برخی از عناصر آلیاژی غیر مفید برای فولاد

مقدمه

آلیاژهای فولاد که از تنوع بالایی برخوردار هستند، در ترکیب خود عناصر مختلفی دارند. در واقع اضافه شدن هر یک از عناصر با هدف خاص و به منظور بهبود خواص آلیاژ، انجام می‌گیرد. اما باید در نظر داشت که هر عنصری را نمی توان به کار برد. از طرفی میزان عناصر مصرفی نیز باید مطابق استاندارد خاص خود باشد. 

در این مطلب سعی شده در رابطه با عناصر آلیاژی که می تواند در ترکیب با فولاد آثار مخربی داشته باشد، بحث شود‌.

هیدروژن

اولین و شاید بتوان گفت مخرب ترین عنصری که می توان در ترکیب فولاد نام برد، هیدروژن است‌ زیرا وجود آن باعث لکه های سفید در آلیاژ شده و تردی آن را هم به دنبال دارد که به تردی هیدروژنی معروف است. 

البته باید اشاره کرد که هیدروژن در فولاد جامد، به میزان خیلی کم حل می شود. وقتی این عنصر با فولاد در دمای بالا ترکیب گردد  قبل از سرد شدن نمی تواند از آن خارج شود و حفره هایی کوچکی را ایجاد می کند که منجر به کاهش استحکام آلیاژ شده و گاها ترک های متعددی را در سطح آن به وجود می آورد. 

اکسیژن

حذف اکسیژن در تولید فولاد، به صورت کامل، امکان پذیر نمی باشد‌. اما وجود مقادیر زیاد آن در هنگام انجماد فولاد مذاب، به خاطر ترکیب شدن با کربن، مونوکسید کربن تولید می کند و در نهایت استحکام خستگی فولاد را کاهش می دهد. 

مس 

اگر از فلز مس به مقدار  کم در آلیاژ فولاد استفاده شود، ویژگی هایی از جمله سختی پذیری و مقاومت نسبت به خوردگی، تقویت می شود. علاوه بر این دمای تردی هم کمتر خواهد شد‌. اما در صورت استفاده از مقادیر زیاد این عنصر، آلیاژ فولاد، طی عملیات شکل دهی گرم دچار مشکل شده و ترد می شود. 

گوگرد

اگر گوگرد در فولاد وجود داشته باشد، ترکیبی به نام سولفید آهن را تشکیل می دهد که نقطه ذوب آن کمتر از فولاد است. به این ترتیب هنگامی که کار گرم در آلیاژ صورت می گیرد، به دلیل ذوب شدن زودتر سولفید آهن، فولاد می شکند. اصطلاحا به این پدیده، شکست گرم می گویند. 

سیلیسیم

عنصر بعدی سیلیسیم است که تا مقدار کمتر از سه درصد آن در فولاد هم استحکام و سختی آلیاژ را بالا می برد و هم به اکسیژن زدایی آن کمک می کند. اما اگر مقدار آن از سه درصد بیشتر شود، اثرات مخربی را بر جای می گذارد. به عنوان مثال قابلیت جوشکاری آلیاژ را کم می کند. چون سیلیسیم زودتر از آهن اکسید می شود و سیلیکات را که نقطه ذوب پایین تری دارد به وجود می آورد. سیلیکات، کیفیت جوش را کاهش می دهد. 

شکست فولاد را هم می توان از دیگر اثرات مخرب وجود سیلیسیم بیش از مقدار بهینه بیان کرد. 

فسفر

فسفر، دیگر عنصر آلیاژی غیر مفید برای فولاد بوده که منجر به تردی سرد فولاد یا همان تردی در دماهای پایین شده، بر عملیات جوشکاری اثر می گذارد و  پلاستیسیته را نیز کاهش می دهد. 

نیتروژن

تاثیرات منفی عنصر نیتروژن برای فولاد مشابه تاثیرات ذکر شده برای فسفر می باشد.

آلومینیوم 

آلومینیوم در آلیاژ فولاد، عملیات حرارتی را دچار مشکل نموده و باعث می شود تا برشکاری آن نیز تحت تاثیر قرار گیرد. جوشکاری چنین آلیاژی هم به سختی صورت می گیرد.

وانادیم

کاربید وانادیوم ، سختی پذیری آلیاژ فولاد را کم می کند.

کروم

کروم نیز جزو عناصری است که می بایست به مقدار بهینه در فولاد وجود داشته باشد در غیر این صورت، مشکلاتی از جمله کاهش استحکام و سختی و همچنین افزایش ازدیاد طول و انقباض در مقطع عرضی را به وجود می آورد.

کربن

با اینکه کربن به عنوان مهمترین عنصر آلیاژی در فولاد بوده و به منظور سخت نمودن آن بعد از کوئنچ می بایست حتما به آلیاژ اضافه گردد، اما مقادیر زیاد این عنصر، خواص مکانیکی فولاد را کم می کند. به عبارتی ماشین کاری روی آن سخت تر شده، چقرمگی کم تر شده و جوش پذیری سخت تری خواهد داشت.