از پرکاربردترین فلزات در جهان باید به فولاد اشاره کرد که سالانه حجم زیادی از آن تولید شده و در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولادها انواع مختلفی دارند که از رایج‌ترین آنها میتوان به فولاد معمولی (کربن استیل) و استنلس استیل یا همان فولاد ضد زنگ اشاره کرد. برخی افراد تصور دارند که استیل و فولاد هر دو یک آلیاژ هستند و خواص مشترکی دارند. در صورتی که این مواد از نظر خصوصیات و حتی شکل ظاهری با هم متفاوت هستند. در ادامه به بررسی تفاوت استیل و فولاد پرداخته و با هر یک از آنها بیشتر آشنا خواهیم شد.
فولاد چیست؟
فولاد به آلیاژهای آهنی که در حدود 0.2 الی 2 درصد کربن دارند، گفته می‌شود. در واقع هر کدام از آلیاژهای آهن که از این مقدار کربن برخوردار هستند، در گروه فولادها قرار می‌گیرند. آلیاژهای آهن با بیش از 2 درصد کربن هم در گروه چدن قرار داده می‌شوند. فولادها به دسته‌های مختلفی قابل تقسیم هستند که یک دسته‌بندی رایج در این زمینه، تقسیم‌بندی آنها به فولاد معمولی کربنی و فولاد استنلس استیل است. در ادامه به بررسی هر یک از این فولادها پرداخته و با خصوصیات و مزایای آنها آشنا خواهیم شد.
آشنایی با فولاد معمولی یا فولاد کربنی
فولاد معمولی یا فولاد کربنی (Carbon steel)، یک آلیاژ آهن است که در حدود 0.2 الی 2 درصد کربن دارد و میزان عناصر آلیاژی در آن بسیار ناچیز است. با تغییر میزان درصد کربن و عناصر آلیاژی، خواص این فولاد قابل کنترل است. این فولادها در محیط‌های گوناگون به راحتی دچار اکسید می‌شوند. با این حال به خاطر استحکام کششی زیاد و همچنین قیمت مناسبی که دارند، در بسیاری از صنایع از جمله صنعت ساختمان‌سازی، خودروسازی، ساخت تجهیزات و سلاح‌های نظامی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. وجود کربن در این فولاد باعث شده تا جوشکاری آن نسبت به استنلس استیل راحت‌تر باشد.
در رابطه با فولادهای کربنی باید اشاره کنیم که این فولادها بر اساس نسبت درصد کربن به سه دسته قابل تقسیم هستند:
فولاد کم کربن یا Low-carbon steel
این فولاد از پرمصرفترین انواع فولاد کربنی است که از درصد کربن کمتر از 0.25 درصد برخوردار است. خصوصیتی که فولاد کم کربن دارد این است که نسبتا ضعیف، انعطاف‌پذیر و نرم است و به راحتی مورد جوش قرار می‌گیرد. قیمت فولاد کم کربن پایین بوده و در ماشین‌کاری و جوشکاری استفاده زیادی می‌شود. از فولاد کم کربن در ساخت بدنه خودرو، لوله‌ها، اجزای ساختمانی و پل‌ها استفاده زیادی می‌شود.
فولاد با کربن متوسط یا Medium-carbon steel
درصد کربن در این فولادها در حدود 0.25 الی 0.6 درصد و مقدار منگنز بین 0.6 الی 1.65 درصد است. این دسته از فولادها نسبت به نوع کم کربن از استحکام بیشتر و انعطاف‌پذیری کمتر برخوردار هستند. از مهمترین کاربردهای آن هم باید به خطوط راه آهن، چرخ‌های قطار، میل لنگ، چرخ دنده و قطعات ماشین آلاتی که به چقرمگی بالا نیاز دارند، اشاره کرد.
