مقاله کامل فولاد چيست

فولاد چيست.
فولاد آلياژي است از آهن و كربن ماه اصلي فولاد آهن است. فلزي سفيد نقره اي و كم تنش كه ماليبل و داكتيل است و تقريبا نرم . اما كربن اين خصوصيبات را تغيير مي دهد. اضافه كردن مقدار خيلي جزئي از كربن به آهن آن را به فولاد تغيير مي دهد. آلياژي سخت و خشن و قوي و شكل پذير. بيشتر از ابزارها و تجهيزات ساختماني فولادي براي هزاران سال استفاده مي كرده است.
بشر اوليه بطوريكه مي دانيم و حتي كشف كرد كه گرم كردن ابزارهاي آهني در آتش كيفيت آن را بالاي برآنها را لخت و قابل خميدگي مي كند. و اگر زغال سنگ هم وجود داشته باشد. فلز حتي لخت تر از قبل از آتش بيرون مي آيد. عمليات حرارتي هزاران سال عمر دارد در حاليكه علم عمليات حرارتي عمري بيش از 100 سال ندارد. و اما عمليات حرارتي فلزات هم علم است و هم هنر. با كنترل زمان و درجه حرارت ما مي توانيم فولاد را سخت و شكننده سازيم مثل اين و يا نرم و قابل خميدگي مثل اين ما مي توانيم با عملياتمان به فولاد هر خصوصيتي كه مي خواهيم بدهيم . تفاوت زيادي بين فولادهاي كربني و آنچه كه ما به فولادهاي آلياژي فولادهاي زنگ نزن و فولادهاي ابزار است وجود دارد. اينها تماما انواع مختلفي از فولاد هستند موضوعات. پايه اي عمليات حرارتي ممكن است چيزهايي باشد مشابه آنها به صورت متفاوتي تحت عمليات حرارتي قرار مي گيرند. حال ما قصد مطالعه تنها يكي از فولادها را داريم. فولادهاي ساده كربني اين ساده
ترين نوع فولاد است. مخلوطي 2 عنصر پايه آهن و كربن براي توليد فولاد كربن در مقادير بسيار كمي اضافه مي شود چيزي كمتر از 1% اضافه كردن حدود 15/1 درصد كربن خواص فولاد به شكل عجيبي تغيير مي دهد.
سيستم كد بندي S/A
فولادهاي كربني بسته به مقدار كربن در درجات مختلفي موجود مي باشند. بنابراين انواع زيادي از فولادهاي موجود اند و تعدادي از سيستمها براي شناسايي انواع فولادهاي كربني براي شناسايي مواد و عناصري كه ممكن است با آنها آلياژ شوند به كار گرفته مي شوند.
سيستمي كه گسترده ترين استفاده را دارد سيستم شماره گداري S/ A مي باشد. S/ A آهن و فولاد آمريكا مي باشد. سيستم S/ A از 4 عدد و گاهي 5 مد ساخته شده است. اين اعداد هر دو فلز پايه و بيشتر اوقات درصد تقريبي عنصر اصلي در مخلوط را مشخص مي كند. در اين حالت 2 مداول نشانگر فلز پايه هستند ، 10 نشانگر فولاد كربني است. 10 همچنين نشاندهنده تعدادي عناصر گريز در فولاد هستند مثل توگرد ، فسفر ، منگنز ، سيلسيم كه همچنين ممكن است در مقادير كنترل شده اي باشندو اما تمامي تمركز پاي اين است كه IU نشانگر فولاد ساده كربني است كه از آهن و مقدار معيني كربن تشكيل شده است. 2 رقم باقيمانده در سيستم مصرف AU درصد كربن در فولاد را در 100 براي آن معين مي كند.
آنها با توجه به اين براي S/ A كه مي دانيم يك فولاد كربني است و 10 بيانگر اين است و 40 مقدار كربن در فولاد را مي گويد حتي 0.40 درصد و آن يعني مقدار خيلي اندكي اما همانطور كه خواهيم ديد مقدار خيلي اندكي از كربن تمامي چيزي است كه ، احتياج داريم براي ساختن فولادهاي بسيار متفاوتي و هر كدام با مشخصات مختلف فولاد كم كربن 1010 در شرايط نرم و براي كارهايي كه راكسيتيليه بالا احتياج است استفاده مي شود. فلزات ارزان براي درهاي اتونيل معمولا از فولا 1010 بهره مي گيرند. مقايسه فولاد متوسط كربن 1050 خيلي محكم است وقتي كه سخت سازي تمير شود. فولاد 1050 در بخشهاي ساختاري اتومبيل مانند اكسل و شافت و تورج هاي سنگين پر مصرف استفاده مي شود.
