انواع ورق آلیاژی را بهتر بشناسید

آهن به‌خودی‌خود توان آن را ندارد که منشأ تولید محصولات گوناگونی شود، چراکه ضعف‌های مکانیکی و فنی بسیار زیادی در قطعات تمام‌آهنی به وجود می‌آید؛ به سبب همین مسئله، متخصصان کوشیده‌اند تا از ترکیب‌کردن چندین عنصر فلزی به همراه آهن، آلیاژهای گوناگونی را تولید کنند. همین مسئله، باعث ایجاد ورق‌های آلیاژی می‌شود. در این مقاله قصد داریم ابتدا توضیحات مختصری دربارهٔ آلیاژها و ورق‌های آلیاژی بدهیم و پس از آن، به معرفی انواع این محصول مانند ورق استیل، ورق ضد سایش و ورق کربنی بپردازیم. توجه داشته باشید که با مطالعهٔ این مقاله، دیدگاه بهتری در زمان خرید و فروش ورق آلیاژی در ذهن خواهید داشت.

آلیاژ و ورق آلیاژی دقیقاً یعنی چه؟

عناصر فلزی به‌ندرت به‌تنهایی در ساخت یک قطعه به کار می‌روند، چراکه این عنصرها بدون اضافه‌شدن به عناصر دیگری، از جهت استحکام فیزیکی، مقاومت کششی و تنشی و سایر مشخصات مکانیکی و فنی بسیار ضعیف و شکننده هستند؛ همین مسئله باعث می‌شود که دانشمندان به فکر یک راه‌حل جایگزین بیفتند. بهترین راه‌حل برای برطرف‌کردن چنین مشکلی، ترکیب‌کردن چندین عنصر با یکدیگر است؛ مثلاً اگر آهن به‌تنهایی توان مقاومت در برابر عوامل خورنده را ندارد و از طرف دیگر، فرایند جوشکاری نیز بر روی آن به‌خوبی انجام نمی‌شود، متخصصان آن را با عناصر دیگری مانند نیکل، مولیبدن، کروم و کربن ترکیب می‌کنند تا بتوانند ترکیبی را ایجاد کنند که به‌مراتب قوی‌تر است.

چنین ترکیب‌هایی که از اضافه‌شدن چندین عنصر فلزی ایجاد شده‌اند، اصطلاحاً “آلیاژ” (Alloy) نامیده می‌شوند و به ورق‌هایی که از چنین ترکیباتی ساخته شده‌اند، “ورق آلیاژی” (Alloy Sheet) می‌گویند. پس ورق آلیاژی آن دسته از محصولات فلزی هستند که علاوه بر عناصر غالب مانند آلومینیوم یا آهن، ترکیبات دیگری را نیز در خود جای داده‌اند.

چرا ورق آلیاژی کاربرد بیشتری دارد؟

بدون شک این سؤال نیز برای شما پیش می‌آید که چه دلیلی باعث می‌شود متخصصان عناصر را با یکدیگر ترکیب کنند و به شکل آلیاژی از آن‌ها در تولید محصولات گوناگونی استفاده کنند. در بخش قبلی به شکل مختصر گفتیم که ترکیبات گوناگون فلزی در حکم پایدارکننده‌هایی عمل می‌کنند که خواص عناصر فلزی را تا حدود زیادی افزایش می‌دهند. علاوه بر این، عامل دیگری نیز باعث استفاده از آلیاژها می‌شود؛ این عامل، رابطهٔ مستقیمی با نقطهٔ ذوب فلزهای غیرآلیاژی دارد.

فلزهای غیرآلیاژی نقطهٔ ذوب پایداری ندارند و بسیار منعطف هستند، همین مسئله موجب می‌شود که متخصصان نتوانند آن‌ها در خط تولید قرار دهند و پس از طی‌کردن فرایندهای گوناگون، محصولات خاصی تولید کنند؛ به‌عنوان‌مثال، طلای خالص آن‌قدر نرم و منعطف است که به‌هیچ‌عنوان امکان ساخت جواهرآلات زیبا را به طلاسازان نمی‌دهد. به همین دلیل، جواهرات از جنس طلا به شکل آلیاژی تولید می‌شوند تا امکان انجام فرایندهای گوناگون بر روی آن‌ها ایجاد شود.

