فولاد

فولاد (steel)

فولاد

آلیاژ یا مخلوط آهن و حداکثر ۱.۷درصد کربن، و گاه با عناصر دیگری مانند منگنز، فسفر، گوگرد، و سیلیسیم. امریکا، روسیه، اوکراین، و ژاپن بزرگ‌ترین تولیدکنندگان فولاد جهان‌اند. فولاد مصارف بی‌شماری دارد، ازجمله برای کشتی‌سازی، اتومبیل‌سازی، ساخت اسکلتِ ساختمان‌های بلند، و همه نوع ماشین‌آلات. فولادی را که فقط حاوی مقدار اندکی از فلزات دیگر باشد، فولاد کربنی می‌نامند. مقاومت فولاد کربنی از آهن خالص بسیار بیشتر است و خواص آن، بسته به ترکیب شیمیایی، تغییر می‌کند. فولادهای آلیاژی حاوی مقدار بیشتری از فلزات دیگرند. فولادهای کم‌آلیاژ، کمتر از ۵ درصد عنصر آلیاژی دارند. مقدار عناصر آلیاژی فولادهای پرآلیاژ بیشتر است. فولادهای کم‌آلیاژِ حاوی حداکثر ۵ درصد سیلیسیم و مقدار نسبتاً اندکی کربن مقاومت الکتریکی بالایی دارند و برای ساخت ترانسفورماتورهای قدرت و هستۀ موتورها یا مولدها به‌کار می‌روند. فولاد زنگ‌نزن از انواع فولاد پرآلیاژ است و دست‌کم ۱۱ درصد کروم دارد. فولادهایی که حدود ۲۰ درصد تنگستن دارند، بسیار سخت‌اند و برای ساخت قلم‌های تندبُر به‌کار می‌روند. امروزه تقریباً ۵۰ درصد فولاد جهان از قراضه فرآوری می‌شود. فولاد را با افزودن مقداری کربن به آهن ورزیده یا با کاهش مقدار کربن چدن حاصل از کورۀ بلند تولید می‌کنند. مهم‌ترین فرآیند صنعتی برای تولید فولاد، فرآیند فولادسازی اکسیژنی قلیایی است که در آن، چدن خام مذاب و قراضۀ فولاد را در مخزنی با آستر دیرگداز از جنس آجرهای نسوز قلیایی بارگیری می‌کنند. سپس، با لوله‌ای که تا سطح فلز مذاب پایین می‌رود، اکسیژن خالص را با فشار زیاد به داخل مذاب می‌دمند. سطح فلز براثر دمش اکسیژن متلاطم می‌شود و ناخالصی‌های آن می‌سوزند. فرآیند اجاق‌ باز فرآیندی قدیمی‌تر است که در آن، چدن مذاب و سنگ آهک را در مخزنی کم‌عمق بارگیری می‌کنند. روی سطح فلز مذاب گاز یا نفت می‌سوزانند و ناخالصی‌های آن را اکسید می‌کنند. فولاد مرغوب را در کورۀ برقی می‌سازند. جریان الکتریکی شدیدی بین الکترودهای داخل کوره برقرار می‌شود و مخلوط آهن و فولاد قراضه را ذوب می‌کند. کیفیت فولاد تولیدی در این کوره را می‌شود به‌دقت کنترل کرد، زیرا دمای کوره کاملاً تنظیم می‌شود و سوخت خارجی مصرف نمی‌شود که فرآورده‌های جانبی آن فولاد را آلوده کند. از کوره‌های برقی برای تصفیۀ فولاد و تولید فولادهای بسیار خالص، مثلاً برای تولید فولاد مصرفی در صنایع پتروشیمی، استفاده می‌کنند. فولاد مذاب را به‌صورت شمش ریخته‌گری و سپس با چکش‌کاری گرم (آهنگری) یا با نوردکاری به ورق فولادی تبدیل می‌کنند. روش دیگر، استفاده از فرآیند ریخته‌گری پیوسته است که در آن، فولاد مذاب را در قالب ته‌بازی می‌ریزند که با آب خنک می‌شود. فولاد به‌صورت شمش یکپارچه از قالب بیرون کشیده می‌شود و آن را با طول مناسبِ جابه‌جا کردن، برای عملیات بعدی، برش می‌دهند.

 

---