فولاد های آلیاژی
آهن الات ساختمانی
فولاد آلیاژی VCN
فولاد vcn، در برابر گرما مقاوم بوده ، بنابراین، در ساخت قطعات و دستگاه‌هایی که در معرض بارهای کششی ، خمشی و پیچشی قرار دارند ، کاربرد دارد . از دیگر ویژگی‌های این فولاد به مقاومت بالا دربرابر شکست می‌توان اشاره کرد .
پر مصرف ترین فولاد آلیاژی VCN در سه دسته عمده تقسیم بندی می گردند .
VCN100 ، VCN150 ، VCN200
مشخصات میلگرد VCN 100
میلگرد آلیاژی VCN100 که با نام‌های SIQUAL 6511 و 30CrNiMo4 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد آلیاژی قابل عملیات حرارتی و کم آلیاژ شامل نیکل، کروم و مولیبدن است.
در مقایسه با فولاد 4140، این فولاد استحکام و چقرمگی بالاتر، مقاومت به خستگی خیلی خوب، مقاومت به سایش و مقاومت به خوردگی اتمسفری بالاتری دارد.
این فولاد آلیاژی یک فولاد ساختاری است که برای ساختار مهندسی جایی که چقرمگی و استحکام بالایی نیاز است، استفاده می‌شود.
این فولاد در ماشین‌آلات سنگین و بزرگ مثل شفت توربین، موتور توربوجت، بست‌ها و میل بادامک‌ها، میل‌لنگ و … به کارگرفته می‌شود.
همچنین فولاد آلیاژی VCN 100 می‌تواند برای دماهای عملیاتی بالای ℃400 در شفت روتور و تیغه‌ی توربین به کار رود. بعد از فرایند کوئنچ هم‌دما می‌توان از این فولاد در کاربردهایی که استحکام بسیار بالایی نیاز است، استفاده شود.
عملیات حرارتی میلگرد VCN100
در فرایند آنیل کردن این فولاد آلیاژی ابتدا به آرامی دمای فولاد را به محدوده‌ی ℃800 تا ℃850 رسانده و پس از نگه داشتن آن در یک مدت زمان کوتاه، فولاد را در کوره تا دمای ℃480 خنک می‌کنیم. مرحله‌ی بعدی خنک کردن در هوا انجام می‌شود.
سختی فولاد VCN100 بعد از فرایند آنیل به مقدار حداکثری 92 برینل می‌رسد . این فولاد آلیاژی سختی در محدوده‌ی HRc 18-20 دارد که در صورت نیاز به سختی بیشتر عملیات سخت‌سازی یا کوئنچ به وسیله‌ی کار سرد در محیط روغن انجام می‌شود.
همچنین با توجه به مقدار کربن فولاد VCN 100 امکان انجام فرایندهای سخت‌کاری سطحی به روش القایی، سمانتاسیون و نیتریداسیون وجود دارد.
فرایند بازپخت در این فولاد در محدوده‌ی دمایی ℃205 تا ℃649 انجام می‌شود به طوری که مقدار سختی بعد از این فرایند در محدوده‌ی HRc 18-25 قرار می‌گیرد. شایان ذکر است که این بازه‌ی دمایی نسبتاً زیاد مربوط به دستیابی به میزان استحکام موردنظر است.
فرایندها ی دیگر روی میلگرد VCN100
در فرایند فورجینگ، دما باید بین ℃1150 تا ℃1200 باشد . هرچه دمای پایانی فورجینگ کمتر باشد، اندازه دانه ریزتر می‌شود .
فرایند فورجینگ نباید زیر دمای ℃850 انجام شود . این فولاد دارای خواص فورجینگ خوبی است . اما زمانی که بعد از فرایند فورجینگ خنک کردن به طرز نادرستی انجام شود، ترک به آسانی اتفاق می‌افتد.
فولاد آلیاژی باید تا آنجایی که ممکن است به آرامی در هوای ملایم یا ماسه بعد از فورج خنک شود. جوشکاری VCN100 همچون VCN200 توسط فرایندهای جوشکاری ذوبی و مقاومتی انجام می‌شود.
ترکیب شیمیایی میلگرد VCN100
فولاد آلیاژی VCN100 در استاندارد DIN با کد 1.6511 شناخته می‌شود. ترکیب شیمیایی این فولاد آلیاژی در جدول زیر آورده شده است .
جدول ترکیب شیمیایی میلگرد VCN100
| کربن | سیلیسیم | منگنز | فسفر | گوگرد | کروم | مولیبدن | نیکل |
| 0/32 % تا 0/4 % | کمتر از 0/4 % | 0/5 % تا 0/8 % | کمتر از 0/035 % | کمتر از 0/035 % | 0/9 % تا 1/2 % | 0/15 % تا 0/3 % | 0/9 % تا 1/2 % |
مشخصات میلگرد VCN150
میلگرد آلیاژی VCN150 یک فولاد کم آلیاژ کربن متوسط است که بخاطر چقرمگی و استحکام آن در مقاطع تسبتاً بزرگ شناخته شده است .