این مسئله به حدی مهم و تأثیرگذار است که به‌جرئت می‌توانیم بگوییم ۹۵ درصد از فلزاتی که در اطراف شما قرار دارند، فلزهای آلیاژی هستند که در واقع از ترکیب، چندین عنصر فلزی ایجاد شده‌اند.

ورق‌های آلیاژی به چه انواعی تقسیم می‌شوند؟

حالا که درک بهتری از مفهوم آلیاژ پیدا کردیم، زمان مناسبی است که به سراغ معرفی انواع ورق آلیاژی و کاربردهای هرکدام برویم. توجه داشته باشید که ورق‌های فولادی از این دست، به انواع بسیار گسترده‌ای تقسیم می‌شود؛ همچنین این قابلیت به شکل بالقوه برای متخصصان وجود دارد که ورق‌های فلزی آلیاژی را در انواع بسیار گسترده‌ای تولید کنند. چراکه هرکدام از انواع ورق‌های آلیاژی برای پیش‌بردن یک یا چند هدف خاص تولید می‌شوند و همین مسئله باعث می‌شود که برای استفاده‌های جدید و مدرن، از ورق‌های آلیاژی جدید و به‌روز استفاده شود.

برای مثال، بهتر است که موتورهای توربو فضاپیماها یا موتورهای هواپیماهای جت را معرفی کنیم. در ساخت این محصولات، از برخی ورق‌های آلیاژی استفاده می‌شود که به شکل صددرصد اختصاصی و فقط برای پیش‌بردن چنین هدفی تولید شده‌اند و بسیار هم گران‌قیمت و کمیاب هستند. حتی می‌توانیم بگوییم که چنین ورق‌هایی به‌سادگی توسط هر تولیدکننده‌ای قابل ساخت نیستند.

با همهٔ این تفاسیر، ما در این مقاله قصد داریم صرفاً آن دسته از ورق‌های آلیاژی را معرفی کنیم که در بازار آهن‌آلات وجود دارند و در پروژه‌های صنعتی و غیرصنعتی متعددی به کار می‌روند. این ورق‌ها در مرحلهٔ اول به دو دستهٔ کلی تقسیم می‌شوند:

  • ورق کم‌آلیاژ:

این ورق‌ها از ترکیب چند عنصر فلزی تولید شده‌اند و همین مسئله باعث می‌شود که در مقایسه با سایر ورق‌های آلیاژی، وزن کمتری داشته باشند. ورق‌های کم‌آلیاژ معمولاً از ترکیب چند عنصر فلزی گران‌قیمت تولید می‌شوند و هدف از ساخت آن‌ها نیز تولید یک وسیلهٔ خاص است؛ به‌عنوان‌مثال، از این ورق‌ها در ساخت انواع اتومبیل، هواپیما و حتی فضاپیما استفاده می‌شود. دانستن این نکته نیز خالی‌ازلطف نیست که ورق‌های کم‌آلیاژ معمولاً از یک عنصر پایه و چند عنصر دیگر تولید می‌شوند که عناصر غیر پایه ۱ تا ۵ درصد از کل ترکیب را تشکیل می‌دهند.

  • ورق آلیاژ:

برخلاف گروه قبلی، این مدل از ورق آلیاژی از تعداد عناصر فلزی گوناگونی تولید شده که هرکدام از آن‌ها، سهم زیادی در ورق تولیدشده دارند؛ به بیان دیگر، اگر عناصر فرعی در ورق‌های کم‌آلیاژ صرفاً ۱ تا ۵ درصد از کل ورق را تشکیل می‌داد، در ورق‌های پرآلیاژ این رقم گاهی تا ۳۵ درصد هم می‌رسد. در میان ورق‌های پرآلیاژ، در ورق استیل، عناصر فلزی بیشتری استفاده شده و به سبب همین مسئله، برخی متخصصان این نوع ورق را یکی از پرآلیاژترین ورق‌های موجود در بازار می‌دانند. گفتنی است که ورق‌های استیل بر اساس میزان کروم، به سه دستهٔ کلی آستنیتی، فریتی و مارتنزیتی تقسیم می‌شود؛ ورق استیل آستنیتی از مقدار زیادی نیکل، کربن، منگنز و یا ازت ساخته شده است، ورق فریتی حدود ۱۲ الی ۲۷ درصد کروم دارد و ورق مارتنزیتی نهایتاً ۱۲ درصد کروم را در خود جای‌داده است.