فولاد پر كربن 1080 مي توان سخت كاري و بعد از آن تمير يا شود براي رسيدن به استحكام خيلي بالا و اين فولادي است كه خيلي از فنرها براي آن ساخته شود مثل لخت خواب و فنر اتومبيل كاميون.
در محتواي كربن فولاد هم همچنين محدوديتهايي وجود دارد. فولادهاي كاربردي تا حدود 15% كربن دارند و بيشتر از %15 مقدار كربن اضافي در فولاد است. و آن را به سمت چدن مي برد. آلياژي با آهن بالا ، كربن ، سيليكيون چدن ها داراي خواص مختلفي هستند. معمولا به عنوان فولاد كربني شناخته نمي شوند. اگر ما مي توانستيم اتمهاي دوران يك قطعه فولاد را ببينيم ما چيزي شبيه اين را مي ديديم.
ميلياردها اتم آهن درون قطعه و احتمالا مقدار خيلي جزئي و اتمهاي كربن فولاد كربني هاي بيشترين مقدار استفاده در جدولهايي به وسيله درهاي S/ A ليت شده اند. اين مخلوط فلزي شيميايي آهن و كربن را نشان دهند. توجه داشته باشيد كه اين جدول و همچنين نشاندهنده در حد منيزيم در فولاد است. MN علامت شيميايي عنصر منيزيم مي باشد و C علامت شيميايي كربن تعدادي از اين عناصر اضافي از فولاد وجود دارند. ما آنها را يا عناصر باقيمانده مي ناميم. خيلي كوچكتر از آنكه در جدول تركيب شيميايي عنوان شوند.
با افعال عناصري مثل كردم ، نيكل موليبدن و كربن بعضي اوقات از طريق ضايعات به مذاب ، يا محصول ما مي رسند و نهايتا راهي به فولاد نهايي يا در مراحل نهايي مي يابد. و حتي اگرچه در جدول تركيبات شيميايي قرار نگرفته اند اين عناصر رسوبي مي توانند در فولاد كربني اختلاف ايجاد كنند. زمانيكه قصد اين عناصر اضافه شوند. به آنها عناصر آلياژي مي گوييم و زمانيكه مقداري اين عناصر به صورت كافي زياد شود فولا ديگر به عنوان فولاد كربني طبقه بندي نمي شود.
به عنوان عمليات حرارتي مي كنند ، خيلي مهم است كه ما با عناصر رسوبي و آلياژي آشنا شويم. چون آنها مي توانند نقش مهمي در خصوصيات فلز ايفا كنند. به عنوان مثال بعضي از درجات فولا به عنوان فولادهاي كربني درجه بندي مي شوند. اما در طبقه فولادهاي با قابليت ماشينكاري قرار مي گيرند. چون نسبتا داراي مقادير زيادي گوگرد هستند و كد
S/ A آنها سري 1100 است كه اغلب با 11 و 2 تا x نشان داده مي شود. ×× فولاد كربني با قابليت ماشينكاري با گوگرد و فسفر در S/ A به صورت ×× 12 طبقه بندي مي شود. بعضي اوقات مقدار كمي سرب هم براي خواص ماشينكاري به آن اضافه مي شود كه در اين صورت حرف L در بين رقم اول كد S/ A و 2 رقم آخر آن اضافه مي شود. پس 12l14 يك فولاد با قابليت ماشينكاري به علاوه فسفر و گوگرد خواهد بود. كه 12 مصرف آن است و مقدار كمي كه با L نمايش داده شده و 14/. كربن.
متغيير ديگر در فولاد كربني ، افزودن مقدار كمي از بور است و معمولا كمتر از 003/.% بور ممكن است به فولاد اضافه مي شود. اما حتي اين مقدار كم از بور و بعضي اوقات حتي كمتر از آن ، كاملا كافي است براي شامل شدن در كد S/ A.
10B21 يك فولاد كربني است با برد 21/.% كربن وقتي در كد AU ، B را مي بينيم ما مي دانيم كه عمليات حرارتي و كونيچ روي اين فولاد با همان كار در فولاد ساده كربني متفاوت خواهد بود.
