به منظور افزایش وضوح تصاویر بر روی آنها کلیک نمایید

انواع فولاد و چدن

  طبقه بندی فولادها بر اساس استاندارد AISI-SAE

توجه: از سمت چپ رقم اول نشان دهنده کلاس اصلی فولاد است(عدد ۱ برای فولادهای کربنی و اعداد ۲ تا ۹ برای فولادهای آلیاژی)، رقم دوم دلالت بر کلاس فرعی فولاد و تغییرات ایجاد شده در آن دارد( عدد ۰: فولاد کربنی ساده بدون هرگونه تغییر، عدد ۱: افزایش گوگرد، عدد ۲: افزایش گوگرد و فسفر و عدد ۵: بدون افزایش گوگرد و Mn بیش از ۱% وزنی. رقم سوم و چهارم درصد وزنی کربن در فولاد ضربدر ۰/۰۱ را نشان می دهند.

فولادهای آلیاژی شامل فولادهای کم آلیاژ (با حدود ۸% عناصر آلیاژی) و پر آلیاژ (با بیش از ۸% عناصر آلیاژی) به صورت زیر نامگذاری می شوند:

رقم اول نشان دهنده کلاس اصلی فولاد به صورت زیر است:

۲: فولادهای نیکلی   ۳: فولادهای نیکل- کروم   ۴: فولادهای مولیبدنی   ۵: فولادهای کروم دار   ۶: فولادهای کروم- وانادیم   ۷: فولادهای کروم- تنگستن   ۹: فولادهای سیلیکون- منگنز

رقم دوم نشان دهنده غلظت عنصر آلیاژی اصلی بر حسب درصد وزنی و دو رقم آخر بیانگر درصد وزنی کربن در فولاد ضربدر ۰/۰۱ است.

فولادهای کربنی- فولادهای خوش تراش(سولفوردار- سولفوردار و فسفردار)

تذکر: مس می تواند جزو عناصر فولاد باشد.

++: در صورت نیاز به اضافه کردن سرب رصد وزنی Pb از ۰/۱۵ تا ۰/۳۵ مجاز می باشد. در این حالت بین رقم دوم و سوم حرف L اضافه می گردد.

فولادهای کربنی- فولادهای خوش تراش(بدون سولفور)

تذکر: مس می تواند جزو عناصر فولاد باشد.

++: در صورت نیاز به اضافه کردن سرب رصد وزنی Pb از ۰/۱۵ تا ۰/۳۵ مجاز می باشد. در این حالت بین رقم دوم و سوم حرف L اضافه می گردد.

 فولادهای آلیاژی

توجه: مقادیر جزئی از عناصر معینی که ذکر نگردیده نیز ممکن موجود باشند.

تذکر: عناصر اتفاقی با مقادیر(L(0.35 Cu, 0.25 Ni, 0.20 Cr and 0.06 Mo قابل پذیرش می باشد.

++: فولاد مخصوص کوره های الکتریکی

دسته بندی فولادها بر اساس کاربرد آنها

   فولادهای زنگ نزن

     سری ۲xx: فولادهای آستنیتی کروم- نیکل- منگنز دار

     سری ۳xx: فولادهای آستنیتی کروم- نیکل دار

     سری ۴xx: فولادهای مارتنزیتی و فریتی کروم دار

     سری ۵xx: فولادهای مارتنزیتی کم کروم

   فولادهای ابزار و قالب

     از یک حرف و یک عدد تشکیل شده است. حرف مزبور بصورت زیر تعریف می گردد:

     W: فولادهای ابزار کربنی ساده سخت کاری شده در محیط آب

     O: فولادهای آلیاژی کارسرد شده سخت کاری شده در محیط روغن

     A: فولادهای آلیاژی کارسرد شده سخت کاری شده در محیط هوا

     D: فولادهای آلیاژی کارسرد شده سخت کاری نفوذی شده (Diffused hardening)

    S: فولادهای ابزار کم کربن مقاوم به شوک

     T: فولادهای ابزار تند بر تنگستنی

     M: فولادهای ابزار تند بر مولیبدنی

     H: فولادهای ابزار کارگرم شده

     P: فولادهای ابزار مخصوص قالب های تزریق پلاستیک

سیستم نامگذاری فولادها بر اساس استاندارد DIN

• فولادهای غیر آلیاژی

فولادهای غیر آلیاژی دارای یکسری عناصر همراه هستند که مقدار آنها از مقادیر اعلام شده ذیل هیچگاه بالاتر نمی رود.  این عناصر همراه از طریق ذوب مواد اولیه وارد فولاد می شوند.

این فولادهای غیر آلیاژی  به دو دسته تقسیم می شوند، این تقسیم بندی بر اساس اینکه آیا برای این فولاد عملیات حرارتی در نظر گرفته شده است یا نه انجام می شود.