حالا که این تقسیم‌بندی کلی ورق آلیاژی را آموختید، وقت آن رسیده که به سراغ بررسی انواع این محصول برویم و آن‌ها به شکل مجزا بررسی کنیم. توجه داشته باشید که ورق‌های آلیاژی معمولاً به شکل زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

  • ورق‌های آلیاژی بر پایهٔ فولاد؛
  • ورق‌های آلیاژی استنلس‌استیل؛
  • ورق‌های آلیاژی فولاد و کربن؛
  • سایر ورق‌های آلیاژی بر پایه عناصر فلزی به‌جز فولاد و کربن.

گفتنی است که هرکدام از این چهار دسته، ورق‌های آلیاژی گوناگونی را در خود جای داده‌اند که در ادامه به شکل مفصل به آن‌ها می‌پردازیم.

ورق‌های آلیاژی بر پایهٔ فولاد

فولاد یکی از شناخته‌شده‌ترین انواع آلیاژهای بر پایهٔ آهن است که پایهٔ دنیایی از محصولات و قطعات فلزی قرار می‌گیرد. فولاد به‌خودی‌خود به صدها آلیاژ گوناگون تقسیم می‌شود که هرکدام باتوجه‌به خواص مکانیکی و فنی با یکدیگر متفاوت هستند. به شکل کلی باید بگوییم که معمولاً از عناصر زیر در انواع ورق آلیاژی بر پایه فولاد استفاده می‌شود.

  • منگنز:

این عنصر در درصدهای وزنی متعددی استفاده می‌شود و کاربرد اصلی آن، جلوگیری از شکنندگی آلیاژها در مقابل عنصر گوگرد است.

  • سرب:

برای افزایش قابلیت‌های ماشین‌کاری آلیاژها از این عنصر استفاده می‌شود و درصد وزنی آن متناسب با کلیت آلیاژ، متفاوت است.

  • آلومینیوم:

آلومینیوم به افزایش مقاومت پیر کنشی مشهور است و همین مسئله نیز باعث می‌شود که در آلیاژهای فولادی به کار برود؛ معمولاً درصد وزنی این عنصر زیر ۲ است.

  • مولیبدن:

مولیبدن مقاومت کششی ورق‌های فولادی را افزایش می‌دهد و به همین دلیل حدود ۲. تا ۵. درصد از این عنصر در آلیاژهای فولادی استفاده می‌شود.

  • مس:

مس ارتباط مستقیمی با مقاومت فلز در برابر خوردگی‌های شایع دارد و به همین دلیل هم در این آلیاژ قرار دارد.

  • کرومیت:

این عنصر یکی دیگر از عناصری است که برای ارتقا ویژگی‌های ضدخورندگی ورق‌های فولادی استفاده می‌شود؛ جالب است بدانید که درصد وزنی این عنصر بین ۴ تا ۱۸ است.

  • بورن:

این عنصر برای برطرف‌کردن سخت‌شوندگی فولاد استفاده می‌شود و میزان استفاده از آن بر اساس مؤلفه‌های گوناگونی متغیر است.

  • بیسموت:

بیسموت نیز مانند سرب برای افزایش قابلیت‌های ماشین‌کاری ورق‌های فولادی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

با دردست‌داشتن این اطلاعات، به‌تنهایی می‌توانید ترکیبات ورق‌های فولادی را بررسی کنید و با مراجعه به این راهنما، خواص کلی آن را حدس بزنید.

