از فولادهای آلیاژی (Alloy steel) که از ترکیب مواد مختلف با درصد معین به دست می آیند استفاده های متعددی می شود. بالغ بر 3500 گرید فولادی وجود دارد که هرکدام خصوصیات شیمیایی و فیزیکی منحصر به فردی دارد. قطعا با وجود طیف گسترده ای از عناصر و ترکیبات آلیاژی، انتخاب فولاد آلیاژی مناسب برای کار می تواند دشوار باشد. در این نوشته نکاتی بیان خواهد شد که در هنگام انتخاب فولاد آلیاژی به کار خواهد آمد.

انواع فولاد آلیاژی

براساس دسته‌ بندی موسسه آهن و فولاد AISI، فولادها در چهار گروه اصلی فولاد کربن، فولاد آلیاژی، فولاد ضد زنگ و فولاد ابزار تقسیم بندی می شوند. هرکدام از این دسته بندی ها نیز خود به بخش های مختلفی تقسیم می شوند. فولادهای کربنی شامل کم کربن، کربن متوسط و کربن بالا است. فولاد ضد زنگ شامل آستنیتی، فریتی، مارنزیتی، داپلکس می شود. فولاد ابزار سازی نیز به فولاد سخت کاری شده در آب (گرید W)، سخت کاری شده در روغن (گرید O)، نوع D، مقاوم در برابر ضربه (نوع S)، سرد کار(نوع C) و گرم کار(نوع H) تفکیک می شوند.

البته فولاد در دسته های دیگری نیز می تواند تقسیم شود. عملیات حرارتی، روش تولید، پرداخت سطح و شکل از دیگر تقسیمات محسوب می شود.

انتحاب آلیاژ مناسب در ماشین سازی

استفاده از آلیاژ کاربردهای گسترده‌ای دارد. از فولاد ساختمانی گرفته تا آلیاژهای تیتانیوم در صنعت هوانوردی، همگی حاصل پیشرفت‌های علم مواد در آلیاژ سازی است. با این همه تنوع در آلیاژها قطع به یقین برای هر بخش از دستگاه میبایست آهنی با آلیاژ مخصوص استفاده نمود. انتخاب مناسب پروفیل و ورق با متریال مناسب ضمن افزایش عمر دستگاه سبب ثبات در کارایی آن خواهد شد. برای مثال بخش هایی از یک ماشین که در دمای بالا کار می کند اگر آلیاژ مناسب در پروفیل و ورق آن بخش استفاده نشود حتما دفرورمگی رخ خواهد داد و در نهایت خرابی به بار خواهد آورد.

آلیاژ مناسب مخازن اسیدی

از آلیاژ فولاد کربنی می‌توانیم جهت نگهداری اسید سولفوریک غلیظ در دمای محیط تحت شرایط ثابت استفاده کنیم. میزان توانایی مقاومت این نوع آلیاژ در برابر فرسودگی به فاکتورهایی همچون دمای محیط، غلظت اسید، میزان عنصر آهن و نرخ جریان بستگی دارد. سرب برای نگهداری مواد اسیدی با غلظت بالای ۷۰ درصد مناسب است آلیاژ آلومینیوم معمولا جهت نگهداری اسید‌های رقیق با غلظت زیر ۱۰ درصد و یا اسید‌های با غلظت بالا ۹۸ درصد کاربرد دارد. عموما آلیاژهایی که دارای مقادیر بیشتری از کروم، مس، نیکل و مولیبدن دارند مقاومت بیشتری در برابر خوردگی نشان می دهند.

آلیاژ مناسب برای قطعات تراشکاری

افزودن عنصر گوگرد و فسفر قابلیت ماشینکاری فولاد آلیاژی را افزایش می دهد. فولاد های خوش تراش یا اتومات نام این دسته از فولادها است. در نظر بگیرید که اضافه کردن بور و کروم ماشین‌ کاری را کاهش می دهد. ماشینکاری فولادهای آلیاژی معمولا در حالت آنیل شده انجام می شود. زیرا کاهش سختی به فرآیند ماشینکاری کمک می کند. اما درنظر داشته باشید که بعد از عملیات حرارتی نیز می توان این کار را انجام داد. شافت های مورد استفاده در مخزن دستگاه میکسر پودر دارای مقادیر گوگرد و فسفر است تا به راحتی تراشکاری و به ابعاد و دفت دلخواه در بیاید.

آلیاژ مناسب برای صنایع غذایی

برخی ماشین آلات نظیر دستگاه پرکن مایعات که مواد خوراکی تزریق می کند یا انواع ریبون بلندر که در مخزن خود مواد غذایی ترکیب می کند میبایست از آلیاژ هایی استفاده کنند که تاییده بهداشتی داشته باشد. استفاده از استیل در درجه 304 انتخاب مناسبی محسوب می شود. این اصلاحات شامل افزودن کروم و کاهش کربن می باشد. مقدار کربن پایین، ته نشینی کاربید کروم را کاهش داده که زیادی روی جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی مرزدانه ای خواهد داشت. آلیاژهای استنلس استیل 304 مقاومت به خوردگی فوق العاده بالایی در برابر طیف وسیعی از شرایط جوی، شیمیایی، صنایع غذایی، نساجی و نفت از خود نشان می دهند.

آلیاژ مناسب برای ضربه پذیری

فولاد منگنز یا Hadfield فولاد آلیاژی ای است که به طور متوسط دارای 13 درصد منگنز است و به دلیل مقاومت در برابر ضربه زیاد و برابر سایش در حین سخت کاری شناخته می شود. ماشین آلاتی نظیر انواع گیوتین که دایما در حال ضربه هستند بخش های درگیر از آلیاژهای منگنز دار استفاده می شود.

آلیاژ مناسب برای قطعات در معرض حرارت

آلیاژ نسوز مقاومت بسیار زیادی در برابر دمای کاری بالا دارد. ویژگی مفید این نوع آهن آلات عدم دفورمگی در حرات کاری است. کروم، کروم- نیکل، نیکل- کروم از عناصری هستند که هر کدام بخشی از ویژگی ‌های منحصر به‌ فرد فولاد مقاوم به حرارت را ایجاد می‌ کنند. در هر نوع فولاد بسته به نوع کاربرد و میزان انتظارات مقدار آلیاژهای گفته شده متفاوت است.

برخی از ماشین آلات بسته بندی نظیر دستگاه شرینک پک که در بخش تونل، تولید حرارت می کند نیازمند این است این قسمت از ورق و پروفیل هایی استفاده شود که تاب و تحمل حرارت مشعل یا المنت برقی را داشته باشد. حرارت در شیرینگ تونلی در حد بحرانی نیست اما این حرارت دایمی و طولانی به روی فلز تابیده می شود.