آهن (Fe) از زمان باستان تا امروز مهمترین فلز مهندسی جهان بوده است. این فلز بهدلیل وفور، مقاومت بالا، قابلیت شکلپذیری و قیمت مناسب، نقش بنیادینی در توسعهی صنعت، ساختمانسازی و تولید ماشینآلات دارد.
جهت اطلاعات بیشتر در مورد گرید های استیل به این صفحه مراجعه کنید
جهت اطلاعات بیشتر در مورد گرید های گالوانیزه بهاین صفحه مراجعه کنید
اما آهن خالص در عمل بهندرت استفاده میشود. برای بهبود ویژگیهای مکانیکی، معمولاً با عناصر دیگر مانند کربن، منگنز، سیلیکون، کروم، نیکل و وانادیوم ترکیب میشود تا آلیاژهایی به نام فولاد (Steel) ایجاد شوند.
به این ترتیب، بسته به درصد عناصر آلیاژی، گریدهای متفاوتی از آهن و فولاد به وجود میآیند که هرکدام کاربرد ویژهای دارند.
در این مقاله با تمامی انواع گریدهای آهن و فولاد، ویژگیها و کاربردهایشان آشنا میشویم.
⚙️ تعریف گرید آهن
گرید (Grade) در علم متالورژی به معنی درجه یا ردهی کیفیتی فلز بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی است.
برای مثال:
- اگر درصد کربن پایین باشد، فلز نرم و شکلپذیر میشود.
- اگر درصد کربن بالا رود، سختی افزایش ولی شکنندگی نیز بیشتر میشود.
بنابراین مهندسان با کنترل مقدار عناصر آلیاژی، گریدهای مختلفی از آهن و فولاد تولید میکنند.
🧪 دستهبندی کلی گریدهای آهن بر اساس میزان کربن
فولادها و آهنهای صنعتی معمولاً به چهار دستهی اصلی تقسیم میشوند:
- آهن نرم یا فولاد کمکربن (Low Carbon Steel)
- آهن متوسطکربن (Medium Carbon Steel)
- آهن پرکربن (High Carbon Steel)
- چدن (Cast Iron)
در ادامه هر یک را بهصورت کامل بررسی میکنیم.
1. آهن نرم یا فولاد کمکربن (Low Carbon Steel)
ترکیب و ویژگیها
- درصد کربن: بین ۰٫۰۳ تا ۰٫۲۵ درصد
- بسیار نرم و انعطافپذیر
- بهراحتی جوشکاری و شکلدهی میشود
- مقاومت خوردگی پایین در محیطهای مرطوب
خواص مکانیکی
- استحکام کششی پایین (حدود 400-500 مگاپاسکال)
- شکلپذیری و قابلیت کشش بالا
کاربردها
- تولید ورقهای فولادی ساختمانی
- بدنهی خودروها
- لولههای انتقال آب و گاز
- نبشی و میلگرد معمولی
مثال از گریدهای معروف:
- AISI 1008، AISI 1010، AISI 1020
2. آهن متوسطکربن (Medium Carbon Steel)
ترکیب و ویژگیها
- درصد کربن: بین ۰٫۲۵ تا ۰٫۶ درصد
- تعادل بین سختی و انعطافپذیری
- قابلیت عملیات حرارتی و سختکاری
خواص مکانیکی
- استحکام متوسط تا بالا
- مقاومت سایشی قابل قبول
کاربردها
- قطعات مکانیکی مانند شفتها، چرخدندهها، و پیچها
- ریل قطار
- فنرهای صنعتی
گریدهای پرکاربرد:
- AISI 1045 (فولاد متوسط کربن پرکاربرد)
- AISI 1050
3. آهن پرکربن (High Carbon Steel)
ترکیب و ویژگیها
- درصد کربن: بین ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد
- سختی بسیار بالا، اما ترد و شکننده
- مناسب برای ابزارهای برشی و قطعات مقاوم در برابر سایش
خواص مکانیکی
- مقاومت کششی بالا (تا حدود 900 مگاپاسکال)
- سختی عالی، اما شکلپذیری کم
کاربردها
- تیغها و چاقوهای صنعتی
- فنرها و ابزارهای اندازهگیری
- مته و ارههای فولادی
گریدهای معروف:
- AISI 1070، 1080، 1095
4. چدن (Cast Iron)
ترکیب و ویژگیها
- درصد کربن: ۲ تا ۴ درصد
- حاوی سیلیکون (۱ تا ۳ درصد)
- بسیار سخت و شکننده
- قابلیت ریختهگری عالی
انواع چدن
- چدن خاکستری (Gray Cast Iron): پرمصرفترین نوع، مقاومت به ارتعاش بالا
- چدن سفید (White Cast Iron): سختتر و مقاومتر در برابر سایش
- چدن داکتیل (Ductile Iron): شکلپذیرتر به دلیل افزودن منیزیم
- چدن مالیبل (Malleable Iron): با عملیات حرارتی شکلپذیرتر میشود
کاربردها
- بلوک موتور خودرو
- لولههای فاضلاب
- قاب پمپها و تجهیزات صنعتی
🧰 مقایسه ویژگیهای گریدهای آهن
نوع گریددرصد کربن سختی انعطافپذیری مقاومت به سایش کاربرد
| فولاد کمکربن | 0.03–0.25% | کم | زیاد | کم | سازه، خودرو |
| فولاد متوسطکربن | 0.25–0.6% | متوسط | متوسط | متوسط | قطعات مکانیکی |
| فولاد پرکربن | 0.6–1.5% | زیاد | کم | زیاد | ابزار، فنر |
| چدن | 2–4% | خیلی زیاد | بسیار کم | زیاد | ریختهگری |
دیدگاه خود را بنویسید