به طور کلی استحکام فولاد آلیاژی VCN150 سخت شده و بازپخت شده در محدوده‌ی 930 تا 1080 مگاپاسگال گزارش شده است .
نمونه‌ی پیش‌سخت شده و بازپخت شده‌ی فولاد آلیاژی VCN150 می‌تواند به وسیله‌ی سخت کردن القایی و شعله‌ای و یا نیتریداسیون سختی سطحی بیشتری را کسب کند . فولاد VCN150 دارای مقاومت به ضربه و شوک خوب به علاوه‌ی مقاومت به خراش و سایش در شرایط سخت شده است .
خواص این فولاد در شرایط آنیل چکش‌خواری خوبی را ارائه داده به طوری که امکان شکل‌پذیری یا خم شدن را فراهم می‌کند. جوشکاری مقاومتی و ذوبی نیز با این فولاد آلیاژی امکان‌پذیر است .
این فولاد اغلب جایی استفاده می‌شود که فولادهای آلیاژی دیگر قابلیت سختی‌پذیری به منظور ارائه‌ی استحکام مورد نیاز را ندارند.
عملیات حرارتی فولاد VCN150
عملیات حرارتی‌های مختلفی بر روی این فولاد انجام می‌شود. برای مثال در فرایند تنش‌زدایی برای رهاسازی تنش‌های فولاد از پیش‌سخت شده، این فولاد تا دمای بین ℃500 تا ℃550 گرم می‌شود. گرما در محدوده دمایی ℃600 تا ℃650 تا زمانی که قطعه هم‌دما شود نگه داشته می‌شود. سپس به ازای هر 25 میلیمتر یک ساعت زمان برای غوطه وری درنظر گرفته می‌شود و نهایتاً در هوای ملایم خنک می‌شود.
یک فرایند آنیل کامل ممکن است در دمای ℃844 که به وسیله‌ی خنک شدن کنترل شده (کوره) در یک نرخی با سرعت کمتر از ℃10 در ساعت تا دمای ℃315 دنبال می‌شود، انجام گردد. از دمای ℃315 تا دمای محیط ممکن است آلیاژ در هوا خنک شود.
دمای بازپخت به میزان استحکام مدنظر بستگی دارد. برای استحکام‌های بین 260ksi-280ksi، فرایند در دمای ℃232 انجام می‌شود. برای استحکام‌های در محدوده‌ی125ksi-200ksi، این دما ℃510 است. بازپخت در این آلیاژ در محدوده‌ی استحکام 220ksi-260ksi منجر به افت مقاومت به ضربه خواهد شد .
این فرایند در محدوده دمایی ℃250 تا ℃450 نباید انجام شود زیرا منجر به تردی می‌شود. فولاد آلیاژی VCN150 تمپر و سخت شده با اعمال فرایند نیتریداسیون می‌تواند به سختی در حدود 60 راکول C برسد . دمای فولاد تا محدوده‌ی ℃500 تا ℃530 بالا رفته و سپس به مدت 10 تا 60 ساعت به منظور توسعه‌ی عمق سختی در این محدوده نگه داشته می‌شود.
به دنبال این فرایند یک خنک کردن آرام انجام می‌شود (بدون کوئنچ) تا مسئله‌ی اعوجاج کاهش یابد. سختی سطحی قابل دستیابی در این فرایند حدود 600 تا 650 ویکرز است.
فرایندهای دیگر روی فولاد VCN 150
ماشینکاری این فولاد آلیاژی بهتر است در شرایط آنیل یا نرمالیزه انجام شود. در شرایطی که استحکام بالای 200ksi یا بالاتر است، ماشینکاری تنها از 25% تا 10% آن آلیاژ در شرایط آنیل است. شایان ذکر است این فولاد آلیاژی قابلیت ماشینکاری به وسیله‌ی تمام روش‌های مرسوم را دارند.
جوشکاری فولاد VCN150 در شرایط سخت و بازپخت شده به علت خطر ترک‌خوردگی ناشی از کوئنچ نباید انجام شود. در صورت لزوم پیش‌گرمایش در محدوده دمایی ℃200 تا ℃300 باید انجام شده و در حین جوشکاری در این محدوده نگه داشته شود. بلافاصله بعد از جوشکاری فرایند تنش‌زدایی قبل از سخت‌سازی و بازپخت در محدوده دمایی ℃550 تا ℃650 باید انجام شود.
ترکیب شیمیایی فولاد VCN 150
فولاد آلیاژی VCN150 در استاندارد DIN با کد 1.6582 شناخته می‌شود. ترکیب شیمیایی این فولاد آلیاژی در جدول زیر آورده شده است .
