فروآلیاژها به فولاد اضافه میشوند تا خواصی مانند استحکام کششی، شکل پذیری، خوردگی، خستگی و … را بهبود بخشند. در واقع فروآلیاژها به عنوان معمار خواص فولاد نقش آفرینی میکنند. کنترل دقیق میزان عناصر آلیاژی و نوع و کمیت این آلیاژها، عیار و کیفیت محصول نهایی فولادی را تعیین می کند. این نشان دهنده نقش ضروری آنها در ایجاد فولادهای ویژه است.
پیشنهاد محصول: فروسیلیسیم
کاربردهای انواع فروآلیاژ در صنعت
از کاربردهای فروآلیاژ در صنعت فولاد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بالا بردن خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد
- تغییر نقطۀ ذوب در صنایع ذوب فلزات
- تولید فولاد با درصدهای متفاوت کربن
- احیاکنندۀ عنصرهای فلزی در تهیۀ فولاد در مراحل اولیه
- بالا بردن خواص ضربه‌پذیری و استحکام در آلیاژهای فولاد
- تولید فلزهای غیرآهنی با خاصیت‌های جوش مختلف
- حذف اکسیژن در ساخت صنایع فولادی
- تغییر نقاط ذوب فلزات در صنایعی مانند ریخته‌گری
- بالا بردن مقاومت آلیاژهای مختلف فولاد برای زنگ‌زدگی یا خوردگی
انواع فروآلیاژ
فروتنگستن:
عنصر تنگستن به فریت زایی و کاربیدزایی در فولاد زبانزد است. این عنصر سختی پذيری را افزايش داده و كاربيدهای مقاوم در برابر سايش ايجاد می کند. تنگستن از کاهش سختی در درجه حرارت های بالا كه اتفاقی متداول در نوک ابزار است، جلوگيری می كند.
مقادیر کمی از تنگستن سختی پذیری آستنیت را به شدت افزایش می دهد و با تشکیل محلول جامد، فاز فریت را تا حد متوسطی افزایش می دهد. کاربرد اصلی فروتنگستن در توليد فولادهای ابزار و فولادهای پرآلياژی مقاوم در برابر حرارت است.
فرو منگنز:
مهمترین کاربرد منگنز در صنعت، تهیه آلیاژهای آهن، به عنوان ماده اساسی برای تولید چدن و فولاد می باشد. منگنز یک اکسیژن زداست. این عنصر با گوگرد ترکیب شده و تشکیل سولفید منگنز می دهد. بر همین اساس اثرات نامطلوب اکسید آهن را از بین می برد. وجود این عنصر در فولادهای خوش تراش بسیار مهم است، زیرا حد بحرانی شکنندگی را کاهش می دهد. منگنز سرعت خنک شدن بحرانی را نیز به شدت کم می کند، به همین دلیل سختی پذیری و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را افزایش می دهد. با اضافه نمودن منگنز تاثیرات مطلوبی در قابلیتهای آهنگری و جوشکاری فولاد بوجود می آید و بطور قابل ملاحظه ای عمق سختی فولادها را افزایش پیدا می کند. اگر سطح این نوع فولادها در معرض تنشهای ضربه ای قرار گیرد، به مقدار بسیار زیادی کارسخت خواهد شد، در حالیکه مغز فولاد چقرمگی اولیه خود را حفظ میکند، لذا این گروه از فولادها تحت تاثیر نیروهای ضربه ای (کارسختی)، مقاومت سایشی مطلوبی از خود نشان می دهند. با افزایش منگنز ضریب انبساط حرارتی افزایش یافته در حالیکه هدایت الکتریکی کاهش می یابد. منگنز باعث افزایش خاصیت فنری می شود.
منگنز بیشترین کاربرد را در تولید فولاد (فولادهای کربن دار، آلیاژ کم مقاومت، ضدزنگ ابزارآلات)، آلیاژهای غیرفولادی( آلیاژهای غیرآهنی، فروآلیاژها و چدن) دارد.
فروکروم:
این فروآلیاژ برای افزایش مقاومت به خوردگی در فولاد ضدزنگ و بهبود مقاومت به سایش مورد استفاده قرار می‌گیرد. کروم عنصر اصلی در فولادهای زنگ نزن است. دلیل اصلی افزودن کروم به ترکیب فولاد افزایش سختی پذیری فولاد، حفظ استحکام و سختی فولاد در شرایط کاری و دماهای بالا و افزایش مقاومت به خوردگی در محیط های اکسیدکننده است. کروم تمایل زیادی به ترکیب با کربن دارد، لذا ذرات کاربیدی همان کاربیدهای کمپلکس آهن-کروم هستد. کروم با اکسیژن ترکیب شده و ترکیب دیرگداز غیرفلزی اکسید کروم تشکیل می دهد، که نقش فیلم سطحی محافظ در سطح فولاد را بازی می کند. کروم فریت زای بسیار قوی است. در حدود ١۲% کروم در ترکیب فولاد باعث محدود شدن فاز آستنیت در ریزساختار می شود. با افزایش درصد کروم، مقاومت خوردگی فولاد زیاد می شود و همچنین در دماهای بالا مقاومت به اکسیداسیون آنها زیاد خواهد شد.
