فولاد ضد سایش ، خواص و کاربردها

فولاد ضد سایش صرفا برای ساییدگی شدید و نیمه شدید در نظر گرفته شده است. سایش هنگامی رخ می‌دهد که سطوح در طی یک دوره زمانی با یکدیگر تماس داشته باشند. برخی سایش‌ها عمدی می‌باشد مثل عملیات سند بلاست شن و ماسه، سنگ زنی و انفجار.

سایش اگر بدون آگاهی و ناخواسته صورت بگیرد منجر به خرابی قطعات می‌شود. بنابراین استفاده از مصالح و مواد مناسب برای اطمینان از اینکه ساییدگی سطح منجر به خرابی پیش بینی نشده در سازه و یا قطعات سازه‌ای نشود، مهم است.

جایگاه مصرفی فولاد

آلیاژهای آهن کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارد . از جمله پر مصرف‌ترین آنها فولاد است. با انجام تغییراتی در ترکیبات فولاد، این فلز مهم به سرمایه‌ای عظیم تبدیل می‌شود . که می‌توان استفاده از آن را در کاربری‌های مرتبط توسعه داد.

فولاد با محتوای کربن 2 درصدی پرکاربردترین ماده برای ساخت و ساز و صنایع در جهان است که برای تولید هر چیزی از سوزن دوخت تا ساخت تانکر نفتی استفاده می‌شود. در سال 2013 تولید فولاد خام در جهان حدود 1/6 میلیارد تن بود. دلیل اصلی محبوبیت فولاد هزینه نسبتا پایین ساخت، فراوانی دو ماده اولیه ( سنگ آهن و آهن قراضه ) و خواص مکانیکی زیاد آن می‌باشد.

راه‌ تغییر خواص فولاد

یکی از راه‌های تغییر خواص فولاد افزودن عناصر آلیاژی به غیر از کربن است این راهکار باعث ایجاد خصوصیاتی می‌شود که در فولاد ساده قابل دسترس نیست. تقریبا هر یک از 20 عنصر مورد استفاده در آلیاژ فولاد تاثیر متمایزی بر ریز ساختار، دما، میزان خنک شدن و میزان استحکام آن دارد. به عنوان مثال از اثرات مثبت آلیاژها در فولاد با مقاومت بالا می‌توان به قابلیت جوشکاری خوب اشاره کرد. همچنین تغییر این آلیاژها، در تولید فولاد مقاوم در برابر سایش کمک شایانی کرده است که در ادامه بیشتر به آن می‌پردازیم.

فولاد به طور کلی مقاومتی عالی در برابر سایش دارد . اما همه فولادها ویژگی یکسانی ندارند . انواع مختلفی از فولادها که برای جلوگیری از سایش تولید و مقاوم در برابر سایش باشند به آنها فولاد ضد سایش می گویند .

در ساخت و ساز، ترکیبات و درجه مواد فولادی که مورد استفاده قرار می‌گیرد تاثیر مستقیمی بر روی محصول نهایی دارد. از فولاد ضد سایش، ورق فولادی تولید می‌شود که بیشتر در صنعت کاربرد دارد. ورق فولادی ضد سایش نوعی ورق معمولی می‌باشد . که دارای کیفیت سخت‌‌تر و بهتری است . و در مقایسه با ورق فولادی سازه‌ای با مقاومت بالا، 4 برابر بیشتر دوام می‌آورد .

عوامل سخت‌تر شدن فولاد ضد سایش

این فولاد، فولاد مناسب ورق فولادی آلیاژی است که درصد کربن بالایی دارد. این محصول به دلیل آلیاژهای اضافه شده، شکل پذیر و مقاوم در برابر هوا می‌باشد و به علت وجود کربن سختی بالایی دارد. از این ورق در کاربری‌هایی استفاده می‌شود که ساییدگی و سایش دلیل اصلی خرابی باشد. قیمت این ورق بیشتر از ورق‌های معمولی است اما در طولانی مدت موجب صرفه اقتصادی در پروژه می‌شود. در ادامه راجب نحوه تولید و ساختار آن بیشتر گفته خواهد شد.

تولید فولاد ضد سایش

فولاد ضد سایش مشابه انواع دیگر فولاد از سنگ آهن، کربن و سایر عناصر آلیاژی ساخته شده است. سنگ آهن در کوره بلند ذوب می‌شود و مواد ناخالص را که ممکن است در سنگ وجود داشته باشد از بین می‌برند، در حین انجام این عملیات کربن و سایر عناصر آلیاژی اضافه می‌شود. فولاد ضد سایش دارای مقادیر اضافی کربن و آلیاژهایی مثل کروم و منگنز است.

مقادیر افزوده شده به فولاد باعث می‌شود که فولاد کمتر در معرض سایش قرار گیرد. موادی که از اکسیداسیون فولاد جلوگیری می‌کنند نیز در این مرحله به استخر مواد مذاب ریخته می‌شوند. سپس فولاد ضد سایش به سمت عملیات حرارتی روانه شده و آماده برش می‌شود.

ترکیبات شیمیایی فولاد ضد سایش

برای ساخت فولاد مد نظر با درصد آلیاژ متعادل همراه با کیفیت عالی به یک دستورالعمل مناسب نیاز است و در ادامه باید براساس عملیات حرارتی و شیمیایی مناسب قرار گرفته شود تا محصول به دست آمده بی نقص باشد، از شکل پذیری مناسبی برخوردار باشد، شکننده نباشد و در نهایت منجر به سخت شدن فولاد گردد.

ترکیب شیمیایی فولاد ضد سایش به نحوی است که آن را نسبت به انواع دیگر فولاد مقاوم‌تر می‌کند. آلیاژهای مختلفی وجود دارد که باعث افزایش مقاومت فولاد در برابر سایش می‌شود. کربن از تغییر شکل مومسان محصولات فولادی در برابر تنش برشی جلوگیری می‌کند و باعث افزایش سختی و مقاومت یک فولاد می‌شود.

 کربن اضافه شده به فولاد اجازه می‌دهد در هنگام گرم و سرد شدن ریزساختارهایی با سختی بیشتر ایجاد کند. جهت افزایش سختی فولاد ضد سایش عناصر و آلیاژهای دیگری نیز اضافه می‌شود. کروم و منگنز برای کاهش اثر منفی ناشی از سایش به ترکیب فولاد اضافه می‌گردد.

عملیات حرارتی فولاد ضد سایش

عملیات حرارتی عامل دیگری است که به مقاومت فولاد در برابر سایش کمک می‌کند. فولاد مقاوم در برابر سایش باید دارای ریزساختارهایی باشد که از سختی بالایی برخوردار باشند. این تا حدودی با افزودن عناصر آلیاژی مناسب محقق می‌شود اما به تنهایی برای اطمینان از تشکیل ریز ساختار مناسب، کافی نیست.

از این روی فولاد باید تحت گرمایش و فرآیند خنک سازی سریع قرار گیرد تا ریزساختارهایی مانند مارتنزیت و بینیت ایجاد شود که سختی بالا را به فولاد می‌دهد.جوشکاری یا گرم کردن فولاد مقاوم در برابر سایش با دقت زیاد انجام می‌شود زیرا اگر تا دمای بالا گرم شود ممکن است اثر بازپخت (آنیلینگ) روی فولاد داشته باشد و باعث شود مقداری از سختی و در نتیجه مقاومت در برابر سایش آن از بین برود.

چندین گرید و درجه بندی برای این محصول وجود دارد . که هر گرید معمولا با مقدار سختی برینل تولید می‌شود. برخلاف سایر فولادهایی که با در نظر گرفتن مقاومت کششی و سختی تولید می‌شوند. آزمایش سختی برینل با ایجاد یک فرورفتگی روی سطح انجام می‌شود و جزو متداول‌ترین روش‌های تشخیص سختی بر روی مواد است.

کاربرد فولاد ضد سایش

سختی یکی از مهم‌ترین عوامل برای افزایش مقاومت در برابر سایش است به همین علت بررسی سختی مواد اهمیت زیادی دارد. از این محصول در ساخت تجهیزات معدن، اتصالات ساختمانی، ساخت ماشین‌های سنگین مثل چرثقیل و لودر، ساخت وسایل شهربازی‌ها و ساخت سیستم‌های کانوایر (تسمه نقاله) استفاده می‌شود.

از فولاد ضد سایش در تولید ورق فولادی نیز استفاده می‌شود . که در بازار آهن ورق هاردوکس نامیده می‌شود . در گریدهای هاردوکس 400 و هاردوکس 450 تولید می‌شود.فولاد وسیله مناسبی برای مبارزه با سایش است . و طیف گسترده‌ای از گرید و ضخامت استاندارد آن ارائه شده است . که هر کدام دارای ویژگی‌های منحصر به فرد خود هستند.

انتخاب هر یک از این فولادها باعث بهبود عملکرد در مقابل سایش تجهیزات، افزایش طول عمر و افزایش بهره وری می‌شود. کربن نقش اساسی در ساخت این محصول ضد سایش دارد اما میزان بیش از حد آن باعث کاهش مقاومت کششی فولاد می‌شود و آن را به ماده‌ای شکننده و مستعد ترک خوردگی تبدیل می‌کند.در انتخاب نوع ورق فولادی میزان مقاومت در برابر سایش، سختی، شکل پذیری و در نهایت هزینه تاثیر گذار خواهد بود.

جمع بندی

با پیشرفت سازه‌ها و تلاش بشر برای مقاوم کردن آن‌ها، نیاز به محصولات و مصالح نوین و مستحکم بیش از پیش به چشم می‌خورد. فولاد ضد سایش جزو آن دسته محصولاتی است که برای جلوگیری از خرابی و هزینه‌های نهایی در سازه استفاده می‌شود .

این نوع فولاد از شمش آهن و سنگ آهن تولید می شود . دارای مقدار زیادی کربن و آلیاژهایی مانند منگنز، نیکل و کروم است . که باعث افزایش خاصیت استحکامی آن می‌شود.

گروه صنعتی فولاد کاران از سال ۱۳۷۰فعالیت خود را در زمینه‌ی تولید و تامین مقاطع مختلف فولادی و آهن, از قبیل میلگردهای فولادی و آلیاژی , میلگردهای ساختمانی, انواع مقاطع ترانسمیسیون , ورق‌های آلیاژی , ورق‌های روغنی و سیاه و گالوانیزه‌ی هفت الماس ,آغاز نموده است . تلاش مجموعه فولادکاران در این مدت در جهت رضایتمندی و تامین دقیق سفارشات معطوف بوده است.
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
آپارات: https://www.aparat.com/FuladKaran