×
در انتخاب صفحات فولادی کربنی، اولین قدم این است که خواص ماده را با نیازهای واقعی کار تطبیق دهید. برای کارهای سازه‌ای بزرگ مانند ساخت پل، بیشتر مهندسان از فولاد ASTM A36 استفاده می‌کنند، چون استحکام تسلیم حداقلی 250 MPa دارد و به خوبی جوش می‌خورد. ولی در مورد مخازن تحت فشار داستان متفاوت است، چون به ماده‌ای مقاوم‌تر نیاز است. بنابراین اغلب از درجات A516 استفاده می‌شود، چون این مواد می‌توانند در محدوده دمایی منفی 29 درجه سانتی‌گراد تا 343 درجه سانتی‌گراد بدون اینکه دچار آسیب شوند، عملکرد مناسبی داشته باشند. اگر صحبت در مورد کاربردهای دریایی باشد که آب شور به طور مداوم سطوح فلزی را مورد حمله قرار می‌دهد، فولادهای دارای مس مانند ASTM A588 انتخاب مناسبی خواهند بود. این آلیاژهای خاص در برابر خوردگی مقاومت بیشتری نشان می‌دهند، به این معنی که تجهیزات در چنین شرایط سختی دوام بیشتری دارند، طبق آزمایش‌های میدانی انجام شده در طول چندین سال، تقریباً 25 تا 40 درصد طولانی‌تر.
سه خاصیت مکانیکی در انتخاب مواد موثر هستند:
عوامل محیطی مانند تابش UV و تماس با مواد شیمیایی می‌توانند فولاد کربنی بدون پوشش را با نرخ 0.5 تا 1.2 میلی‌متر در سال تخریب کنند که ضرورت استفاده از پوشش‌های حفاظتی در نصب‌های بلندمدت را برجسته می‌کند.
فولاد ASTM A36 قطعاً ارزان‌تر از فولاد مقاومت بالای A572 است، در واقع حدود 15 تا 20 درصد ارزان‌تر می‌باشد. اما از دیدگاه دیگری نگاه کنیم، A572 حدود دو برابر مقاومت تسلیم فولاد معمولی A36 را دارد. این موضوع به مهندسان این امکان را می‌دهد که از مواد نازک‌تری استفاده کنند بدون اینکه استحکام سازه‌ای کاهش یابد، که در بلند مدت باعث صرفه‌جویی در وزن و هزینه مواد می‌شود. داستان دیگری نیز در مورد هزینه‌های نگهداری در طول زمان وجود دارد. مطالعات نشان می‌دهند که استفاده از انواع فولاد مقاوم در برابر خوردگی یا اعمال پوشش‌های حفاظتی مناسب، هزینه‌های تعویضی را پس از حدود پانزده سال تقریباً 60 درصد کاهش می‌دهد. برای سازه‌هایی که قرار است چندین دهه دوام بیاورند، این امر از نظر مالی منطقی است، هرچند سرمایه‌گذاری اولیه در نگاه اول بیشتر به نظر برسد.
هنگام صحبت دربارهٔ صفحات فولاد کربنی، استحکام کششی اساساً به ما می‌گوید که چه مقدار تنش را می‌تواند قبل از شکستن کامل تحمل کند. استحکام تسلیم نیز معیار مهم دیگری است که نشان می‌دهد فلز از چه حدی شروع به تغییر شکل دائمی زیر فشار می‌کند. سپس کشیدگی آمده است که میزان افزایش طول ماده قبل از اینکه دیگر دوام نیاورد را به صورت درصدی اندازه‌گیری می‌کند. این موضوع به ما ایده‌ای از چقرمگی یا قابلیت کشیدگی واقعی فولاد می‌دهد. به عنوان مثال ASTM A36 را در نظر بگیرید. این درجه خاص دارای محدوده استحکام کششی بین تقریباً ۳۶ ksi تا ۸۰ ksi است. این خواص باعث می‌شود ASTM A36 انتخاب خوبی برای سازه‌هایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند مانند قطعات پل‌ها و قاب‌های سازه‌ای در ساختمان‌ها باشند که در آن‌ها هم استحکام و هم مقداری انعطاف‌پذیری مورد نیاز است.
مقدار کربن مستقیماً بر سختی و مقاومت ضربه تأثیر می‌گذارد:
| محتوای کربن | سختی (روکول B) | مقاومت در برابر ضربه | کاربردهای نمونه |
|---|---|---|---|
| کم (0.05–0.25%) | 50–70 HRB | 80–100 J | ساخت و ساز عمومی، پایه‌های ماشین‌آلات |
| متوسط (0.30–0.60%) | 75–100 HRB | متوسط | ماشین‌آلات صنعتی، پل‌ها |
| بالا (0.61–1.50%) | 92+ HRB | استحکام بیشتر، چقرمگی کمتر | ابزارها، فنرهای بندی |
فولادهای کربنی متوسط مانند ASTM A572 از عملیات حرارتی بهره می‌برند تا سختی را با مقاومت در برابر شکست در شرایط سرد به تعادل برسانند.
بر اساس تحقیقات اخیر انجام شده در سال 2022 توسط ASM International، فولادهای خاصی از عملیات حرارتی شده می‌توانند بیش از یک میلیون چرخه بارگذاری را در نیمی از ظرفیت حداکثر خود تحمل کنند. این دوام به عواملی مانند وضعیت سطح بستگی دارد - زیرا تفاوت بین سطوح ماشین‌کاری شده و نورد شده به دلیل نقاط تمرکز تنش ناشی از گوشه‌های تیز یا ناپیوستگی‌های سطحی، به طور قابل توجهی بر عملکرد کلی خستگی تأثیر می‌گذارد. کنترل مؤثر خوردگی نیز عمر این مواد را افزایش می‌دهد، به طوری که پوشش‌های محافظتی برای نصب‌های بلندمدت در محیط‌های خورنده ضروری هستند.