فولاد پرکربن یا High-carbon steel
دسته سوم سخت‌ترین و مستحکم‌ترین نوع فولاد کربنی است. این فولادها از کمترین میزان شکل‌پذیری و بیشترین میزان مقاومت در برابر سایش برخوردار هستند. درصد کربن موجود در آنها بین 0.6 الی 1.25 درصد و میزان منگنز در آنها بین 0.3 الی 0.9 درصد می‌باشد. از کاربردهای فولاد پرکربن باید به ساخت ابزارهای برش، فنرهای مستحکم و قالب‌سازی اشاره کرد.
مزایا و معایب فولاد کربنی چیست؟
در رابطه با مزایای استفاده از فولاد کربنی میتوان به استحکام خوب، مقاومت در برابر سایش و ضربه، قیمت مناسب، کاربری آسان و سازگار بودن با محیط زیست اشاره کرد. این دسته از فولادها کاربری آسانی دارند و دوام و مقاومت خوبی نسبت به عواملی چون ضربه و فشار دارند. در رابطه با معایب استفاده از فولاد کربنی هم باید اشاره شود که این فولادها شکل‌پذیری سخت‌تری دارند. به طوری که هر چقدر میزان کربن در آنها بیشتر می‌شود، کار کردن با آنها نیز دشوارتر می‌گردد. علاوه بر این فولادهای کربنی مستعد زنگ زدن و خوردگی هستند و در برخی از صنایع قابل استفاده نمی‌باشند.
آشنایی با فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل
فولاد ضد زنگ فولادی است که درصدی کروم و عناصر آلیاژی دیگر همچون نیکل به آن اضافه شده است. کروم موجود در این فولاد، سبب افزایش مقاومت آن نسبت به خوردگی شده است. به طوری که با قرارگیری فولاد در معرض اکسیژن، یک لایه محافظ اکسید کروم بر روی آن تشکیل شده که همچون یک مانع بین اکسیژن محیط و آهن فولاد عمل می‌نماید. برای همین است که به این دسته از فولادها، فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل گفته می‌شود. فولادهای ضد زنگ هم شامل انواع مختلفی هستند که در اینجا به بررسی آنها می‌پردازیم:
استیل آستنیتی
این فولاد از پرمصرفترین نوع فولاد ضد زنگ است که از استحکام تسلیم کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت برخوردار است. از آنجایی که خواص مکانیکی در آنها وجود ندارد، به فولاد نگیر هم مشهور هستند. از این فولادهای ضد زنگ در تولید بسیاری از لوازم خانگی، لوله‌کشی صنعتی، ظروف و ساختمان‌سازی استفاده می‌شود. استیل آستنیتی بیشترین میزان تولید در خانواده استنلس استیل را دارد و حدود دو سوم کل تولیدات آن را شامل می‌شود. از پرکاربردترین فولادهای آستنیتی هم میتوان به گریدهای 304، 310 و 316 اشاره کرد.
استیل فریتی
این دسته از فولادهای استنلس استیل، عموما فاقد نیکل هستند. میزان مقاومت آنها در برابر خوردگی، ترک خوردگی و همچنین حرارت مناسب است و بیشتر در صنایعی چون دیگ بخار، تولید لوازمی چون ماشین لباسشویی و معماری داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از پرکاربردترین گریدهای استیل فریتی هم میتوان به گرید 409، 430 و 439 اشاره کرد. از آنجایی که در این فولادها خواص مغناطیسی وجود دارد، با عنوان فولاد بگیر نیز شناخته می‌شوند.
استیل مارتنزیتی
مقدار کروم در این دسته از استنلس استیل‌ها نسبت به سایر موارد کمتر است. وجود کروم کمتر در استیل مارتنزیتی باعث شده تا مقاومت کمتری نسبت به خوردگی داشته باشد. این فولادها هم از خواص مغناطیسی برخوردار هستند و در گروه فولادهای بگیر قرار می‌گیرند. از دیگر خصوصیات استیل مارتنزیتی باید به سخت و مستحکم بودن اشاره کرد. برای همین از آنها در تولید چاقو و تیغه‌های توربین استفاده زیادی می‌شود. گریدهای 410 و 420 از پرکاربردترین گریدهای فولاد استیل مارتنزیتی هستند.
