آهن جهان

امروزه کمتر محصول فلزی را می‌توان یافت که تنها از یک نوع فلز ساخته شده باشد. اغلب چیزهایی که آن‌ها را با نام یک فلز خاص می‌شناسیم و «آهنی»، «نقره‌ای»، «طلایی»، «مسی» و غبره می‌نامیم ترکیبی از دو یا چند فلز و نافلزند. استفاده از این ترکیب که آلیاژ نام دارد به علت تقویت خواص مورد نظر به افزایش کیفیت محصولات نهایی کمک بسیار می‌کند. همه صنایع بزرگ و کوچک، از تولیدی‌های کوچک ظروف آشپزخانه تا  صنایع مرتبط به معماری و سازه‌های شهری و کارخانه‌های بزرگ خودروسازی و صنایع هوا-فضا، در جستجوی ورق آلیاژی مطلوب با کیفیت و قیمت مناسبند.

هر آلیاژی، ترکیب خاصی است که برخی ویژگی‌های فلز را تقویت و برخی ویژگی‌های آن را تضعیف می‌کند. از همین رو آلیاژهای مختلف برای اهداف متفاوتی مناسبند. انتخاب درست ورق آلیاژی در تضمین کیفیت و به صرفه بودن محصول نهایی نقش بسیار مهمی دارد. به همین دلیل خوب است کمی بیشتر با آلیاژ و انواع آن و همچنین ورق آلیاژی آشنا شویم.

آهن، فولاد، آلیاژ و ورق آلیاژی

کشف آهن و پس از آن شناختن دیگر فلزات یکی از نقاط عطف در پیشرفت زندگی اجتماعی و تمدن بشری است. بر اساس همین اهمیت و اثرگذاری است که در طبقه‌بندی و مطالعه تاریخ، یکی از ادوار تمدن انسانی را «عصر آهن» خوانده‌اند. اما بشر خیلی زود دریافت که همه خواص یک فلز به صورت یک جا برای همه اهداف مفید نیستند. مثلا استحکام آهن از ویژگی‌های مطلوب و واکنش‌پذیری شدید آن با اکسیژن از ویژگی‌های نامطلوب این فلز است. از همین رو بود که انسان به مخلوط کردن فلزهای مختلف دست زد و با این کار توانست بر اساس نیاز خود، خواص مطلوب فلزها را تقویت و خواص نامطلوب آن‌ها را تضعیف کند.

امروزه فلزها را کمتر به شکل خالص استفاده می‌کنیم. بیشتر چیزهای فلزی که از آن‌ها بهره می‌بریم یا در اطرافمان می‌بینیم از آلیاژها و ورق آلیاژی ساخته شده‌اند. آلیاژ کردن یک فلز اغلب خواص مطلوب آن را افزایش می‌دهد. برخی از آلیاژها برای داشتن مقاومت بهتر در برابر خوردگی یا رسانایی بهتر و برخی نیز برای افزایش قابل توجه قابلیت تحمل بار ساخته شده‌اند.

آلیاژها همچنین می توانند بسیار پیچیده باشند. فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند گرید ۳۱۶ ترکیبی از آهن، کروم، نیکل و برخی فلزات و غیرفلزات دیگر هستند. برنز (که خود آلیاژی از مس و قلع است) اغلب با عناصری مانند آلومینیوم آلیاژ می شود.

بدین ترتیب از دیرباز فلزها به صورت مخلوط یا آلیاژ مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی از ویژگی‌های فلزات قابلیت ترکیب آن‌ها با فلزهای دیگر و غیر فلز‌های گوناگون است. آلیاژ، مخلوط جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی با یک یا چند عنصر فلزی و یا غیر فلزی است. آلیاژ معمولاً خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. هدف از آلیاژسازی تغییر بهبود خواص ماده است.

خواص فیزیکی یک آلیاژ – مانند رسانایی، واکنش پذیری و چگالی – ممکن است تفاوت قابل توجهی با عناصر تشکیل دهنده آن نداشته باشد. با این حال، خواص مهندسی یک آلیاژ – مانند استحکام برشی و استحکام کششی – می‌تواند اساساً متفاوت باشد. به همین دلیل، آلیاژهای فلزی و ورق آلیاژی در کاربردها و صنایع مختلفی مانند الکترونیک، معماری، خودروسازی، هوافضا و غیره تقاضای بالایی دارند.