جدول ترکیب شیمیایی میلگرد VCN 150
| کربن | منگنز | فسفر | گوگرد | سیلیسیم | نیکل | کروم | مولیبدن |
| 0/38 % تا 0/43 % | 0/6 % تا 0/8 % | 0/035 % | 04/0 % | 0/15 % تا 0/35 % | 1/65 % تا 2 % | 0/7 % تا 0/9 % | 0/2 % تا 0/3 % |
مشخصات میلگرد VCN 200
میلگرد آلیاژی VCN200 که به نام‌های SIQUAL 6580 و 30CrNiMo8 نیز شناخته می‌شود، یک آلیاژ قابل عملیات حرارتی و کم‌آلیاژ شامل نیکل، کروم و مولیبدن است.
این آلیاژ برای چقرمگی و قابلیت توسعه‌ی استحکام در شرایط عملیات حرارتی شده در حالی که استحکام خستگی خوب خود را حفظ می‌کند، شناخته شده است. VCN200 یک فولاد بازپخت و کوئنچ شده با قابلیت سختی‌پذیری و چقرمگی بالا است.
این فولاد دارای ماشینکاری گرم و سرد خوبی بوده و می‌تواند با مقادیر بالایی از مقاومت و چقرمگی بر روی مقاطع بزرگ جایی که یک یکنواختی سختی قابل‌توجه مورد نیاز است، کوئنچ و بازپخت شود. فولاد آلیاژی VCN200 به منظور بهبود مقاومت و استحکام خستگی خود، قابلیت نیتریده شدن دارد.
این فولاد برای ساخت شفت‌های بلند به منظور تحمل نیروی فشار بالا و قدرت انتقال نیروی بالا استفاده می‌شود. فولاد VCN200 معمولاً در مواردی که نیاز به آبکاری وجود نداشته باشد، به کار گرفته می‌شود. از کاربردهای این فولاد می‌توان به میلنگ، محورهای غیرمرکزی، قطعات دندانه دار، میل بادامک، شاسی خودرو و صفحه دیسک اشاره کرد.
عملیات حرارتی فولاد VCN 200
در این فولاد چهار نوع عملیات حرارتی انجام می‌شود : 1) آنیل نرم که در محدوده‌ی ℃650 تا ℃700 انجام شده و به آرامی سرد می‌شود. این فرایند یک سختی برینل حداکثری 248 را فراهم می‌آورد . 2) نرمالیزه کردن که در محدوده‌ی ℃850 تا ℃880 انجام می‌شود . 3) سخت کردن که در محدوده‌ی ℃830 تا ℃880 و به دنبال آن کوئنچ در روغن انجام می‌شود . 4) فرایند بازپخت که در محدوده‌ی ℃540 تا ℃680 انجام می‌شود .
فرایندهای دیگر روی فولاد VCN 200
از دیگر فرایندهایی که بر روی این فولاد آلیاژی انجام می‌شود می‌توان به فورجینگ اشاره کرد. دمای فورجینگ در این آلیاژ در محدوده ℃850 تا ℃1050 قرار دارد.
ماشینکاری این فولاد در شرایط آنیل یا نرمالیزه و شرایط بازپخت در بهترین حالت انجام شده و با اکثر روش‌های مرسوم ماشینکاری می‌شود. از آنجایی که VCN200 یک فولاد کم‌آلیاژ است، فرایندهای پوشش‌دهی به منظور ایجاد یک پوشش مقاوم به خوردگی باید لحاظ شوند.
این فولاد می‌تواند با جوشکاری ذوبی یا مقاومتی جوشکاری شود. قبل و بعد جوشکاری فرآیند های پیش‌گرمایش و پس‌گرمایش حتماً باید مدنظر گرفته شوند. این فولاد به دلیل این که چکش‌خواری خوبی دارد، می‌تواند در شرایط آنیل با روش‌های مرسوم کار سرد شود.
ترکیب شیمیایی فولاد VCN 200
فولاد آلیاژی VCN 200 در استاندارد DIN با کد 1.6580 شناخته می‌شود . ترکیب شیمیایی این فولاد آلیاژی در جدول زیر آورده شده است .
جدول ترکیب شیمیایی میلگرد VCN 200
| کربن | سیلیسیم | منگنز | فسفر | گوگرد | کروم | مولیبدن | نیکل |
| 0/26 % تا 0/34 % | حداکثر 0/4 % | 0/5 % تا 0/8 % | حداکثر 0/025 % | حداکثر 0/035 % | 1/8 % تا 2/2 % | 0/3 % تا 0/5 % | 1/8 % تا 2/2 % |
ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید:
اینستاگرام : https://www.instagram.com/folad_karan_tehran
فیسبوک: https://www.facebook.com/jamal.fazli.948
لینکدین: https://www.linkedin.com/in/jamal-fazli-65890a1b6
پینترست: https://nl.pinterest.com/fuladk
