فولاد گرم نورد شده چیست و چه کاربردی دارد؟
نورد یک فرآیند شکل‌دهی فلز است که از چند غلتک برای تغییر شکل، بهبود یکنواختی و یا افزایش خواص مکانیکی مواد استفاده می‌کند. فولاد نورد شده را می‌توان به دو نوع - فولاد نورد گرم و فولاد نورد سرد – طبقه‌بندی کرد. هرکدام از این روش‌ها ویژگی‌های متمایزی را در فولاد ایجاد می‌کنند که آن را برای کاربرد‌های مختلف مناسب می‌کند. هنگام انتخاب یک ماده فولادی نورد شده برای یک پروژه، مهم است که از تفاوت‌های بین این دو فرایند و نحوه تأثیر آن‌ها بر عملکرد فولاد آگاه باشیم. در این مقاله تعریفی از فولاد گرم نورد شده و کاربرد‌های آن ارائه خواهد شد.
فولاد گرم نورد شده چیست و چه کاربردی دارد؟
فولاد نورد گرم فولادی است که فرآیند نورد را در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد خود (معمولاً ۱۷۰۰ درجه فارنهایت [حدود ۹۳۰ درجه سانتی‌گراد]یا بیشتر) پشت سر گذاشته است. در مقایسه با فولاد فرآوری نشده، فولادی که نورد گرم شده، شکل‌پذیری و کارپذیری بیشتری از خود نشان می‌دهد که کار با آن را در عملیات پردازش بعدی آسان‌تر می‌کند.
فرآیند نورد گرم با یک قطعه بزرگ و مستطیلی از فلز که به آن بیلت (اسلب، شمش یا بلوم) می‌گویند، شروع می‌شود. ابتدا شمش یا همان بیلت، گرم شده و به صورت یک رول بزرگ فشرده می‌شود. در حالی که شمش هنوز گرم است، از چند غلتک چرخان عبور می‌کند تا به ابعاد مورد نظر برسد. در عملیات تولید ورق فلز، فولاد نورد شده سپس به رول‌های کلاف پیچیده شده و فرصت می‌دهند تا خنک شود. پس از آن در واحد‌های تولیدی اشکال دیگر فولاد را به تولید می‌رسانند، مواد فرآوری شده در واحد‌های مشخص شده بریده و بسته‌بندی می‌شود.
ویژگی‌های فولاد نورد گرم
فرایند نورد گرم سبب ساخت فولادی می‌شود که قوی‌تر و بادوام‌تر از سایر انواع فولادهاست. فولاد نورد گرم اغلب در کاربرد‌های ساختمانی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برخی از خواص کلیدی فولاد نورد گرم عبارتند از:
- استحکام: فولاد نورد گرم بسیار قوی است و می‌تواند بار‌های سنگین را تحمل کند. این امر آن را برای استفاده در تیرها، تیرچه‌ها و سایر اعضای سازه‌ای ایده‌آل می‌کند.
قابلیت ارتجاعی: فولاد نورد گرم بسیار انعطاف‌پذیر است. به این معنی که می‌تواند بدون شکستن خم شود. این امر آن را برای استفاده در کاربرد‌هایی که نیاز به شکل‌دهی یا خم شدن دارند، مانند قاب‌های خودرو و پانل‌های بدنه مناسب می‌کند. - مقاومت در برابر سایش: مقاومت فولاد نورد گرم در برابر سایش، آن را برای استفاده در کاربرد‌هایی که در معرض اصطکاک زیادی هستند، مانند ریل‌ها و چرخ دنده‌ها به گزینه مناسبی تبدیل می‌کند.
- مقاومت در برابر آتش: این ویژگی، فولاد نورد گرم را برای استفاده در کاربرد‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر آتش دارند، مانند سازه‌های ساختمانی و درب‌های آتش‌نشانی ایده‌آل می‌کند.
مزایای فولاد نورد گرم
فولاد نورد گرم مزایایی دارد که تولید و مصرف آن را توجیه می‌کند:
- هزینه کمتر: فولاد نورد گرم نسبت به فولاد نورد سرد ارزانتر است، زیرا برای تولید، فرایند کمتری را طی می‌کند.
- عملکرد بهتر: همانطور که اشاره شد، نورد گرم در دمای خیلی بالا انجام می‌شود. به این ترتیب شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری فولاد را افزایش داده و عملکرد بهتری از آن را ارائه می‌دهد.
- تنش داخلی کم: در فرایند نورد گرم، فولاد را به تدریج خنک می‌کنند، بنابراین ماده فرصت پیدا می‌کند تا ساختار خود را عادی کند. به این ترتیب به ساختار اصلی فولاد شوک وارد نشده و از تنش‌های داخلی عاری می‌شود.
کاربرد‌های فولاد نورد گرم
از آنجایی که فولاد نورد گرم در مرحله سرد شدن کمی منقبض می‌شود، کنترل کمتری بر شکل نهایی آن می‌توان داشت. به همین دلیل، معمولاً در ساخت ابزار‌هایی استفاده می‌شود که به تلرانس‌های بسیار شدید نیاز ندارند، مانند:
- تجهیزات کشاورزی
- قطعات خودرو (رینگ چرخ‌های ماشین)
- مصالح ساختمانی (تیر‌های I)
- تجهیزات راه آهن (ریل و اجزای واگن ریلی)
فولاد گرمکار چیست؟
فولاد‌های گرمکار نوعی از فولاد‌های گرم نورد شده هستند که در دمای بالاتر از ۳۱۶ درجه سانتی‌گراد نورد می‌شوند. این فولاد‌ها که به فولاد ابزاری نیز شهرت دارند، توانایی حفظ خواص خود در دما‌های بالا را دارند. به این ترتیب فولاد گرمکار برای ساخت انواع قالب و ابزار در صنعت و در دمای بسیار بالا مناسب هستند. این فولاد مقاومت به سایش بالایی داشته و زمانی که در دمای بالا قرار می‌گیرند، هیچ تغییر شکل یا نرمی از خود نشان نمی‌دهند. همچنین به دلیل وجود عنصر کروم در ساختار آن، در برابر اکسایش در دما‌های بالا نیز مقاوم هستند.
انواع فولاد گرمکار
فولاد‌های گرمکار به دو دسته تقسیم می‌شوند که عناصر اصلی هر دسته سبب تقسیم‌بندی این فولاد شده‌اند:
- فولاد تنگستن‌دار: وجود عنصر تنگستن در ساختار این فولاد، سبب انتخاب این نام برای این دسته از فولاد‌ها شده است. تنگستن مقاومت به سایش، مقاومت گرمایی و سختی فولاد را افزایش می‌دهد. همانطور که اشاره شد، از آنجایی که کروم در ترکیبات شیمیایی این فولاد وجود دارد، مقاومت به اکسایش و خوردگی نیز در این فولاد به چشم می‌خورد. ناگفته نماند که فولاد تنگستن‌دار دارای چقرمگی پایینی است، بنابراین موارد کاربرد محدودی دارد. فولاد‌های ۱.۲۵۴۲، ۱.۲۵۶۷ و ۱.۲۵۸۱ جزء فولاد‌های گرمکار تنگستن‌دار محسوب می‌شوند.
- فولاد مولیبدن‌دار: وجود عنصر مولیبدن در این فولاد سبب بهبود ساختار ریزدانه فولاد شده و مقاومت حرارتی آن را افزایش می‌دهد. علاوه بر این مولیبدن سبب افزایش قابلیت جوشکاری، مقاومت تسلیم و مقاومت به شوک الکتریکی در این دسته از فولاد‌های گرمکار می‌شود. فولاد‌های ۱.۲۳۴۴، ۱.۲۷۶۷، ۱.۲۷۱۴ جزء فولاد‌های گرمکار مولیبدن‌دار محسوب می‌شوند.