آلیاژهای آهنی و غیرآهنی و ورق های آلیاژی

فلز اصلی تشکیل دهنده آلیاژ را فلز پایه می‌خوانند و آلیاژها را بر اساس فلز پایه آن‌ها به دو دسته آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌کنند. آلیاژهای آهنی و ورق های آلیاژی آهنی آلیاژهایی هستند که فلز پایه در آن‌ها آهن است. از مهم‌ترین فلزهای این گروه می توان فولاد را نام برد. در مقابل تمام آلیاژهایی که فلز پایه در آن‌ها فلزی جز آهن است آلیاژ غیرآهنی خوانده می‌شوند.

آلیاژهای آهنی

آهن، فلزی واکنش پذیر است و قابلیت ترکیب با عناصر بسیاری را دارد. به همین دلیل است که آلیاژهایی با فلز پایه آهن فراوان در صنعت به کار گرفته می‌شوند از اولین تغییراتی که توانست آهن را برای اهداف انسان مناسب‌تر کند ترکیب آن با نافلز کربن بود. این ترکیب محصولی به مراتب سخت‌تر و محکم‌ تر از آهن تولید کرد که فولاد خوانده می‌شود. افزودن فلزهای دیگر به این ترکیب نیز ویژگی‌های مناسب دیگری را برای تأمین اهداف مختلف تقویت می‌کند. برای مثال نتیجه اضافه کردن فلز «کروم» به این ترکیب، «فولاد ضد زنگ» است. این سه گروه (فولاد کربنی، فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ) انواع اصلی فولاد را تشکیل می‌دهند.

گاه ممکن است فولادهای ابزاری را نیز در کنار این سه گروه قرار دهند. اما فولادهای ابزاری به طور دقیق به آن دسته از فولادهای آلیاژی و کربنی مانند D2گفته می‌شود که در تهیه ابزارآلات و قالب‌ها به کار می‌روند. این نوع فولاد عمدتاً از آهن ساخته شده‌ است اما بسته به خواص مکانیکی مورد نظر، فلزات و غیرفلزات دیگر مانند کروم، وانادیم، منگنز، سیلیکون و کربن افزوده‌های بسیار متفاوتی دارند.

پیشتر توضیح داده شد که با افزودن نافلز کربن به آهن «فولاد» به دست می‌آید. افزودن فلزهای دیگر به این ترکیب طیف گسترده‌ای از آلیاژها را به وجود می‌آورد که هر یک خواص و ویژگی‌های خود را دارند و برای اهداف خاصی مناسبند. برای مثال: منگنز سبب سختی فولاد، تنگستن موجب محکمی و نیکل و کروم باعث ضدزنگ شدن آن می‌شوند.

آلیاژهای فولادی را می‌توان پرکاربردترین آلیاژها در صنعت دانست

دسته دیگری از آلیاژهای آهنی که «چدن» نام دارند نیز با افزودن کربن به آهن تولید می‌شوند. تفاوت فولاد و چدن در میزان کربنی است که در ترکیب به کار می‌رود.  کربن موجود در«چدن» نسبت به «فولاد» بیشتر است.

برخی از آلیاژهای معروف غیرآهنی عبارتند از:

• برنجِ: آلیاژی از مس و روی است که نقطه ذوب پایینی دارد و بسیار کارآمد و بادوام است. این آلیاژ در تولید قطعاتی که در آن‌ها اصطکاک کم و مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است مانند قفل، بلبرینگ، اجزای مهمات، قطعات لوازم خانگی و وسایل تزیینی به کار می‌رود.
• مالگام: آلیاژی از فلزهای جیوه و نقره است که از آن برای تهیه مواد پرکننده دندان استفاده می‌شود.
• طلا: زینت‌آلاتی که با عنوان طلا معرفی می‌شوند نیز آلیاژهایی‌اند که فلز پایه در آن‌ها طلاست. برای مقاوم‌تر شدن طلا در برابر سایش، فلزهای دیگری (معمولاً مس) را به آن می‌افزایند. عیار طلا نشان‌دهنده میزان فلز اضافه شده در آن است. هر قدر میزان طلا در ترکیب بیشتر باشد عیار آن بالاتر و هر قدر میزان فلز اضافه شده بیشتر باشد عیار، پایین‌تر خواهد بود.
• مس بریلیم: مس بریلیم که با نام آلیاژ ۲۵ یا BeCu نیز شناخته می‌شود، یک آلیاژ مس با ۰٫۵ تا ۳ درصد بریلیم است. این آلیاژ در برابر اکسیداسیون، خوردگی و اسیدهای غیر اکسید کننده مقاوم است. علاوه بر این مس بریلیوم یک رسانای فوق‌العاده حرارت و الکتریسیته است.
• مس بریلیم: مس بریلیم که با نام آلیاژ ۲۵ یا BeCu نیز شناخته می‌شود، یک آلیاژ مس با ۰٫۵ تا ۳ درصد بریلیم است. این آلیاژ در برابر اکسیداسیون، خوردگی و اسیدهای غیر اکسید کننده مقاوم است. علاوه بر این مس بریلیوم یک رسانای فوق‌العاده حرارت و الکتریسیته است. اغلب در موارد زیر استفاده می‌شود:کنتاکت‌های کانکتور الکترونیکی، چشمه‌های کوچک، آلات موسیقی، اجزای کامپیوتر، ابزارهایی مانند ملزومات صنعت هوافضا که برای محیط‌های حساس یا خطرناک  طراحی می‌شوند.
  • مس بریلیم اغلب در موارد زیر استفاده می‌شود:
    • کنتاکت‌های کانکتور الکترونیکی،
    • چشمه‌های کوچک
    • آلات موسیقی
    • اجزای کامپیوتر
    • ابزارهایی مانند ملزومات صنعت هوافضا که برای محیط‌های حساس یا خطرناک  طراحی می‌شوند