خوب ، براي كد گذاري فولادهاي كربني خيلي زير گفتيم. حالا صورت مختصر سيستمهاي كد گذاري مورد استفاده براي شناسايي فلزات و آلياژها را سرور مي كنيم .و چيز مهم براي بخاطر داشتن اينها هستند كه در كد گذاري S/ A 2 رقم اول نشانه فلز پايه است كه 10 براي فولاد كربني است دو رقم آخر نشانه در مقدار كربن فولاد ضربدر در درصد مي باشد.
كريستالهاي فلزي
براي فهميدن اينكه طي عمليات حرارتي چه اتفاقاتي مي افتد ، بايد آنچه كه طي پروسه گرم كردن و سرد كردن روي فلز اتفاق مي افتد را به تصوير بكشيم. اين تغييرات اين مخلوط آهن و كربن ايجاد مي شوند. درون هر اتم جداگانه در مولكول اتفاق مي افتد. اتمهاي آهن براي شكل دادن كريستال آن در طراحي خيلي ساده چيده شده اند. تمامي فلزات ساختاري كريستالي دارند. كريستالهاي فلزي خيلي مشابه به شبكه سنگ و بقيه سنگهاي متنوع هستند.
اما براي ديدن ساختاري كريستالي دارند. كريستالهاي آهن ، ما بايد يك نمونه فلزي را بررسي كنيم و با ميكروسكوپ متالوژيكي سطح آن را ببينيم فلز را از سطح مقطع آن مي بريم و پرداخت مي كنيم اما به لايه اي صاف برسيم ، همچنين آنرا پوشش مي كنيم با اسيد اوج مي مي توانيم تا مرز دانه بين هر كريستال زير ميكروسكوپ كاملا واضح شود. هر كريستال جداگانه در نظر دانه ناميده مي شود. اندازه دانه ها متفير است چدن آنها هنگام بريده شدن در جهاتت مختلفي مي چرخند كم مي شود.
سايه بين دانه ها همچنين متفاوت است چون كريستال درجات مختلفي رشد مي كند. و نور را درجات و با زاويه هاي مختلف و با طول مهرج هاي مختلفي منعكس مي كنند. شكل آنها هم همچنين نامنظم ولي قاعده است چون آنها شكل گيري هم برخورد مي كرده اند.
زمانيكه ميكروسكوپ متالوژيكي يكي اختراع شد دانشمندان چيز زيادي درباره ساختار فلزات نمي دانستند. مرزهاي بين دانه هاي فولادهاي پر كربن به نظر مي رسيدند كه نقش چسب يا سيمان را ايفا مي كنند و كريستالها را كنار هم نگه مي دارند. آنها اين ماده جديد را سمنيت ناميدند و حالا ما مي دانيم كه سمنيت تركيبي از آهن و كربن است كه همچنين به عنوان كاربيد آهن شناخته مي شود كه حين سرد شدن فولاد شكل مي گيرد. فرمول شيميايي كابيت آهن Fe3 است.
هر دانه يا كريستال از يك فلز ، از ميلياردها اتم تشكيل شده براي ديدن اتمها نمونه نبايد بيش از 30 ميليون برابر بزرگ نمايي شود كه كار خيلي مشكلي است. پس ما بايد هر اتم آهن را و رسم كنيم و ساختار آنها را طي تغييرات دما در طول پروسه عمليات حرارتي به تصوير بكشيم اين شبكه كريستالي به هم پيوسته آهن داراي بزرگنمايي يك ميليون برابر است. اتمها بصورت فشرده بسته بندي شده اند ولي بصورت منظمي بسته بندي نشده اند. اتمهاي آهن دماي فلز در ساختاري بسيار مشخصي حل و چيده شده اند. دماي 1800 درجه كار نهايت تقريبا بيشترين دمايي است كه ما توانسته ايم فولاد كربني را در آن تحت عمليات حرارتي قرار دهيم .
در اين دما فلز هنوز جامد است اما اتمها هنوز براي شكل دادن يك طرح مشخص در كريستال در تحركند . اين چيدمان آهن را هر كدام از 8 گوشه مكعب نگه مي دارد و در هر سطح مكعب با اتمهاي آهن مي پوشانند. اين ساختار مكعب با سطوح مركز دار نام

فایل : 32 صفحه

فرمت : Word