عناصر تشکیل دهنده ورق استیل

مقدمه

ورق استیل به طیف گسترده ای از گریدهای فلزی اطلاق می شود که حاوی آلیاژی است که حداقل 10.5 درصد کروم با محتوای کربن کم دارد. عناصر دیگری نیز به این آلیاژ اضافه می شود تا هر کدام از گریدها دارای ویژگی های منحصر به فرد باشند.

ترکیب ورق استیل

ترکیبات شیمیایی برخی از ورق های استیل آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی و دوبلکس متداول وجود دارد که بر اساس استاندارد ASTM طبقه بندی می شوند. 

عناصر شیمیایی ورق استیل

عناصر شیمیایی مختلف موجود در ورق استیل نقش مهمی ایفا می کنند. هر یک از گریدهای مختلف ورق استیل حاوی عناصر آلیاژی مختلفی است که به خواص آن مانند مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و انعطاف پذیری کمک می کند. چندین عنصر مهم که در ورق استیل وجود دارد در زیر ذکر شده است:

کربن (C)

نقطه تسلیم و استحکام کششی با افزایش محتوای کربن افزایش می یابد، اما شکل‌پذیری و مقاومت به ضربه کاهش خواهد یافت. هنگامی که محتوای کربن بیش از 0.23٪ باشد، عملکرد جوش فولاد خوب نخواهد بود. محتوای کربن به طور کلی بیش از 0.20٪ نیست. محتوای کربن بالا همچنین می تواند بر مقاومت در برابر خوردگی فولاد تأثیر بگذارد و زنگ زدگی آن را آسان کند. علاوه بر این، کربن می تواند شکنندگی سرد و پیری فولاد را افزایش دهد، مانند ورق استیل 304 و L304.

سیلیکون (Si)

در فرآیند ساخت فولاد، سیلیکون به عنوان عامل کاهنده و اکسید کننده، حاوی 0.15 تا 0.30 درصد سیلیکون است. اگر محتوای سیلیکون بیش از 0.50-0.60٪ باشد، سیلیکون به طور قابل توجهی حد الاستیک، نقطه تسلیم و استحکام کششی را بهبود می بخشد، بنابراین به طور گسترده در فولاد فنری استفاده می شود.  با افزودن 1.0 تا 1.2 درصد سیلیکون در فولاد خنک شده و کوئنچ شده، استحکام را می توان 15 تا 20 درصد افزایش داد. ترکیبی از سیلیکون، مولیبدن، تنگستن و کروم در بهبود مقاومت به خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون تأثیر دارد. فولاد کم کربن حاوی سیلیکون 1 تا 4 درصد، با نفوذپذیری بالا، مورد استفاده در ورق فولاد سیلیکونی صنعت برق است. به طور کل وقتی محتوای سیلیکون افزایش می یابد، برای جوشکاری خوب نیست.

منگنز (Mn)

در فرآیند ساخت فولاد، منگنز عامل خوب و عامل گوگردزدایی است. محتوای منگنز در فولاد معمولی 0.30 تا 0.50 درصد است. اضافه کردن بیش از 0.70٪ منگنز به فولاد کربنی، نه تنها چقرمگی را افزایش می دهد و باعث افزایش استحکام و سختی می شود، همچنین فرآیند عملیات حرارتی و عملکرد پردازش حرارتی آنرا نیز بهبود می بخشد. با افزایش محتوای منگنز، مقاومت به خوردگی فولاد تضعیف شده و عملکرد جوشکاری کاهش می یابد. منگنز می تواند استحکام فولاد را بهبود بخشد.

فسفر (P)

به طور کلی، فسفر یک عنصر مضر در فولاد است و شکنندگی سرد فولاد را افزایش داده و منجر به بدتر شدن عملکرد جوش، کاهش شکل‌پذیری برای تأثیرگذاری بر عملکرد خمشی سرد می‌شود. معمولاً نیاز است که میزان فسفر در فولاد کمتر از 0.045٪ باشد.

گوگرد (S)

گوگرد در شرایط عادی نیز از عناصر مضر است. تولید گرما، کاهش شکل پذیری و چقرمگی ناشی از حضور گوگرد است. گوگرد بر روی عملکرد جوش نیز تاثیر منفی دارد و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد. بنابراین محتوای گوگرد کمتر از 0.055٪ است. گوگرد مورد نیاز فولاد با کیفیت بالا کمتر از 0.040 درصد است. افزودن 0.08تا 0.20٪ به فولاد می تواند ماشینکاری را بهبود بخشد که اغلب به عنوان فولاد برش آزاد نامیده می شود.

کروم (Cr)

کروم می تواند مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد، بنابراین یک عنصر آلیاژی مهم در ورق استیل است. در فولاد سازه ای و فولاد ابزار، کروم می تواند به طور قابل توجهی استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشد، اما در عین حال شکل پذیری و چقرمگی را کاهش دهد.

نیکل (Ni)

عنصر نیکل می تواند استحکام فولاد را بهبود بخشد و شکل پذیری و چقرمگی خوبی را حفظ کند. نیکل مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به اسید و قلیایی دارد و در دمای بالا قابلیت ضد زنگ و مقاومت در برابر حرارت خوبی دارد. از نیکل برای بهبود چقرمگی، به طوری که فولاد استحکام بالایی داشته باشد، اما همچنین برای حفظ شکل پذیری و چقرمگی خوب استفاده می گردد. نیکل می تواند مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی ضربه در دمای پایین را بهبود بخشد آلیاژهای مبتنی بر نیکل عملکرد حرارتی بالاتری دارند.

مولیبدن (Mo)

مولیبدن می تواند دانه را پالایش کرده و خواص کوئنچینگ و حرارتی را بهبود بخشد. در دمای بالا برای حفظ استحکام کافی و مقاومت در برابر خزش (طولانی مدت در دمای بالا تحت تنش، تغییر شکل، خزش گفته شده) خواص مکانیکی را می توان با افزودن مولیبدن در فولاد سازه ای بهبود بخشید.

تیتانیوم (Ti)

فولاد تیتانیوم یک عامل اکسید کننده قوی است که ساختار داخلی فولاد را متراکم کرده و دانه را ریز می کند و حساسیت پیری و شکنندگی سرما را کاهش می دهد. تیتانیوم باعث بهبود عملکرد جوشکاری شده و افزودن تیتانیوم مناسب به ورق های استیل آستنیتی است و از خوردگی بین دانه ای جلوگیری می کند.

مس (Cu)

مس می تواند استحکام و چقرمگی را به ویژه در عملکرد خوردگی جوی بهبود بخشد. نقطه ضعف مس این است که فولاد را مستعد ترک خوردگی در طول پردازش حرارتی کرده و محتوای مس بیش از 0.5٪ انعطاف پذیری را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. هنگامی که مقدار مس کمتر از 0.50٪ باشد، تأثیری بر خاصیت جوش ندارد.

نیتروژن (N)

نیتروژن می تواند استحکام فولاد را بهبود بخشد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی