انواع فروآلیاژ خاصیت بسیار عالی در فولاد جهت استفاده در صنعت ساخت‌وساز به وجود آمده است، تنها توسط آهن و کربن صورت نگرفته است؛ آن چیزی که موجب شده است تا خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد و چدن، کارایی بسیار زیادی داشته باشد، عناصر آلیاژی هستند. این عناصر از فروآلیاژها تأمین می‌شوند. اما مفهوم فروآلیاژ چیست؟ مطلبی است که در ادامه قصد داریم به بررسی آن بپردازیم. پس اگر شما علاقه دارید مطالبی درباره تولید فروآلیاژ بدانید، بهتر است مطالعه ادامه این مطالب را از دست ندهید:
آشنایی با مفهوم فروآلیاژ
فروآلیاژ ماده‌ای است که از آهن همراه با تعداد دیگری از عناصر مانند کروم، آلومینیوم، سیلیس و… تشکیل شده است. این ماده را جهت ایجاد تغییرات دلخواه در خواص فولاد و برخی فلزات، به شکل آمیژان و مواد افزودنی مذاب به فلزات و فولادها می‌افزایند. فروسیلیسیم معروف‌ترین و پرکاربردترین فروآلیاژ است. این ماده مانند دیگر آلیاژها جهت تولید انواع آلیاژهای فلزی و غیرفلزی کاربرد دارد.
نحوه تولید فروآلیاژ
این مواد را با استفاده از سنگ‌های معدنی، فلزات غیر آهنی، زغال‌سنگ، زغال کک و سنگ‌آهن به دو صورت تولید می‌کنند که عبارت‌اند از:
-
کوره قوس الکتریکی
با رشد صنعت و به‌وجودآوردن ژنراتورها، تولید فروآلیاژها نیز صنعتی شده است. در این روش تولید، کوره‌های تولید این آلیاژ با نام کوره‌های قوس الکتریکی شناخته می‌شوند و زیر شارژی هستند. روش کوره قوس الکتریکی نسبت به روش کوره بلند مدرن‌تر و بهتر است. ازاین‌رو این روش بیشتر مورداستفاده قرار می‌گیرد و همواره در حال افزایش است. برخی از بزرگ‌ترین کشورهایی که در صنعت تولید فروآلیاژ فعالیت می‌کنند شامل روسیه، هند، آفریقای جنوبی، قزاقستان و چین می‌شوند.
-
کوره بلند
این روش قدیمی تر است و امروزه کمتر جهت تولید انواع فروآلیاژ مورداستفاده قرار می‌گیرد. با آغاز قرن بیستم میلادی استفاده از کوره بلند کاهش یافت اما هنوز هم برخی از این آلیاژها مانند فرو منگنز در کوره بلند تولید می‌گردد.
انواع فروآلیاژ
در این بخش به معرفی انواع مختلف این محصول خواهیم پرداخت، اما یک نکته مهم در تمامی این مواد این است که استفاده از فروآلیاژ، باتوجه‌به مورد مصرف آن‌ها متفاوت است. به‌طورکلی از انواع مختلف این ماده باتوجه‌به نوع محصول نهایی، استحکام و خواص آن‌ها استفاده می‌شود. برخی از انواع این مواد عبارت‌اند از:
-
فرو منگنز
فرو منگنز نوعی از این محصول است که از ترکیب آهن و منگنز حاصل می‌شود و حدود ۵۰ درصد آن را منگر تشکیل می‌دهد. این آلیاژ معمولاً جهت مقابله با تأثیر سولفور مورداستفاده قرار می‌گیرد. این ماده یک عامل اکسیژن‌زا در ترکیب است و با سولفور موجود در آن ترکیب می‌شود و می‌تواند موجب بهبود خاصیت و ویژگی محصول گردد. به‌کاربردن منگنز در ترکیب محصول، موجب افزایش سختی و مقاومت آن می‌شود. این عامل موجب می‌شود که این محصول جهت تولید فولاد و حتی برخی دیگر از آلیاژهای فلزی مناسب باشد.
-
فروسیلیس
فروسیلیس فروآلیاژی است که از ترکیب آهن و سیلیس با درصد متفاوتی از ۹۰ درصد به دست می‌آید. از این ماده در مواردی مانند استحکام بخشیدن به محصول، تنظیم نمودن، پروسه خنک‌کردن و محصول نهایی استفاده می‌شود.
