مفاهیم و مبانی استیل آهنی
استیل آهنی یکی از مهمترین فلزات صنعتی به شمار می‌رود که در بسیاری از صنایع مختلف بکار می‌رود. به طور کلی، استیل آهنی ترکیبی از آهن و آلیاژهای دیگر است که خواص مختلف ویژه‌ای را ایجاد می‌کنند. در این ماده، آلیاژهایی مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم به کار می‌روند تا استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت و خصوصیات دیگری را به استیل آهنی عرضه کنند.
استیل آهنی در دو نوع ساده و آلیاژی تولید می‌شود. در استیل آهنی ساده، ترکیب آهن و کربن درصدهای مختلف به کار می‌روند تا خواص مختلف به عنوان مثال نرمی و یا سختی برای کاربردهای مختلفی ایجاد شود. در مقابل، استیل آهنی آلیاژی که به آن استیل آهنی فولاد نیز گفته می‌شود، شامل آلیاژهای دیگری مانند کروم، نیکل و وانادیوم است که خواص مختلفی را به آن بخشیده‌اند. استفاده از استیل آهنی آلیاژی در بسیاری از صنایع مانند صنایع خودروسازی، ساختمانی و فضایی به دلیل خواص فوق‌العاده‌ای که دارد، افزایش یافته است.
مزیت‌های دیگر استفاده از استیل آهنی آلیاژی شامل مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر تغییرات دما و آتش، انعطاف پذیری، قابلیت ارائه شکل‌های چندوجهی و عدم حساسیت به بسیاری از مواد شیمیایی است. به طور کلی، استیل آهنی یکی از فلزات مهم صنعتی به شمار می‌رود که در اسکله‌سازی، خودروسازی، صنایع دریایی، صنایع فضایی، صنایع نفت و گاز و بسیاری از صنایع مختلف کاربرد فراوان دارد.
تولید و فرایند ساخت استیل آهنی
تولید و فرایند ساخت استیل آهنی در واقع به صنعت فلزات مرتبط می‌شود که در آن فولاد باعث گسترش صنایع و توسعه اقتصاد کشور می‌شود. استیل آهنی، که نوعی فولاد سازگار با آهن است، به دلیل خصوصیات منحصر به فردش، مورد توجه بسیاری از صنایع به خصوص صنایع ساختمانی، خودروسازی، پتروشیمی و... قرار دارد.
فرآیند ساخت استیل شامل چند مرحله است. در ابتدا خاکستر یا زغال سنگ به عنوان سوخت برای فرایند مورد استفاده قرار می‌گیرد و به کمک پالایش‌کننده‌ها، فلز آهن خام استخراج می‌شود. سپس با استفاده از کوره بلند، فلز آهن به صورت سیال در می‌آید و با اضافه کردن کربن به آن، فولاد ساخته می‌شود.
سپس فولاد ساخته شده برای افزایش کیفیت، به یک مرحله تصفیه دیگر ارسال می‌شود. در این مرحله، با استفاده از اکسیژن و بخار آب، اکسیدهای زیادی که در فولاد وجود دارد، حذف می‌شود. به این ترتیب، فولاد با کیفیت بسیار بالایی به دست می‌آید که می‌تواند در صنایعی که نیاز به استحکام و سایر خصوصیات منحصر به فرد در فولاد دارند مورد استفاده قرار گیرد.
در پایان، بسته بندی و حمل و نقل فولاد به صورت مناسب انجام می‌شود. عملیات بسته بندی و حمل و نقل صحیح و توزیع نمونه های فولاد برای بازاریابی، نهایتا به بازار رسیدن محصول و فروش آن را تضمین می‌کند. به همین دلیل، این مراحل بسیار حیاتی برای فرایند تولید و فروش استیل آهنی محسوب می‌شود.