فرونیکل:
نیکل به عنوان عنصر آلیاژی در فولاد به همراه کروم استفاده می شود. نیکل عنصر آستنیت زا است و هیچگونه تاثیری در تشکیل کاربید و اکسید ندارد، به علت اینکه تمایل به ترکیب آن با کربن و اکسیژن کمتر از آهن است. نیکل سختی پذیری فولاد را افزایش می دهد. در فولادهای زنگ نزن آستنیتی حدودا ۷ تا ۲٠ درصد نیکل وجود دارد. در این فولادها برای خنثی کردن اثر فریت زایی کروم از نیکل بهره می گیرند. نیکل خودبخود باعث افزایش مقاومت خوردگی می شود. فرونیکل در درصدهای بالا باعث آستنیتی شدن فولادهای مقاوم در برابر مواد شیمیایی تا دماهای خیلی زیاد می شود.
این فروآلیاژ در صنعت تولید فولادهای ویژه و ضد زنگ و به عنوان مادۀ اصلی برای مقاومت در برابر گرما در ریخته گری استفاده می شود. سال هاست که فرونیکل به عنوان یک مادۀ خام در فولاد ضد زنگ به کار می رود و برای ایجاد درخشندگی در این فولادها و همچنین ایجاد مقاومت در برابر اسید و حرارت در ظروف خانگی و مصالح ساختمانی و شیمی استفاده می شود.
فرومولیبدن:
مولیبدن به طور معمول با عناصر دیگر آلیاژ می شود. در فولادهای کروم-نیکل دار و فولادهای منگنزدار سبب ریز دانگی می شود. و همچنین باعث بهبود قابلیت جوشکاری می شود و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را بالا می برد. با ازدیاد درصد مولیبدن جوش پذیری کاهش می یابد. و فاز کاربید را میسازد. در فولادهای تندبر، خواص برشکاری را بهبود می بخشد و مقاومت به خوردگی را بالا می برد.
در فولادهای ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. همچنین به دلیل ایجاد نیترور در برخی از فولاد های میکروآلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد.
فرو وانادیوم:
با افزودن وانادیم به فولادهای آلیاژی و فولادهای ابزار، سختی پذیری آنها افزایش یافته و کاربیدهای کمپلکس در ریزساختار تشکیل می شود.
اخیرا وانادیم به عنوان عنصر آلیاژی در فولادهای کربنی میکروآلیاژی استفاده می شود و تنها مقدار کمی از آن کافی است تا افزایش قابل توجهی در استحکام فولاد بدست آید.
این عنصر آلیاژی به دلیل خواص کاربید سازی و کوچک نمودن ریز ساختار به همراه نیوبیم و تیتانیوم در فولادهای میکرو آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد. در فولاد های میکرو آلیاژی عناصر آلیاژی بیشتر از ۲۵% نمی باشد. این عناصر به تنهایی و یا به صورت ترکیبی باعث به وجود آمدن نیترات کربن در ریز ساختار شده و مقاومت فولاد را بالا می برند.
فروتیتانیوم:
افزودن تیتانیوم به فولادها سبب کوچک نمودن ریز ساختار میشود، خاصیت ریزدانگی در تیتانیوم نسبت به وانادیوم بیشتر است. تیتانیوم به عنوان یک عنصر میکروآلیاژی در فولادهای میکروآلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد. در فولاد های ضد زنگ نیز برای از بین بردن اثر مخرب کاربید کروم مورد استفاده قرار می گیرد.
فروتیتانیوم نوعی فروآلیاژها در فولاد است که در ساختار خود حداقل 30 درصد تیتانیوم داشته باشد. معمولا محصولات فروتیتانیم به صورت کلوخه هایی بزرگ (عمدتا 25 کیلوگرمی) عرضه می شود که بعد از خردایش به ابعاد کوچکتر تبدیل می شوند. کاربرد اصلی فروتیتانیم در ساخت الکترودهای جوشکاری و تولید فولادهای ساختمانی سنگین است. همچنین تیتانیوم سبب کاهش اکسیداسیون می شود و در مواردی برای جداسازی فولادها و آلیاژهای درجه بالا نیز به کار می رود.
سخن آخر
به طور کلی، استفاده از فروآلیاژها در فولاد بهبودهای متعددی را در خواص مکانیکی، حرارتی، و مقاومتی آنها به همراه دارد که این امکان را فراهم میکند تا فولادها در کاربردهای گوناگون مانند صنایع خودروسازی، ساختمانی، و ابزارسازی مورد استفاده قرار گیرند.
شرکت راهکارگستران آرون متخصص در زمینه تولید و عرضه محصولات فروآلیاژی و ارائه خدمات مشاوره فنی مرتبط با این صنایع است. این شرکت ممکن است در زمینه تولید و فروش فولادهای خاص، آلومینیوم، مس، نیکل و سایر فروآلیاژها فعالیت داشته باشد. همچنین، ممکن است خدمات مهندسی مشاوره‌ای برای صنایع مرتبط با استفاده از این مواد را ارائه دهد، از جمله طراحی و تولید قطعات و تجهیزات خاص، مشاوره در زمینه انتخاب مواد مناسب برای کاربردهای خاص، و بهبود فرآیندهای تولید.