ورق‌های فولادی پرکاربرد شامل موارد زیر می‌شود:

  • ورق ST44:

این ورق باتوجه‌به میزان کربن و منگنز بالا از سایر ورق‌های فولادی متمایز می‌شود، البته نباید فراموش کنیم که این ورق از مقادیر کمتری کربن در مقایسه با سایر ورق‌های آلیاژی فولادی (مانند ST52) تشکیل شده است و همین مسئله باعث می‌شود که مقاومت کششی کمتری داشته باشد. علاوه بر این، حداقل تنش تسلیم این ورق ۲۷۵ واحد است که بازهم در مقایسه با رقیب خود، یعنی ST52 کمتر است.

گفتنی است که علاوه بر منگنز و کربن، از عناصر دیگری مانند فسفر، گوگرد، نیتروژن و مس نیز در این مدل استفاده می‌شود؛ البته نباید فراموش کنیم که درصد استفاده از سیلیسیم در این ورق و گریدهای مشابه آن صفر است.

  • ورق ST52:

ورق ST52 ترکیبات مشابه بسیاری با نمونه‌ی قبلی دارد اما یک تفاوت اساسی، یعنی استفاده از عنصر سیلیسیم در این محصول، خواص مکانیکی و فنی این نوع ورق را تا حدود زیادی از مدل ST44 متمایز می‌کند. گفتنی است که استفاده از سیلیسیم در این ورق باعث می‌شود که تنش تسلیم ورق‌های ST52  در ضخامت ۱۲ میلی‌متر، ۳۵۵ و استحکام کششی برای ضخامت‌های کمتر از ۳ میلی‌متر چیزی در حدود ۵۱۰ تا ۶۸۰ بشود.

گفتنی است که از این ورق‌ها در ساخت سازه‌های بزرگ و مقاوم فلزی مانند پل‌ها و ریل‌ها استفاده می‌شود چراکه این ورق‌ها مقاومت بسیار مطلوبی در برابر بسیاری از عوامل آسیب‌زا دارند.

  • ورق A283 Gr C:

این ورق نیز در واقع یکی از استانداردهای چهارگانهٔ A283 به‌حساب می‌آید که محصولی از نورد گرم است و مقاومت کششی کمتری در مقایسه با سایر گریدهای این استاندارد دارد. در این ورق آلیاژی از کربن، سیلیسیم، منگنز، فسفر، گوگرد، مس و آهن استفاده می‌شود و همین مسئله باعث می‌شود که مقاومت کششی ۲۰۵ مگاپاسکال و استحکام کششی ۳۸۰ تا ۵۱۵ مگاپاسکال برای این ورق ایجاد شود؛ این مدل از انواع ورق آلیاژی، شباهت زیادی با ورق A36 دارد.

گفتنی است که از این محصول در ساخت تیرهای انتقال الکتریسیته با ولتاژ زیاد، انواع پل‌های فلزی، دیگ‌های بخار با ابعاد متعدد، انواع کانتینر، کشتی و اتومبیل‌های سنگین و سواری استفاده می‌شود.

  • ورق A36:

ورق A36 مدلی دیگر از انواع ورق آلیاژی است که شباهت‌های زیادی با گرید C از استاندارد A283  دارد؛ جالب است بدانید که این آلیاژ از کربن، سیلیسیم، فسفر، گوگرد و مس تولید شده است و نبود منگنز در آن، موجب می‌شود که تا حدودی با آلیاژ A283 متفاوت بشود.

از ورق‌های آلیاژی A36 در ساخت بسیاری از قطعات فولادی و سازه‌های فلزی استفاده می‌شود؛ گفتنی است که این آلیاژ باتوجه‌به ترکیبات خود، تا حدودی ارزان‌تر از گریدهای دیگر است، در نتیجه، بهتر است که این نکته را در زمان خرید و فروش ورق آلیاژی در ذهن داشته باشید.

ورق آلیاژی استنلس‌استیل

این ورق‌ها نیز دسته‌ای دیگر از ورق‌های فولادی هستند که باتوجه‌به عناصر ترکیبی و ویژگی‌های مکانیکی و فنی خود، از سایر محصولات فولادی متمایز می‌شوند؛ به‌عنوان نمونه، برجسته‌ترین ویژگی ورق‌های استیل ضدزنگ، مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی و سایر عوامل آسیب‌زا است که این آلیاژها را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در موقعیت‌هایی حساس تبدیل می‌کند.

روش‌های گوناگونی برای بررسی انواع ورق آلیاژی استنلس‌استیل وجود دارد؛ برخی از متخصصان این محصولات را بر اساس گریدها بررسی می‌کنند و گروهی دیگر این محصولات را زیر سه دستهٔ کلی بگیر، نگیر و نسوز تقسیم‌بندی می‌نمایند. به سبب اینکه هدف از نگارش این مقاله، راهنمایی شما در زمان خرید و فروش ورق آلیاژی است، ما تلاش می‌کنیم که این محصولات را به شکل رایج بازارهای داخلی یعنی سه روش بگیر، نگیر و نسوز تقسیم کنیم و براین‌اساس، به‌پیش برویم.

در ابتدای این بحث لازم است به این نکته اشاره کنیم که رفتار مغناطیسی انواع ورق آلیاژی استیل موجب بروز چنین دسته‌بندی‌ای می‌شود؛ یعنی آن دسته از ورق‌های استیل که رفتاری مغناطیسی دارند با عنوان بگیر و آن دسته از ورق‌ها که رفتاری غیرمغناطیسی دارند، به استیل نگیر مشهور هستند.

  • ورق استیل بگیر:

آن دسته از گریدهای آلیاژ استیل ضدزنگ که از مقادیر کمتری کروم ساخته شده است، به کنش و واکنش‌های مغناطیسی واکنش نشان می‌دهد یا به بیان دیگر، ویژگی‌های مغناطیسی دارد و همین مسئله موجب می‌شود که با عنوان زیرمجموعه‌ای از ورق استیل بگیر به‌حساب بیاید. علاوه بر این، جالب است بدانید که همهٔ استیل‌های مارتنزیتی و بیشتر ورق‌های استیل رسوب سخت‌شونده ویژگی‌های فرومغناطیسی دارند (یعنی بگیر هستند) و زیرمجموعهٔ این دسته به‌حساب می‌آیند.

  • ورق استیل نگیر:

بر مبنای معیاری که در بخش قبلی به دست دادیم، آن دسته از ورق‌های استیل که درصد کروم کمتری دارند، رفتاری پارامغناطیسی (یا غیرمغناطیسی) خواهند داشت؛ یکی از معروف‌ترین انواع ورق آلیاژی که چنین ویژگی‌ای دارد، ورق استیل آستنیتی است که درصد کربن آن به‌مراتب کمتر از ورق‌های استیل مارتنزیتی می‌باشد.

علاوه بر این، گریدهای ۳۰۴، ۳۱۶، ۳۱۰، ۳۰۹S، ۳۱۰S و ۴۸۴۱ در زمره‌ی ورق‌های استیل نگیر به حساب می‌آیند. جالب است بدانید که کاربرد این دسته از ورق‌های استیل بسیار متنوع است؛ به عنوان نمونه، از این ورق‌ها در کارخانه‌های صنایع غذایی، صنایع دارویی و کارخانه‌های تولید لوازم آرایشی‌بهداشتی به وفور استفاده می‌شود.

  • ورق استیل نسوز:

ورق استیل نسوز یکی دیگر از انواع ورق آلیاژی است که به سبب یک ویژگی منحصربه‌فرد در میان اهل صنعت بسیار محبوب است؛ این ورق مقاومت به‌مراتب بالایی در برابر حرارت دارد و همین مسئله باعث می‌شود که با نام ورق استیل نسوز نامیده شود. ورق استیل نسوز در گریدهای گوناگونی مانند ۴۷۲۴، ۴۷۴۲، ۴۷۶۲، ۴۸۲۸، ۴۸۴۱ و ۴۸۴۵ به بازار عرضه می‌شود و عمدتاً در موقعیت‌هایی استفاده می‌شود که با حرارت‌های بالا سروکار دارند.