استیل داپلکس
ساختار استیل داپلکس، شامل دو فاز آستنیت و فریت است که همین موضوع آنها را بسیار مستحکم و انعطاف‌پذیر کرده است. این دسته از استنلس استیل‌ها نسبت به فولاد آستنیتی، از استحکام تسلیم دو برابر برخوردار هستند و در صنایعی چون کشتی‌سازی، کاغذسازی و پتروشیمی بیشترین کاربرد را دارند. گریدهای S31803 و S32205 از پرکاربردترین گریدهای فولاد داپلکس محسوب می‌شوند.
استیل رسوب سخت شده
مقاومت به خوردگی این فولاد همچون فولاد آستنیتی است. با این حال استیل رسوب سخت شده از استحکام بالاتری برخوردار است. دلیل آن هم اضافه شدن عناصر آلیاژی خاص مانند مس، آلومینیوم و نیوبیم است. از پرکاربردترین گریدهای این گروه هم میتوان به گریدهای 630 و 631 اشاره کرد.
مزایا و معایب استفاده از استنلس استیل چیست؟
در رابطه با مزایای استیل میتوان به مقاومت بالا در برابر انواع خوردگی و درجه حرارت بالا و پایین اشاره کرد. این ماده از دوام بالایی برخوردار است و ظاهر تمیز و زیبایی دارد. عدم نیاز به نگهداری و همچنین سازگار بودن با محیط زیست از دیگر مزایای آن است. در رابطه با معایب استیل هم باید به قیمت بالا و نیاز به ماشین‌آلات و تکنیک‌های خاص برای کار اشاره کرد.
بررسی تفاوت‌های موجود میان استیل و فولاد
از تفاوت‌های مهم بین فولاد معمولی و استنلس استیل میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- تفاوت ظاهری: فولاد معمولی و استنلس استیل از نظر ظاهری با هم تفاوت دارند. فولاد معمولی از سطح مات برخوردار است. در صورتی که استنلس استیل به خاطر وجود کروم، از سطح براق و درخشنده‌ای برخوردار می‌باشد.
- تفاوت ساختار و ترکیبات شیمیایی: فولاد معمولی و استنلس استیل از نظر ترکیبات شیمیایی هم با یکدیگر تفاوت دارند. در فولادهای معمولی کربن اصلی‌ترین عنصر آلیاژی است. این در حالی است که در استنلس استیل آلیاژهای دیگری همچون کروم تاثیر زیادی بر روی خواص آن گذاشته‌اند و سبب ضد زنگ شدن آن شده‌اند. برای همین فولادهای معمولی به دلیل عدم وجود کروم دچار اکسید و زنگ‌زدگی می‌شوند.
- تفاوت در خواص و ویژگی‌های ساختاری: استنلس استیل در مقایسه با فولاد معمولی شکنندگی بیشتری دارد. همچنین چکش‌خواری آن کمتر بوده و از فولاد معمولی سخت‌تر است. از آنجایی که فولادهای ضد زنگ در برابر اکسید و خوردگی مقاومت بیشتری دارند، قیمتشان هم نسبت به نوع معمولی بالاتر است. با این حال با افزایش کربن میتوان خواص مکانیکی فولاد کربن را بهبود بخشید و از آن در صنایع بیشتری استفاده کرد.
جمع بندی
در این مطلب با دو دسته از فولادهای پرکاربرد یعنی فولاد معمولی و استنلس استیل آشنا شدیم و به تفاوت‌های موجود میان آنها پی بردیم. مهمترین تفاوت فولاد و استیل در شکل ظاهری، ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی است که در متن به طور کامل به آنها اشاره کردیم. جهت تهیه انواع ورق استیل و فولاد میتوانید با شرکت بازرگانی پاشا جوش صنعت در تماس باشید و آن را در مقدار مورد نیاز خود خریداری نمایید.