خواص و کاربردهای استیل آهنی
استیل آهنی یکی از انواع فولاد است که با اضافه کردن عناصر آلیاژی مانند کروم و نیکل به آهن، تبدیل به آلیاژی بسیار قوی و مقاوم با خصوصیات فراوان می‌شود. استیل آهنی با توجه به درصد آلیاژهای مورد استفاده در ساخت آن، به چندین نوع تقسیم می‌شود که هر یک از آن‌ها از طریق کاربردهای خاص خود، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
یکی از خصوصیت‌های مهم استیل آهنی، مقاومت بسیار بالا در مقابل خوردگی است. به همین دلیل، استیل آهنی برای ساخت قطعاتی که در معرض شرایط سخت و سوختگی قرار دارند مانند قطعات صنایع نفت و گاز، قطعات دریایی، قطعات خودرو و هواپیما، سیستم‌های تهویه و تهویه مطبوع و غیره، استفاده می‌شود.
استیل آهنی به دلیل نقطه ذوبی بالایی که دارد، برای ساخت قطعات قوی و مستحکمی که در شرایط دمایی بالا کار می‌کنند، مانند فرنی‌های صنعتی، ماشین آلات ریخته‌گری، دستگاه‌های خشک کن و غیره، استفاده می‌شود.
یکی دیگر از کاربردهای استیل آهنی، ساخت قطعاتی با دقت بسیار بالا مانند تجهیزاتی که در صنایع نظامی، علمی و پزشکی استفاده می‌شوند است. استیل آهنی به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خود، در ساخت قطعات همچون جراحی‌ها، ابزارهای پزشکی، قطعات پرس و خم، سیستم‌های نظامی و موشک‌ها و غیره، استفاده می‌شود.
در کل، استیل آهنی به دلیل خواص زیادی که دارد، در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف، شامل تولید خودروها، هواپیماها، قطعات صنایع نفت و گاز، ساخت و ساز، صنایع نظامی و پزشکی به عنوان یک جزء بسیار مهم به کار می‌رود.
تجهیزات پایه برای ساخت و آزمایش استیل آهنی
تجهیزات پایه برای ساخت و آزمایش استیل آهنی شامل ابزار و ملزوماتی است که برای تولید و بررسی ویژگی‌های مختلف این نوع فولاد مورد نیاز است. این تجهیزات شامل دستگاه‌های پرس، شیرینگ، جوش، برش، تراش، فرز و همچنین دستگاه‌های اندازه‌گیری مختلف نظیر کالیبراسیون و میکروسکوپ می‌شود.
استفاده از دستگاه پرس برای فشار دادن و شکل دادن فلزات ضروری است. این دستگاه برای ایجاد شکل و ساخت قطعات مختلف از استیل آهنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از دستگاه شیرینگ نیز قطعات فلزی می‌توانند به خطرات دقیق شکسته شوند. ضمن اینکه با استفاده از دستگاه جوش، مواد برای شرایط فرآیند، دما، ابعاد، همچنین استانداردهایی که تولید کننده مشتری راکد باید اطلاعات و ابزارهای لازم را برای اعتبارسنجی، ارزیابی و تست پرسنل در دستگاه‌های آزمایشی قرار دهد.
در صورتی که برای تراش، برش، فرز و دستگاه‌های اندازه‌گیری نظیر میکروسکوپ استادیومتر و کالیبراسیون استفاده شود، رویه صاف و تمیزی برای ساخت و بررسی استیل آهنی آماده خواهد شد. این تجهیزات از اهمیت بسیاری برای تولید و بررسی هر نوع قطعات استیل آهنی برخوردار می‌باشند. بنابراین استفاده صحیح و همچنین نگه‌داری و مراقبت از این ابزار و تجهیزات حجم قابل توجهی از خطرات به همراه خواهد داشت، برای اینکه پاره های فلزی به شکل دلخواه تهیه و تولید شود لازم است که با توجه به نوع فلز از تجهیزات پایه مختلف استفاده شود.
روش های تغییر شکل و حرارت دادن استیل آهنی
فرآیند تغییر شکل و حرارت دادن استیل آهنی، مجموعه ای از فعالیت های برای تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی فلز از جمله سختی، مقاومت در برابر رسوب، تحریک، پلاسمای آن و … است. در این فرآیند از روش های مختلفی استفاده می شود. در ادامه به معرفی این روش ها پرداخته می شود.