-
فرو کروم
فرو کروم نوعی دیگری از فروآلیاژها است. این آلیاژ حاصل ترکیب آهن و کروم می‌باشد. معمولاً درصد کروم در این آلیاژ باتوجه‌به مصرف آن می‌تواند از ۵۰ الی ۷۰ درصد متفاوت باشد. بیشترین کاربرد فروکروم برای فولاد ضدزنگ است. به‌طورکلی میانگین کروم در فولادهای ضدزنگ حدود ۱۸ درصد است که در برخی مواقع، مقداری آلیاژ فروکروم به آن اضافه می‌شود. مانند فور منگنز، فروکروم نیز انواع کم‌کربن، کربن متوسط و پر کربن دارد. از فروکروم پرکربن برای محصولات بلبرینگ فولادی، در صنایع فروآلیاژ و فولاد سازی استفاده می‌شود. فرو کربن کم‌کربن یا با کربن متوسط نیز بیشتر در تولید فولاد های ضد زنگ و مقاوم به اسید مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
فرومولیبدن
این آلیاژ حاصل ترکیب آهن و مولیبدن است و در مواردی از آن استفاده می‌شود که نیازی به استحکام محصول نهایی نباشد. این محصول در تولید فولاد ضدزنگ مورداستفاده قرار می‌گیرد. این ماده در افزایش خاصیت مقاومت در مقابل خوردگی و سایش کاربرد دارد. همچنین از آن در وسیله‌های چدنی و ابزارهای فولادی با سرعت بالا استفاده می‌شود.
کاربرد انواع فروآلیاژ
همان‌طور که اشاره کردیم این آلیاژ می‌تواند خواص منحصربه‌فردی را در فولاد و چدن ایجاد کند. همچنین وظایف مهمی را در طول پروسه تولید بر عهده دارد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای فروآلیاژ شامل موارد زیر می‌شود:
-
اکسیژن‌زدایی
این ماده در فولاد به‌عنوان ضد آینده اکسیژن مورداستفاده قرار می‌گیرد. فولادسازی اکسیداسیونی است که در اثر آن آهن خام به فولاد تبدیل می‌شود. در این مرحله از ناخالصی‌های مزاحم در آهن مانند گوگرد، فسفر، کربن توسط اکسیژن و یا اکسیدهای آهن به اکسید مختص خود تبدیل می‌شوند. در نتیجه مقدار مشخصی از اکسیژن دست‌نخورده در آهن مذاب باقی خواهند ماند. این اکسیژن اضافی در فولاد، زمانی که قطعه نهایی در حال انجماد است، حفره‌های کوچکی را ایجاد می‌کند.
اما با ایجاد تمرکز تنش اثر منفی بر خواص مکانیکی بر جای می‌گذارند؛ بنابراین عمل اکسیژن‌زدایی باید پیش از پایان فرایند فولادسازی صورت گیرد. بهترین روش اکسیژن‌زدایی افزودن عناصری مانند آلومینیوم، سیلیسیم، منگنه و کرون است. این عناصر در مقایسه با آهن میل ترکیبی بیشتری با اکسیژن دارند. در نتیجه باید از موادی مانند فروکروم، سیلیسیوم، فرو سیلیس، کلسیم و آلومینیوم استفاده نمود.
-
جوانه‌زایی در ریخته‌گری
از آلیاژها می‌توان جهت ایجاد دگرگونی در شرایط انجماد آهن مذاب استفاده نمود. اگر این مواد آهن مذاب پیش از ریخته‌گری برخی از عناصر اضافه شوند، مانند هسته اولیه بلوری عمل خواهند کرد. به عبارتی موجب می‌شوند مرکز به‌آسانی شکل بگیرد و دانه‌های کریستالی در سراسر جرم آهن مذاب به‌صورت یکنواخت پراکنده شوند. در پایان این فرایند، سختی شمش‌های به‌دست‌آمده پس از انجماد افزایش و شکستگی آن‌ها نیز کاهش می‌یابد.
-
آلیاژسازی
با افزوده شدن این مواد به آهن مذاب، ترکیب شیمیایی فولاد تغییر می‌کند و فولادی با خواص متفاوت تهیه می‌شود. به فروآلیاژی که در چنین فرایندی کاربرد داشته باشد، آلیاژسازی می‌گویند. فرو منگنز با کربن متوسط یا کم، فروکروم و فرو وانادیوم از جمله مهم‌ترین آلیاژهای صنعتی محسوب می‌شوند. در صورت افزودن این مواد به فولاد مذاب، عناصر تشکیل‌دهنده آن‌ها موجب بهبودی خواص مکانیکی، حرارتی و فیزیکی قطعه نهایی می‌گردد.
-
دیگر کاربردهاز فروآلیاژ
می‌توان از برخی دیگر از این آلیاژها مانند فروکروم، فرو سیلیس و فرو سیلیکون منگنز به‌عنوان احیاکننده استفاده کرد. برخی دیگر از این آلیاژها را می‌توان در صنایع ذوب‌آهن غیر آهنی مانند صنایع مکانیکی مورداستفاده قرارداد.
سخن پایانی
تولید فولاد و آلیاژ به ماده‌ای به نام فروآلیاژ نیاز دارد. این ماده جهت ایجاد تغییرات موردنیاز در خواص فولاد و فلزات کاربرد دارد. از این نوع آلیاژ به دلیل ساختار ضعیف و شکننده‌اش نمی‌توان به‌تنهایی استفاده کرد. به همین دلیل آن را به فولاد ذوب شده می‌افزایند تا ترکیب حاصل شده از آن‌ها دارای خواص جدیدی باشد. برای تهیه بهترین فروآلیاژها و مواد شیمیایی و کربنی به راهکار گستران آرون مراجعه کنید.امیدواریم از مطالعه مطالب لذت برده باشید.