقایسه با فولادهای کربنی) است:

• استحکام
• سختی
• چقرمگی
• مقاومت در برابر سایش
• مقاومت در برابر خوردگی
• سختی پذیری 
• سختی گرم

برای دستیابی به برخی از این خواص بهبود یافته، فلز ممکن است نیاز به عملیات حرارتی داشته باشد.

اگرچه فولادهای آلیاژی قرن ها است که ساخته شده اند، اما متالورژی آن ها تا زمانی که علم شیمی پیشرفته قرن نوزدهم ترکیبات آن ها را آشکار کرد، به خوبی شناخته نشده بود. فولادهای آلیاژی از زمان‌های قبل، تجملات گران ‌قیمتی بودند که بر اساس مدل «دستورالعمل‌های مخفی» ساخته می‌شدند و در ابزارهایی مانند چاقو و شمشیر نیز مورد استفاده قرار می گرفتند.

فولادهای آلیاژی مدرن عصر ماشین آلات به عنوان فولادهای ابزار بهبود یافته و فولادهای ضد زنگ جدید در دسترس هستند. امروزه فولادهای آلیاژی در طیف گسترده ای از کاربردها، از ابزارهای دستی روزمره و ظروف گرفته تا کاربردهای بسیار سخت مانند پره های توربین موتورهای جت و راکتورهای هسته ای، کاربرد دارند.

به دلیل خواص فرومغناطیسی آهن، برخی از آلیاژهای فولادی کاربردهای مهمی پیدا می کنند که پاسخ آن ها به مغناطیس بسیار مهم است، از جمله در موتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها.

عناصر آلیاژی برای دستیابی به خواص خاصی در ماده اضافه می شوند. عناصر آلیاژی می توانند ویژگی ها را تغییر داده و انعطاف پذیری، استحکام، شکل پذیری و سختی پذیری آن ها  را شخصی سازی کنند.

عناصر آلیاژی در درصدهای کم تر (کمتر از 5٪) برای افزایش استحکام یا سختی پذیری، یا در درصدهای بیشتر (بیش از 5٪) برای دستیابی به خواص ویژه، مانند مقاومت در برابر خوردگی یا پایداری شدید دمایی، اضافه می شوند.

منگنز، سیلیکون یا آلومینیوم در طول فرآیند فولادسازی برای حذف اکسیژن محلول، گوگرد و فسفر از مذاب اضافه می‌شوند. منگنز، سیلیکون، نیکل و مس برای افزایش استحکام با تشکیل محلول های جامد در فریت اضافه می شوند. کروم، وانادیم، مولیبدن و تنگستن با تشکیل کاربیدهای فاز دوم استحکام را افزایش می دهند. نیکل و مس مقاومت در برابر خوردگی را در مقادیر کم بهبود می بخشند. مولیبدن به مقاومت در برابر شکنندگی کمک می کند. زیرکونیوم، سریم و کلسیم با کنترل شکل آخال ها چقرمگی را افزایش می دهند. گوگرد (به شکل سولفید منگنز)، سرب، بیسموت، سلنیوم و تلوریم قابلیت ماشینکاری را افزایش می دهند.

برای اطلاعات بیشتر دیگر مقالات آذر فولاد امین را مطالعه کنید.