تیرآهن، یکی از محصولات فولادی است که برای ساخت آن از آلیاژهای مختلفی استفاده می کنند که شامل: کربن، کروم، نیکل، منگنز و… می باشند. هر یک از انواع این آلیاژها موجب افزایش مقاومت و بهبود خواص مکانیکی تیرآهن می شوند. در واقع، هر کدام از آلیاژها خاصیت مکانیکی و شیمیایی را به تیرآهن اضافه کرده و بر قیمت و نوع کاربرد آن اثر می گذارند. این آلیاژها در زمان ساخت تیرآهن و هنگام ذوب و ریخته گری آن، به شمش اضافه می شوند. تیرآهن بر اساس نوع آلیاژ به دو نوع فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ تقسیم می شود. برای آشنایی بیشتر در رابطه با این آلیاژها در ادامه مطلب همراه ما باشید.
انواع تیرآهن براساس نوع آلیاژ کدامند؟
همواره آلیاژ از ترکیب یک یا چند عنصر فلزی یا غیرفلزی با یک فلز اصلی (فلز پایه)، ایجاد می شود. آلیاژهای فولادی، معمولا دارای فلز پایه و کربن بوده و سایر عناصر با کربن ترکیب می شوند. عناصر پرکاربرد در فولاد آلیاژی شامل: کروم، نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و… هستند که هر یک می توانند منجر به تغییر در خواص مکانیکی و فیزیکی شوند. تیرآهن تولید شده باید از استحکام و دوام بالایی برخوردار باشد و بتواند بارهای وارده را به سازه تحمل کند. دو نوع اصلی تیرآهن که از نظر آلیاژ با هم فرق دارند، شامل موارد زیر می باشند:
1. تیرآهن فولاد کربنی
یکی از پرطرفدارترین نوع تیرآهن ها، فولاد معمولی یا فولاد کربنی (Carbon steel)، است که دارای کربنی تقریبا ۰.۰۵ % تا ۲.۱ % درصدی می باشد. بر اساس استاندارد AISI در فرآیند تولید تیرآهن هرگز نباید «حداقل مقداری» برای عناصر کروم، کبالت، مولیبدن، نیکل، نیوبیوم، تیتانیوم، تنگستن، وانادیم، زیرکونیم تعیین گردد. علاوه بر این، حداقل میزان مس مشخص شده در ساخت تیرآهن فولاد کربنی نباید از ۰٫۴ درصد جرمی بیشتر شود. منگنز استفاده شده تقریبا ۱٫۶۵ درصد، سیلیکن ۰٫۶ درصد و مس نیز ۰٫۶ درصد می باشند. طبق استاندارد AISI، پیشوند «۱۰» نشان دهنده فولاد کربنی خالص می باشد که نشان دهنده درصد اسمی کربن در محصول است. به عنوان مثال، عبارت C1045 به این معنا است که فولاد کربنی با ۰.۴۵ درصد کربن و یا C1018 به معنی وجود ۰.۱۸ درصد کربن در ساختار فولاد تیرآهن می باشد. عنصر غالب در این نوع تیرآهن، کربن است و موجب شده تا تیرآهن از سختی و دوام بالایی برخوردار شود.
۲- تیرآهن آلیاژی
تیرآهن آلیاژی همان طور که از نامش مشخص است از فولاد آلیاژی (Alloy steel) به تولید رسیده و از آلیاژهای مختلفی برای ساخت آن استفاده می شود. پرکاربردترین آلیاژهای تیرآهن، فولاد ضدزنگ می باشد که به تیرآهن های ساخته شده از نورد گرم از جنس فولاد کربن دار با روکش گالوانیزه، تیرآهن آلیاژ ضد زنگ گفته می شود. استفاده از فولاد ضد زنگ در ساخت تیرآهن موجب می شود تا این محصول در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاومت زیادی داشته باشد. میزان کربن موجود در این تیرآهن کمتر از نوع قبلی است و علاوه بر کربن از عناصر دیگری از جمله: کروم، منگنز، سیلیسیوم، مولیبدن و نیکل و… نیز استفاده می شود.
انواع آلیاژ به کار رفته در ساخت تیرآهن کدامند؟
بیان کردیم که در ساخت انواع تیرآهن ها از آلیاژهای مختلفی استفاده می شود که تعدادی از مهم ترین آن ها شامل موارد زیر هستند:
• کربن (Carbon): مهم ترین عنصر به کار گرفته شده در ساخت تیرآهن، کربن است که به عنوان فلز پایه شناخته می شود. عنصر کربن، میزان سختی، کشش، مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی، سایش و ساییدگی را در فولاد تنظیم می نماید. لذا، زمانی که نیاز به جوشکاری در تیرآهن های ضد زنگ باشد، کربن کمی را در ساخت آن استفاده می کنند.
• کروم (chrome): عنصر دیگر مورد استفاده در ساخت تیرآهن، کروم است که استفاده از آن منجر به خاصیت ضد زنگ و ضد خوردگی می گردد. علاوه بر این، وجود عنصر کروم در تیرآهن سبب ایجاد لایه ای نازک و سطحی محافظ در تیرآهن می شود. لذا همواره، برای رسیدن به این خاصیت، میزان کروم را از ۱۰.۵ تا ۲۷ درصد در تولید تیرآهن، افزایش می دهند.
• نیکل (Nickel): نیکل نیز یکی دیگر از عناصر موجود در تیرآهن است که افزودن بیش از ۸۰ درصد نیکل به فولاد منجر به مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون شده است. علاوه بر این، ترکیب نیکل و کروم، باعث افزایش مقاومت تیرآهن در برابر گرما و خوردگی می گردد.
• منگنز (Manganese): منگنز از جمله عناصر تشکیل دهنده آستینت است و جایگزین بسیار خوبی برای نیکل است که در ساخت تیرآهن از آن استفاده می شود. نیکل، یکی از عناصر گران قیمت است که به همین خاطر برخی از تولیدکنندگان از منگنز استفاده می کنند. اضافه کردن منگنز به تیرآهن منجر به بهبود خواص مکانیکی، افزایش سختی و مقاومت در محصول می گردد.
• مس (Copper):مس نیز یکی از عناصر مورد استفاده در ساخت تیرآهن است که موجب می شود تا تیرآهن در برابر اسیدسولفوریک و آب دریا مقاومت کند. علاوه بر این عنصر مس، منجر به افزایش میزان مقاومت تیرآهن در برابر خوردگی و رطوبت می گردد.
• مولیبدن و نیتروژن (Nitrogen & Molybdenum):آلیاژ مولیبدن یکی از مهم ترین آلیاژهای موجود در تیرآهن است که باعث افزایش مقاومت در محیط هایی با دوز بالای گوگرد و کلر می شود. همچنین، عنصر نیتروژن نیز در صورت استفاده در ساخت تیرآهن، مقاومت آن را در برابر خوردگی، افزایش می دهد.
• تیتانیوم (Titanium): عنصر تیتانیوم، عنصری است که برای افزایش قابلیت جوش پذیری تیرآهن، مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین، تیتانیوم با ۰.۲۵ تا ۰.۶ درصد، باعث افزایش مقاومت تیرآهن در برابر خوردگی می شود.
• فسفر و گوگرد (Phosphorus and sulfur): فسفر و گوگرد نیز از جمله مهم ترین آلیاژها هستند که اغلب از آن ها در جهت بهبود خواص ماشین کاری استفاده می کنند. فسفر در فولاد ضد زنگ باعث افزایش استحکام تیرآهن شده اما، مقاومت آن را نیز در برابر ضربه کاهش می دهد.
• سیلیکون و نیوبیوم (Silicon Niobium and):سیلیکون، معمولا به عنوان یک عنصر اکسیدکننده در فرآیند ذوب فولاد و تولید تیرآهن های فولادی، استفاده می شود. نیوبیوم نیز به نوبه خود می تواند مقاومت تیرآهن را در برابر حرارت بالا افزایش دهد.
خلاصه مطلب
ما در این بخش از مطلب تلاش کردیم تا شما را با آلیاژهای به کار گرفته شده در ساخت تیرآهن آشنا کنیم. در فرآیند تولید تیرآهن، علاوه بر فولاد کربن از ترکیب عناصر دیگر نیز استفاده می کنند که شامل: کروم، منگنز، نیکل، مس، تیتانیوم و… می باشند. هر یک از این عناصر و آلیاژها سبب می شوند تا مقاومت تیرآهن در برابر خوردگی، زنگ زدگی، حرارت و… افزایش پیدا کند. اگر در این زمینه سوالی دارید و یا می خواهید از قیمت تیرآهن 14 یا سایر تیرآهن ها مطلع شوید، می توانید با همکاران ما در فولاد کو ارتباط برقرار کنید.