مهم‌ترین انواع ورق آلیاژی فولادی

به طور کلی ورق‌های آلیاٰژی به دو دسته «ورق‌های سیاه» و «ورق‌های سرد» یا «ورق‌های روغنی» تقسیم می‌شوند. تفاوت این دو نوع ورق آلیاژی روش تهیه آن‌هاست. دسته نخست از ورق‌های آلیاژی یاد شده به روش نورد گرم و دسته دوم با نورد سرد تهیه می‌شوند. انواع ورق آلیاژی مختلفی با استفاده از فلزهای گوناگون و با بهره‌گیری از این دو روش تولید می‌شوند که از مهم‌ترین انواع آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ورق A36: این ورق  به روش نورد گرم تهیه می‌شود و در ترکیب آن غیر از آهن از عناصر دیگری مانند کربن، منگنز و سیلیسیوم استفاده می‌شود. ورق A36 مقاومت زیادی در آب شور دارد و به همین دلیل از ورق‌های مناسب برای استفاده در صنایع دریایی مانند کشتی سازی به شمار می‌رود. ورق‌هایی با این خصوصیات در زیرمجموعه ورق‌های دریایی قرار می‌گیرند. این ورق همچنین از آلیاژهای کم کربن است.
• ورق A283: این ورق نیز با نورد گرم تهیه می‌شود  و قابلیت جوشکاری و خم‌کاری بالایی دارد و به همین دلیل در صنایع مختلف به کارگرفته می‌شود. یکی از مصارف مهم ورق A283 ساخت مخازن است و به همین دلیل به آن ورق مخزنی نیز می‌گویند. این ورق در چهار گرید مختلف با ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوت عرضه می‌شود.
• ورق A516: این ورق با افزودن عناصر کربن، منگنز، سیلیسیوم، فسفر، گوگرد و مقادیر کمی از عناصر دیگر به روش نورد گرم تهیه می‌شود. تغییرات ناچیز در ترکیب این آلیاژ، چهار گرید متفاوت از آن را به وجود می‌آورد که هر یک خواص منحصری دارد. یکی از مهم‌ترین خواص برخی گریدهای ورق A516 ، آتشخواری و تحمل حرارت بالاست.  از این ورق آلیاٰژی در صنایع مختلف از جمله گاز، نفت و پتروشیمی استفاده می‌شود.
• ورق CK45: یکی دیگر از ورق‌های فولادی پرکاربرد، ورق CK45 است. این ورق که در آن عناصر کربن، سیلیسیوم، منگنز و کروم له فلز پایه افزوده می‌شود، آلیاژی با کربن متوسط است که به ویژه در صنایع خودروسازی به کار می‌رود.

قیمت ورق آلیاژی

خرید ورق‌های آلیاژی

یک تصور غلط درباره خرید ورق‌های آلیاژی فلزی این است که به دلیل مراحل متعدد لازم برای تولید همچنین به علت تعدد عناصر موجود در آن‌ها گران‌تر از فلزهای خالص هستند. اما استفاده طولانی مدت بشر از آلیاژهای فلزی مانند برنج و برنز به خوبی نشان می‌دهد که این باور، کاملاً نادرست است. استفاده از آلیاژها با کاهش میزان فلز مورد استفاده و همچنین با کاهش استهلاک آن‌ها اغلب قیمت نهایی را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد. علاوه بر این بسیاری از موارد کاربرد آلیاژها اساساً با فلزهای خالص قابل جایگزینی نیستند.