- نرم کردن: روشی است که با انجام حرارت بر روی استیل باعث کاهش تنش های باقیمانده و بهبود خواص مکانیکی فلز می شود. این روش به عنوان پیش تیبانی در فرآیندهای دیگر مانند جوشکاری، ساخت قطعات فلزی و پرس کردن استفاده می شود.
- سخت شدن: در این روش از حرارت با بالاترین دما و سپس سرمایش کردن، برای تقویت محصولات فلزی استفاده می شود. سخت شدن فولاد از مزایای خاص در ساخت قطعات لازم برای شرایط خاص مانند کارهای سخت، قطعات ماشین، ابزار و تجهیزات بالا استفاده می شود.
- ترمیم اطاق حرارت: این روش با ایجاد یک فرآیند حرارتی، به منظور بهبود خواص مکانیکی و حساسیت فلز در مقابل تنش ها و درجات حرارت بالا، استفاده می شود. ترمیم اطاق حرارت در فرایندهایی نظیر جوشکاری مهم است.
- پلیمر سازی: این روش با افزایش مقاومت در برابر سایش و استحکام مواد فولادی، به منظور استفاده در برخی قطعات به کار می رود. قطعاتی مانند تیرهای بلند پل و تیرهای ساختمانی، کابل های هواپیما و … از این روش برای عملیات ساخت استفاده می شوند.
- کربوریزه: این روش با افزایش محتوای کربن در سطح فولاد، کاهش ظاهر پوسیدگی و ایجاد ظاهری زیبا و مقاوم در برابر خوردگی، برای صنایعی که در معرض شرایطی مانند رطوبت و خوردگی هستند، استفاده می شود. قطعاتی نظیر اتومبیل، ابزارهای سرد و گرم و … از این روش برای بهبود خواص مانیکی و استحکام استفاده می کنند.
آلیاژهای استفاده شده در استیل آهنی
استیل آهنی یکی از انواع مهم فلزات در صنعت است که به عنوان یکی از مواد پر استفاده در تولید اشیاء فلزی، ساختمانی، خودروسازی و ... محسوب می‌شود. این نوع فولاد شامل مقادیر قابل توجهی آلیاژهای مختلف می‌شود که هر کدام صفات و خواص خاص خود را دارند.
آلیاژهایی که در تولید استیل آهنی به کار می‌روند شامل کربن، سیلیسیم، منگنز، فسفر، گوگرد، نیتروژن، کروم، نیکل، مولیبدن و انواع عناصر دیگر می‌باشند. این آلیاژها به صورت متنوع در استیل آهنی استفاده می‌شوند و هر یک در ساختار و خواص استیل تأثیر مثبت و مفیدی دارند.
برای مثال، کربن به عنوان اصلی‌ترین آلیاژ در ترکیب استیل آهنی به عنوان عامل تقویت کننده و افزایش سختی و استحکام کاربرد دارد. همچنین، کروم به عنوان یکی از متداول‌ترین آلیاژهای استفاده شده در استیل، باعث می‌شود سطح استیل ضد زنگ شود و همچنین در شرایط بالاي حرارت، استحکام و مقاومت به روي خوردگي قابل توجهي دارد.
آلیاژهای ديگری مانند منگنز، فسفر و سيليسيم به عنوان افزودنی‌های عناصر جایگزین و جایگزین کننده برای کربن وجود دارند که می‌توانند تغییر دهنده خواص استیل آهنی باشند. به علاوه، نیکل و مولیبدن آلیاژهای ديگری هستند که مقاومت به خوردگی و محافظت در برابر حرارت را بهبود می‌بخشند.
با توجه به مقدار و نوع آلیاژهای استفاده شده در استیل آهنی، خواص و کاربردهای متعددی برای آن در صنعت وجود دارد. با این حال، در ساخت سازه‌های بزرگ مانند خودروها، پل‌ها، ساختمان‌ها و هواپیماها باید از استیل‌های مقاوم و با قابلیت تحمل بالای وزن استفاده کرد تا طول عمر بیشتری داشته باشند.