افزایش درصد کربن (0.30–0.60%) استحکام را افزایش می‌دهد اما قابلیت جوشکاری را کاهش می‌دهد. استفاده از عملیات حرارتی مناسب مانند پیش‌گرم کردن تا دمای 150–200°س می‌تواند از ایجاد ترک‌های ناشی از هیدروژن جلوگیری کند. برای فولاد ASTM A516 درجه 70 با ضخامت 25 میلی‌متر، لازم است که اقدامات پیش‌گرم کردن را در حدود 95°س انجام داد و همراه با فرآیندهای حرارتی پس از جوشکاری برای دستیابی به نتایج بهینه در حین کارهای پیچیده ساخت و ساز به کار گرفت.
این فولاد معمولاً دارای استحکام تسلیم حداقل 36 ksi است، در حالی که استحکام کششی آن بین 58 تا 80 ksi متغیر است. به عنوان یک فولاد ساختمانی کم کربن پرکاربرد، ASTM A36 دارای خواص مکانیکی متوازنی است که آن را برای کاربردهای ساختمانی عمومی مانند قاب‌های ساختمانی یا اجزای پل مناسب می‌کند. انعطاف‌پذیری این فولاد تحت تنش، آن را برای کاربردهای مهندسی مختلف که در آن‌ها استحکام و انعطاف‌پذیری ویژگی‌های کلیدی عملکردی محسوب می‌شوند، بسیار کاربردی می‌کند.
در حالی که ASTM A36 برای پروژه‌های ساختمانی عمومی مناسب است، اما در مواردی که نیاز به استحکام بیشتر بدون از دست دادن انعطاف‌پذیری باشد، کمتر مناسب است. برای مثال در تیرهای بلند دهانه پل‌ها که نسبت استحکام به وزن باید حدود 1.5:1 باشد یا سیستم‌های مقاوم راه‌آهن جرثقیل که تحت نیروهای دینامیکی مکرر قرار دارند، A572 درجه 50 گزینه بهتری نسبت به A36 است.
فولاد کربنی ASTM A516 استحکام عالی در دماهای زیر صفر ارائه می‌دهد که آن را به خصوص در کاربردهایی که با مواد ترد و مستعد شکستگی در مخازن گاز شهری (LPG) سروکار دارند، ارزشمند می‌کند. همچنین این فولاد تا دمای حدود 800 درجه فارنهایت را نیز به مدت کوتاهی تحمل می‌کند. این خاصیت در تولید محصولاتی که قرار است در شرایط بسیار سرد یا گرم کار کنند، حیاتی است.
| دسته بندی | درصد کربن(%) | درصد منگنز (%) | حداکثر درصد فسفر (%) |
|---|---|---|---|
| Astm a36 | ≤0.26 | 0.60–0.90 | 0.040 |
| Astm a572 | ≤0.23 | 1.15–1.65 | 0.035 |
| ASTM A516 | 0.24–0.3 | 0.85–1.20 | 0.035 یا کمتر |
مواد کم کربن به خوبی برای عملیات ماشین‌کاری مناسب هستند که نیروی کمتری نسبت به نمونه‌های درجه‌بالاتر مصرف می‌کنند. در نتیجه، کارخانه‌هایی که از فولاد A36 استفاده می‌کنند، حدود 15 درصد صرفه‌جویی در نیازمندی‌های عملیاتی ابزار ماشین‌کاری CNC نسبت به فولادهای منگنز غنی‌شده دارند، مانند محصولاتی که از آلیاژهای پیشرفته استفاده می‌کنند (AISI)
عوامل کلیدی شامل تطبیق خواص مواد با الزامات پروژه، ارزیابی خواص مکانیکی مانند استحکام کششی، چقرمگی ضربه و مقاومت در برابر خوردگی، و همچنین ترکیب بین بهره‌وری از نظر هزینه و عملکرد بلندمدت می‌باشد.
فولاد ASTM A36 عمدتاً به دلیل تعادل خوبی که بین استحکام و انعطاف‌پذیری دارد در ساخت و ساز و سازه‌های فلزی استفاده می‌شود و برای قطعات پل، قاب‌های سازه‌ای و پی‌های ماشین‌آلات سنگین مناسب است.
افزایش محتوای کربن سختی و استحکام را افزایش می‌دهد اما قابلیت جوشکاری را کاهش می‌دهد. فولادهای کربنی متوسط مانند ASTM A572 اغلب تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند تا تعادلی بین سختی و مقاومت در برابر شکست ایجاد شود.
ASTM A516 به دلیل چقرمگی برجسته در دماهای زیر صفر و توانایی جلوگیری از گسترش ترک از جمله در مخازن گاز مایع (LPG) و سایر کاربردهای حیاتی استفاده می‌شود.
اخبار داغ2025-04-25
2025-10-10
2025-09-05
2025-08-06
گروه فولاد تیانجین گائو استیل، یکی از تولیدکنندگان و صادرکنندگان مطرح فولاد در چین است که در زمینه تولید فولاد نورد سرد، پوشش‌دهی شده، گالوانیزه و فولادهای زنگ نزن فعالیت می‌کند. این شرکت به دلیل کیفیت و قابلیت اطمینان محصولاتش مورد اعتماد مشتریان جهانی است. امروز با ما تماس بگیرید تا از فرصت‌های همکاری مطلع شوید.
EN