ورق‌های آلیاژی فولاد و کربن

گروه دیگری از انواع ورق آلیاژی باتوجه‌به اینکه از مقادیر زیادی کربن تولید شده‌اند، با عنوان ورق فولادی کربنی شناخته می‌شوند؛ پس یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های ورق فولادی کربنی، این مسئله است که از مقادیر زیادی کربن در ساخت این ورق‌ها استفاده شده باشد. البته نباید تصور کنیم که هر ورق فولادی که در ساخت آن کربن به کار رفته، زیرمجموعهٔ این دسته قرار می‌گیرد، چراکه دو قانون دیگر برای تعیین ورق‌های آلیاژی فولادی کربنی وجود دارد.

  • حداقل ۰.۰۴ درصد مس در این ورق‌ها به کار رفته باشد؛
  • حداکثر ۱.۶۵ درصد منگنز و ۰.۶ درصد سیلیسیم و مس در این ورق‌ها استفاده شده باشد.

پس در زمان خرید و فروش ورق آلیاژی توجه داشته باشید که ورق فولادی کربنی حتماً باید علاوه بر مقادیر زیاد کربن، این دو ویژگی را هم داشته باشد.

گفتنی است که ورق فولادی کربنی به انواع گوناگونی تقسیم می‌شود و یکی از مشهورترین این مدل‌ها، ورق ضد سایش است که در این بخش به معرفی آن می‌پردازیم.

  • ورق ضد سایش:

ورق هاردوکس یا ضد سایش، نوعی از ورق‌های با کربن زیاد است که مقاومت و استحکام بالایی در برابر آسیب‌های فیزیکی خارجی دارد. جالب است بدانید که میزان مقاومت این محصول در برابر آسیب‌های فیزیکی رابطهٔ مستقیمی با میزان کربن آن‌ها دارد و هرچقدر که میزان کربن بیشتر باشد، مقاومت آن‌ها بیشتر است. البته فراموش نکنید که به‌هیچ‌عنوان نمی‌توانیم بدون نظر کارشناسان از مقادیر زیادی کربن در این نوع ورق‌ها استفاده کنیم، بلکه باید میزان کربن را با سایر عناصر بسنجیم و به نسبت عناصر فلزی دیگر، از این عنصر هم استفاده کنیم.

شایان توجه است که یکی از برجسته‌ترین کاربردهای ورق ضد سایش در ساخت بدنهٔ خودروها و وسایل نقلیه است و علت اساسی این مسئله هم، مقاومت بالای این ورق‌ها در مقابل وزن کم آن‌هاست.

ورق‌های آلیاژی با عناصر پایه غیر از فولاد

در سه بخش قبلی تلاش کردیم تا اطلاعات جامعی از انواع ورق فولادی آلیاژی به دست دهیم که در جای‌جای پروژه‌های خُرد و کلان به کار می‌روند؛ در این میان، نباید فراموش کنیم که بخش قابل‌توجهی از ورق‌های آلیاژی موجود در بازار نیز شامل آن دسته از ورق‌ها می‌شود که بر اساس عناصر پایهٔ به‌جز فولاد ساخته شده‌اند. لازم است که بخشی از این مقاله را نیز به این عناصر اختصاص دهیم، چراکه در زمان خرید و فروش ورق آلیاژی مطمئناً به این محصولات هم برخواهیم خورد.

این محصولات شامل موارد زیر می‌شوند:

  • ورق‌های بر پایه‌ آلومینیوم؛
  • ورق‌های بر پایه وانادیوم؛
  • ورق‌های بر پایه تنگستن؛
  • ورق‌های بر پایه تیتانیوم؛
  • ورق‌های بر پایه سیلیکون؛
  • ورق‌های بر پایه نیکل؛
  • ورق‌های بر پایه مولیبدن؛
  • ورق‌های بر پایه مس؛
  • ورق‌های بر پایه کبالت؛
  • ورق‌های بر پایه کروم.
کلیدواژه : ورق آلیاژی