دسته اول:

فولادهای ساختمانی که توسط علامت St نشان داده می شود. بعد از این علامت عددی دو رقمی می آید که حداقل استحکام کششی را نشان می دهد.  بر اساس این استاندارد گاهی اوقات نحوه تولید و همچنین موارد خاص توسط حروفی که در ابتدای St آورده می شوند مشخص می گردد.  این دسته برای عملیات حرارتی در نظر گرفته نشده اند.

دسته دوم:

فولادهای با کیفیت بالاتر هستند که برای عملیات حرارتی در نظر گرفته شده اند.  در این فولادها از حرف C به عنوان مشخصه استفاده می شود. بعد از حرف C متوسط درصد کربن به صورت صد برابر ارائه شده است.

جهت تمایز فولادهای غیر آلیاژی و مشخص نمودن ویژگی خاصی در آنها، بعد از علامت C حروف زیر با معانی معینی می آید:

f: فولاد سخت کاری شده شعله ای یا القایی، مثلاً Cf53

k: فولاد نجیب با مقدار پائین فسفر و گوگرد، مثلاً Ck15

m:  فولاد نجیب با محدوده معینی  از گوگرد- نه فقط حد مجاز بالا- ، مثلاً Cm35

q: فولاد کربوره و بهسازی جهت کله زنی سرد (Cold Heading) ، مثلاً Cq35

گاهی اوقات بعد از عدد مشخصه مقدار کربن، حروف مشخصه زیر نیز می آید:

W: کیفیت فولاد ابزار، مثلاً C110W

W1: فولاد ابزار با کیفیت درجه اول، مثلاً C80W1

W2: فولاد ابزار با کیفیت درجه دوم، مثلاً C80W2

به عنوان مثال:

در این استاندارد آلمانی از حروف زیر جهت مشخص نمودن روش تولید استفاده می شود:

B: فولاد بسمر

E: فولاد الکتریکی

M: فولاد زیمنس

R: فولاد آرام

T: فولاد توماس

U: فولاد نا آرام

گاهی اوقات بعد از ترکیب شیمیایی نوع عملیات انجام گرفته بر روی فولاد نیز بیان می شود.  به عنوان مثال اگر بر روی فولاد عملیات حرارتی های زیر انجام شده باشد از حروف اختصاری زیر استفاده می شود:

V: برای فولاد عملیات حرارتی شده

N: برای فولاد نرماله شده

H: برای فولاد سخت شده

K: برای فولاد تغییر شکل سرد داده شده

پس به طور خلاصه می توان گفت ابتدا روش تولید، سپس آنالیز شیمیایی و در نهایت نوع عملیات حرارتی انجام گرفته ذکر می شود.

به عنوان مثال C35V70 فولادی است با ۳۵ /۰درصد کربن که عملیات حرارتی شده و میانگین استحکام کششی آن MPa 700 می باشد.

•  فولادهای آلیاژی:

   فولادهای آلیاژی فقط بر اساس ترکیب شیمیایی نامگذاری می شوند.  این روش، مشخصه دقیق فولاد را بیان می کند.  به علاوه این روش، نامگذاری دقیق فولاد را در حالت بلوک خام ریخته گری امکان پذیر می نماید.  البته نمی توان به نوع فرآیند و  عملیات حرارتی که بر روی آن انجام گردیده و یا خواص استحکامی آن پی برد.

نامگذاری کامل یک فولاد آلیاژی به ترتیب زیر است:

– حروف شناسایی مربوط به نوع ذوب ریزی

–  حروف شناسایی مربوط به خواصی که مشروط به فرآیند ذوب ریزی و عمل آوری آن است

–  عدد مشخصه کربن

– علامت شیمیایی عناصر آلیاژی

–  عدد مشخصه افزوده های آلیاژی

– رقم مشخصه محدوده های تضمینی

– حروف مشخصه وضعیت عملیات حرارتی

– عدد مشخصه استحکام کششی تضمینی و یا سایر خواص تعیین کننده

عدد مشخصه کربن:

   صد برابر مقدار کربن به عنوان عدد مشخصه کربن مطرح می شود، جهت تمایز مارک های خیلی مشابه، درصورت نیاز مقدار آن به اندازه ۱ واحد کم و یا زیاد نشان داده می شود.  در فولاد های آلیاژی به منظور کوتاه شدن، از علامت C صرفنظر می شود.  این علامت فقط در فولادهای غیر آلیاژی قبل از عدد مشخصه کربن قرار می گیرد.  عدد مشخصه C همواره اول قرار می گیرد.

• علامت شیمیایی عناصر آلیاژی:

   برای مشخص نمودن اجزاء آلیاژی، اصولاً علائم شیمیایی به کار می رود.  این علائم به ترتیب مقدار، بلافاصله بعد از عدد مشخص کننده کربن قرار می گیرند،  در صورت یکسان بودن درصد، علائم به صورت الفبایی مرتب می شوند.  بعد از این گروه علائم، اعداد مشخص کننده درصد عناصر آلیاژی به ترتیب علائم قرار می گیرند، در حقیقت گروه اعداد در کنار هم می آیند.

