فولاد آلیاژ از شمشیرهای باستانی تا موشک های مدرن

یک شمشیر سامورایی تیز و تیز یا یک موشک در حال پرواز در اتمسفر را تصور کنید هر دو توانایی های فوق العاده خود را به یک ماده قابل توجه مدیون هستند: فلز آلیاژ.چه چیزی آهن معمولی را به این نیروگاه همه کاره تبدیل می کند که قادر به پاسخگویی به خواسته های شدید در صنایع مختلف است?

فولاد آلیاژ فقط فولاد نیست، این یک فیوژن مهندسی شده آهن با عناصر با دقت انتخاب شده است.سازندگان به طور چشمگیری خواص مکانیکی فلز را برای پاسخگویی به چالش های مهندسی خاص بهبود می بخشنداما دقیقاً چه چیزی این ماده را فوق العاده می کند؟

فولاد آلیاژ اساساً از فولاد استاندارد تشکیل شده است که با عناصر فلزی یا غیر فلزی اضافی تقویت شده است. این ماده به طور گسترده به دو گروه بر اساس محتوای افزودنی طبقه بندی می شود:

• از فولاد کم آلیاژ:حاوی کمتر از ۴.۰٪ عناصر آلیاژ (برخی از استانداردها این آستانه را به ۸.۰٪ افزایش می دهند)
• از فولاد فلزی:از حد ۴.۰ تا ۸.۰ درصد فراتر می رود

علیرغم استانداردهای طبقه بندی متفاوت، اکثر فولاد های آلیاژ صنعتی در دسته آلیاژ کم قرار می گیرند. مرز در میان مشخصات مختلف دانشگاهی و صنعتی مایع باقی می ماند.

در حالی که فولاد کربن پایه آهن را با کربن (0.1٪ - 1.0٪) به علاوه آلودگی های ردیابی ترکیب می کند ، فولاد های آلیاژی افزودنی های استراتژیک را شامل می شوند که مانند تقویت کننده های شیمیایی عمل می کنند. عوامل اصلی آلیاژ عبارتند از::

• منگنز (Mn):رایج ترین افزودنی، افزایش قدرت و سختی
• نیکل (Ni):افزایش سختی و مقاومت در برابر خوردگی، به ویژه در محیط های کریوجنیک
• کروم (Cr):حیاتی برای تولید فولاد ضد زنگ، بهبود مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش
• مولیبدن (Mo):افزایش قدرت، سختی و ثبات در دمای بالا در حالی که از رشد دانه جلوگیری می کند
• وانادیوم (V):ساختار دانه را بهبود می بخشد تا قدرت، سختی و مقاومت در برابر فرسایش را افزایش دهد
• سیلیکون (Si):سختي و انعطاف پذيري را در حال تغيير خواص مغناطيسي افزایش مي دهد
• بور (B):حتی در غلظت های کم تری هم قدرت سخت شدن رو به شدت افزایش میده

برنامه های کاربردی ویژه ممکن است شامل عناصر کمتر رایج مانند آلومینیوم، کوبالت، مس یا تیتانیوم برای دستیابی به ویژگی های عملکردی خاص باشد.

از طریق فرمولاسیون دقیق آلیاژ، تولید کنندگان می توانند فولاد را برای نمایش:

• قدرت افزودهبرای تحمل بار های بزرگتر
• سختی فوق العادهمقاوم به سایش و شکاف
• مقاومت بهبود یافتهبرای جذب انرژی بدون شکستن
• مقاومت خارق العاده در برابر فرسایشبرای زندگی طولانی مدت
• مقاومت در برابر خوردگیدر برابر تخریب محیط زیست
• سخت شدن کنترل شدهاز طریق درمان حرارتی
• ثبات حرارتیحفظ عملکرد در دمای بالا

عملکرد بهینه نیاز به درمان حرارتی دقیق دارد، یک "پروسس SPA" فلزی که ساختار داخلی فولاد را از طریق چرخه های گرم و خنک کننده کنترل شده بازسازی می کند.

تولید فولاد آلیاژ به قرن ها پیش برمی گردد، اگرچه روش های اولیه به فرمول های اختصاصی محافظت شده به جای اصول علمی تکیه می کردند.اين مواد برتر تا قرن نوزدهم براي کاربردهاي نخبگان مانند تسليحات استفاده مي شدند، زمانی که پیشرفت های شیمی روابط بین ترکیب و عملکرد را نشان داد. این دانش عصر مدرن تولید صنعتی فولاد آلیاژ را به وجود آورد.تولید انواع پیشرفته مانند فولاد ابزار و فولاد ضد زنگ.

فولاد های آلیاژ امروز در بخش های مختلف عملکردهای حیاتی را انجام می دهند:

• اجزای ساختاریدر پل ها، ساختمان ها و وسایل نقلیه
• ابزار برشو مُردهای صنعتی که نیاز به سختی شدید دارند
• تجهیزات مقاوم به خوردگیبرای پردازش شیمیایی و محیط های دریایی
• سیستم های دمای بالادر صنعت هوافضا و تولید برق
• کاربردهای الکترومغناطیسیاستفاده از خواص مغناطیسی آهن

انجمن مهندسان خودرو (SAE) طبقه بندی های استاندارد برای فولاد های آلیاژ کم رایج را حفظ می کند: