آلیاژهای تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ کدامند؟
در برخی از کشورها از ترکیبی از آلیاژها برای ایجاد مقاومت بیشتر در برابر خوردگی استفاده می‌کنند. اکثر مردم می‌دانند که تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ معروف به مقاومت در برابر خوردگی می‌باشند.
علاوه بر این تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ به صورت گسترده برای دوام، قدرت و مباحث زیبایی شناسی استفاده می‌شوند. آلیاژهای تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ خصوصیات آن‌ها را از یکدیگر متمایز می‌سازد و بر روی خرید تیر آهن تاثیر می‌گذارد.
سه عنصر اصلی از تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ، آهن، کربن و کروم می‌باشند. همچنین آن‌ها می‌توانند شامل عناصر دیگر مانند نیکل، مولیبدن و تیتانیوم نیز باشند. این ترکیبی از عناصر است که باعث می‌شود تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ در دسترس و مناسب برای بسیاری از موارد کاربردی باشند.
کروم، نقش مهمی را در خاصیت ضد زنگ بودن تیرآهن‌های فولادی ایفا می‌کند. کروم می‌تواند از حداقل 10.5 تا 27 درصد در تیرآهن‌های فولادی حضور داشته باشد. وجود کروم در تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ باعث می‌شود تا یک لایه سطحی محافظ نازک در تیرآهن تشکیل شود، این لایه به وجود آمده از خوردگی و زنگ‌زدگی تیرآهن جلوگیری می‌کند. به همین دلیل به آن تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ می‌گویند. به طور کلی آلیاژهای فلزی بیش از 85 درصد از تیرآهن‌های فولادی را تشکیل می‌دهند. هنگامی که کروم و آهن با یکدیگر مخلوط می‌شوند، ناخالصی در سطح تیرآهن به وجود می‌آید.
کروم به علت اثر تقویت کننده آن و به دلیل افزایش تاثیر مقاومت در برابر خوردگی، یک ماده مهم در آلیاژ محسوب می‌شود. کروم دارای سختی بالاتر نسبت به سایر آلیاژها می‌باشد، در نتیجه یکی از محبوب‌ترین پوشش‌های فلزی محسوب می‌شود. کربن و آهن در ترکیب با یکدیگر برای تشکیل فولاد و سپس تولید تیرآهن‌های فولادی آلیاژ می‌شوند. این فرایند باعث افزایش قدرت و سختی در آهن می‌شود.
افزایش گرما برای تقویت و سخت شدن آهن در تیر آهن مناسب نمی‌باشد، اما زمانی که کربن به آن اضافه شود، طیف گسترده‌ای از قدرت و سختی در آن حاصل می‌شود. برای زمانی که لازم است جوشکاری در تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ انجام شود، از محتوای کربن بالا در تشکیل آن‌ها استفاده نمی‌شود.
افزودن منگنز به تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ باعث بهبود خواص مکانیکی، افزایش سختی و مقاومت تیر آهن می‌شود. منگنز از عناصر تشکیل دهنده آستنیت می‌باشد و به صورت سنتی جایگزین مناسبی برای نیکل در تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ تشکیل شده از آستنیت محسوب می‌شود.
مهم‌ترین گروه فولاد ضد زنگ
افزایش بیش از 80 درصد نیکل به تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ باعث می‌شود تا مهم‌ترین گروه در فولادهای ضد زنگ تشکیل شوند. این دسته عموما مقاوم در برابر گرما و خوردگی می‌باشند. کروم به صورت قابل توجهی در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاوم می‌باشد.
میلگرد و تیر آهن نقش مهم و حیاتی در مقاومت سازه دارند که لازم است هنگام خرید این دو مصالح پرکابرد ساختمان سازی، علاوه بر توجه به کیفیت به قیمت میلگرد و تیر آهن توجه کنیم.
هنگامی که در ترکیب با فولاد آستنیت، کروم و نیکل نیز همراه می‌شوند، مولیبدن باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود، تیرآهن‌های فولادی که در آن‌ها از آلیاژ مولیبدن استفاده شده است، در محیط‌های حاوی گوگرد و کلرید بسیار موثر عمل خواهند کرد. نیتروژن همانند نیکل عنصر تشکیل دهنده آستنیت می‌باشد و پایداری قابل توجهی در ضد زنگ بودن تیرآهن‌های فولادی ارائه می‌دهند.
هنگامی که نیتروژن در ترکیب با فولاد ضد زنگ قرار می‌گیرد، مقاومت آن در برابر خوردگی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.