به عنوان یک قاعده می توان گفت که عناصر آلیاژی ای برای نامگذاری انتخاب می شوند که برای تمایز فولاد از سایر فولادهای مشابه لازم است.

• اعداد مشخصه افزوده های آلیاژی و ضرایب آنها

مفهوم و هدف استفاده از ضرایب، کوچکتر کردن اعداد مشخصه تا حد ممکن ( همچنین بدون اعشار) می باشد.  بدین ترتیب هر فولاد را می توان بسته به نوع و مقدار آلیاژ آن مرتب کرد.

• فولاد های کم آلیاژ

در این فولادها درصد عناصر آلیاژی کمتر از ۵ درصد وزنی می باشد، در این حالت به جای حروف C و یا St که در فولادهای غیر آلیاژی کاربرد داشت از عددی که صد برابر مقدار متوسط کربن را به درصد مشخص می کند استفاده می شود، سپس از علامت عناصر آلیاژی به ترتیب زیاد بودن آن عنصر استفاده می شود و همچنین ضرایب معینی برای نشان دادن درصد عناصر آلیاژی انتخاب می گردد.  به نحوی که این ضرائب در مقدار درصد متوسط آن عنصر آلیاژی ضرب می شود.  بدین معنی که بایستی عدد ذکر شده در نام آلیاژ را بر این ضرایب تقسیم نمود تا درصد عنصر مورد نظر در آلیاژ بدست آید.

این ضرایب برای عناصر مختلف به صورت زیر هستند:

به عنوان مثال: ۱۵Cr3 فولاد کم آلیاژی می باشد که مقدار متوسط کربن آن ۱۵ /۰ درصد بوده و ضمناً عنصر آلیاژی آن کرم با میزان ۷۵ /۰  درصد می باشد.  فولاد E36CrNiMo4V فولادی است که روش تولید آن با استفاده از کوره ذوب الکتریکی بوده و تحت عملیات حرارتی قرار گرفته است و همچنین درصد کربن آن ۳۶ /۰ ، کروم آن ۱ درصد و مقادیری نیکل و مولیبدن دارد.

• فولادهای پر آلیاژ

   مقدار درصد عناصر آلیاژی در آنها بیش از ۵ درصد می باشد.  در نامگذاری این آلیاژها ابتدا از حرف X استفاده می شود و سپس درصد وزنی کربن را ذکر می گردد. بعد از آن همانند فولادهای کم آلیاژ حرف اختصاری عناصر آلیاژی به ترتیب از زیاد تا کم در فولاد آورده می شود، با این تفاوت که در اینجا کربن ضریب ۱۰۰ و عناصر آلیاژی دیگر ضریب ۱ دارند.  مانند X20CrMo13

– حذف حرف مشخصه X

   اگر عدد مشخصه مقدار کربن به جهت عدم اهمیت حذف شود، به منظور کوتاه شدن مشخصه فولاد از نوشتن علامت X نیز صرفنظر می گردد. مانند: NiCr20TiAl

•  سیستم نامگذاری فولادهای ریخته گری

نامگذاری فولادهای ریختگی، چدن های خاکستری و چدن های چکش خوار با علامت ریختگی G شروع می شود، سپس بعد از علامت خط تیره (-) مشخصه فولاد ذکر می گردد. مانند: G-X7CrNiNb18 9 (C:0.07, Cr: 18, Ni: 9%, Nb

علامت اختصاری فولادهای تند بر

علامت اختصاری فولادهای تندبر بدین ترتیب تشکیل می شود که بعد از علامتS(فولادهای تند بر=S)Schnellarbeitsstahl) ) اعدادی نوشته می شود که به ترتیب مقادیر عناصر آلیاژی تنگستن، مولیبدن، وانادیم و کبالت را بیان می کند، مثلاً فولاد S 6-5-2-5  . اگر فولادی کبالت نداشته باشد چهارمین عدد حذف می شود.

دسته بندی چدن ها

چدن سفید: چدن مقاوم به سایش سخت و ترد حاوی پرلیت و سمنتیت

چدن خاکستری: چدن با سرد کردن آهسته و حاوی فریت و گرافیت های لایه ای

چدن مالیبل: چدن تولید شده با عملیات حرارتی چدن سفید و حاوی فریت و ذرات گرافیت آزاد

چدن نودولار(داکتیل): چدن خاکستری که در آن ذرات گرافیت توسط منیزیم اضافه شده به مذاب قبل از ریختگی اصلاح می شود. چدن نودولار حاوی ذرات گرافیت کروی اصلاح شده در زمینه ای از فریت و پرلیت است.

مراجع:

http://www.substech.com

http://www.blueshield.ca/en/docs/pdf/techinfo/databook/e-fsection218to228.pdf

http://metallurgy.tebyan.net

منبع:http://metallography.ir