فولادهای کم آلیاژی ( Low-alloy steels ) گروهی از آلیاژهای آهنی و زیر مجموعه فولادها هستند که بدلیل وجود عناصر آلیاژی مانند نیکل ، کروم و مولیبدن دارای خواص بهتری بهتری نسبت به فولادهای ساده کربنی هستند .

                                                  برخی از کاربردها و اشکال این فولادها .

انواع فولادهای کم آلیاژی

دسته‌بندی این فولادها یا Low-alloy steel بر طبق استانداردهای SAE/AISI در جدول زیر ارائه شده است [۱] .

جدول – دسته‌بندی این فولادها بر طبق استانداردهای SAE/AISI

اثر عناصر آلیاژی بر فولادها

وجود هر عنصر آلیاژی در فولادها باعث تغییر خواص آن‌ها می‌شود. جدول زیر تاثیر عناصر آلیاژی مهم بر خواص نهایی فولادهای آلیاژی را نشان می‌دهد. این جدول هم برای فولادهای کم آلیاژی و هم فولادهای پر آلیاژی قابل استفاده است .

تاثیر انواع عناصر آلیاژی بر فولادها[۲]

خواص فولادهای کم آلیاژی

خواص برخی از این فولادها بطور مختصر در ادامه مطرح شده است.

این فولادها در تمام اشکل از جمله به شکل میله، صفحه و محصولات فورچ تولید می‌شوند . این فولادها معمولا عملیات حرارتی می‌شوند تا خواص مکانیکی ویژه بخصوص استحکام و چقرمگی بالا در آن‌ها حاصل شود. بعنوان مثال فولاد ۴۳۴۰ تحت عملیات حرارتی در دمای بین ۱۰۰۰-۹۵۰ درجه سانتی گراد حرارت دیده و بلافاصله در روغن کوئنچ می‌شود. این ترکیب مجددا در دمای بین ۶۵۰-۲۰۵ درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شود. استحکام تسلیم این فولاد ۷۴۵ مگاپاسکال است[۱].

فولادهای حاوی بور فولادهای کم آلیاژی هستند که مقدار بور در آن‌ها بین ۰/۰۰۳ تا ۰/۰۰۵ درصد است. بور یک عنصر سختی‌پذیر قوی است[۱].

فولادهای حاوی سرب گروهی دیگر از این فولادها هستند که شامل ۰/۱۵ تا ۰/۳۵ ۳۵/۰درصد سرب هستند . سرب موجود در این فولادها باعث افزایش قابلیت ماشینکاری می‌شوند. لازم به ذکر است که عنصر سرب به دلیل مضر بودن برای سلامتی انسان، کمتر مورد متوجه قرار می‌گیرد [۱] .

در ادامه ترکیب شیمیایی برخی از فولادهای کم آلیاژی در جدول زیر لیست شده است .

ترکیب شیمیایی برخی از فولادهای کم آلیاژی[۲]

کاربرد فولادهای کم آلیاژی

توضیحات مختصری در خصوص کاربرد برخی از این فولادها در ادامه بیان شده است .

فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا (HSLA) گروه مهمی از فولادهای کم آلیاژی هستند که کاربردهای گسترده‌ای در ساخت پل‌ها، سکوهای گاز طبیعی و نفت، بدنه کشتی، برج‌ها و تیرهای انتقال برق دارند. این فولادها همچنین در لوله‌های انتقال گاز با قطر بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند[۱].

فولادهای دو فازی گروه دیگری از فولادهای کم آلیاژی هستند که به وسیله‌ی خنک کردن سریع یک فولاد کربن متوسط شامل وانادیم یا مولیبدن، تولید می‌شوند. این فولاد در دیواره چرخ‌های اتومبیل و صفحات چرخ استفاده می‌شود. بدلیل ویژگی جذب انرژی، فولادهای دو فازی در موقعیت‌های مهم اتومبیل، برای ایمنی استفاده شده تا در صورت تصادف از سرنشینان محافظت کند[۱].

فولادهای تریپ نیز گروه دیگری از فولادهای کم آلیاژی است. این فولادها مشابه فولادهای دو فازی ویژگی جذب انرژی دارند و برای ایمنی در اتومیبل‌ها استفاده می‌شوند. این فولادها شامل درصد بالایی از آستنیت باقی‌مانده (۱۵-۱۰ درصد) هستند[۱].

فولادهای کم آلیاژی با عملکرد بالا نیز دسته‌ای از این فولادها هستند که در شرایط بحرانی استفاده می‌شوند. این فولادها در کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا و چقرمگی خوب دارند، کاربرد دارد[۱].

جوشکاری این فولادها

جوشکاری این فولادها با چالش‌های خاصی رو ‌به رو است. پیچیدگی قابلیت جوشکاری این فولادها به اندازه‌ی ترکیب و کاربردهای این فولاد است. برای انجام موفق یک فرآیند جوشکاری در این فولادهای ، به دانش کاملی در خصوص گرید‌های آن نیاز است. مثلا تعیین مواردی همچون لزوم فرآیند پیش گرم و پس گرم، دماها و PWHT ( بررسی ترک ناشی از عملیات حرارتی بعد از جوشکاری ) بایستی با دقت مورد بررسی قرار گیرد تا از تشکیل فازهای مضر در هنگام جوشکاری جلوگیری شود [۳] .

این فولادها به دلیل حضور عناصری مانند کروم ، نیکل ، مولیبدن خواص مکانیکی ، خوردگی و شمیایی و فیزیکی بهتری نسبت به فولادهای ساده کربنی دارند . این فولادها در صنایع مختلف نظامی، کشتیرانی، حفاری و غیره کاربرد دارند . فرآیند جوشکاری این فولادها بدلیل حضور عناصر مختلف در آن‌ها بسیار مشکل و پیچیده بوده و نیاز به دانش کامل در این زمینه دارد تا از ایجا عیوب احتمالی در جوش جلوگیری شود .

منابع

[۱]         Myer kutz, Handbook of Materials Selection. .

[۲]      کاویانی‌نژاد، فریدون, انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد- مکانیک- شیمی. موسسه آموزشی و تحقیقاتی صنایع دفاعی.

[۳]         R. Singh, Stresses, Shrinkage, and Distortion in Weldments. ۲۰۱۶.