به پایداری عنصر مس
در تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ، مس اغلب به عنوان یک عنصر پایدار باقی می‌ماند. این عنصر به چندین آلیاژ افزوده می‌شود تا ویژگی‌های مقاومت در آن افزایش یابد. تیرآهن‌های تولید شده با استفاده از مس، مقاوم در برابر خوردگی و مناسب برای استفاده در شرایط اسید سولفوریک و آب دریا می‌باشند.
همین مساله باعث کاربرد تیرآهن در ساخت پل شده است.
تیتانیوم اغلب برای تثبیت کاربید اضافه می‌شود، به ویژه زمانی که لازم است از جوشکاری در تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ استفاده شود. تیتانیوم با کربن ترکیب می‌شوند تا کاربید تیتانیوم تشکیل شود، این ترکیب نسبتا پایدار می‌باشد و خوردگی در آن به صورت قابل توجهی کاهش می‌یابد زمانی که تقریبا حدود 0.25 تا 0.6 درصد تیتانیوم به فولاد اضافه می‌شود، باعث می‌شود که مانند کروم، از خوردگی جلوگیری شود. در چند سال گذشته استفاد از تیتانیوم به دلیل توانایی فولاد سازان در عرصه فولاد ضد زنگ به طرز قابل توجهی افزایش یافته است.
فسفر یا گوگرد؛ کدام یک موثر خواهد بود؟
به منظور بهبود ماشینکاری سطح تیر آهن‌های فولادی، فسفر اغلب با گوگرد ترکیب می‌شود. در حالی که حضور فسفر در فولاد ضد زنگ باعث افزایش قدرت آن‌ها می‌شود، مقاومت در برابر خوردگی را کاهش و تمایل به شکست در طی جوشکاری را افزایش می‌دهد. در این بین گوگرد باعث بهبود عملکرد ماشینکاری در تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ می‌شود و مانند فسفر بر روی جوشکاری و حتی در شرایطی بر روی مقاومت در برابر خوردگی تاثیر می‌گذارد.
کلسیم نیز در مقادیر کم برای افزایش قابلیت کارایی به تیر آهن‌های فولادی افزوده می‌شود، این ماده بدون اینکه هیچ تاثیری بر خواص دیگری مانند فسفر و گوگرد داشته باشند، در افزایش عملکرد تیرآهن موثر واقع خواهند شد.
نقش نیوبیوم و سیلیکون در فولاد
تثبیت تاثیرگذاری کربن با اضافه کردن نیوبیوم به فولاد به دست می‌آید. این ماده در تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ شبیه به تیتانیوم عمل می‌کند.
علاوه بر این نیوبیوم باعث افزایش عملکرد فولاد در برابر درجه حرارت‌های بالا می‌شود. سیلیکون عمدتا به عنوان یک عامل اکسید کننده در فرایند ذوب فولاد و نهایتا تولید تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ به کار می‌رود. مقدار کمی از این ماده در فولاد استفاده می‌شود.
هنگامی که تابش شدید راکتورهای هسته‌ای رخ می‌دهد، کبالت به شدت رادیو اکتیو می‌شود، از این رو تمام تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ مستقر در نیروگاه‌های هسته‌ای محدودیت‌های استفاده از کبالت دارند، اغلب حدود 20 درصد از آن‌ها از کبالت تشکیل شده است. این موضوع بسیار مهم می‌باشد، زیرا مقدار کبالت باقی مانده در نیکل، برای ساخت تیر آهن‌های فولادی ضد زنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه از انواع آلیاژها برای ساخت فولاد ضد زنگ و به منظور به کارگیری آن‌ها در صنایع مختلف استفاده می‌شود،
چنانچه از انواع فولاد حاوی کروم برای استفاده در صنایع دریایی و از بسیاری از فولادهای کربنی برای ساخت تیر آهن در صنعت ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.
چرا مهندسین استفاده از انواع تیرآهن را در ساخت و ساز ترجیح می‌دهند؟ تنوع کاربرد در فولاد ضد زنگ باعث شده تا مزایا و اهمیت به کارگیری آن‌ها بیش از پیش مورد توجه مهندسین و طراحان قرار گیرد، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد فراوان آن در بسیاری از صنایع جهان هستیم. بهتر است مصالح ساختمانی پر مصرف در ساخت سازهها را با توجه به آخرین قیمت خریداری کنیم. قیمت میلگرد به روز و آخرین قیمت تیر آهن از مراجع رسمی قابل استعلام است.
