مقدمه
2 تا از مهمترین محصولات در دسته بندی فولادهای پرکاربرد فولاد mo40 و ck45 می باشد که هر کدام دارای ویژگی ها و کاربردهای خاص خود می باشد. هر جفت این محصولات جز فولادهای آلیاژی می باشند. در این مقاله از فولاد شمس گل آذین به مقایسه فولادهای mo40 با ck45 با خواص و مقایسه این دو فولاد مهم می پردازیم. اما قبل از شروع بهتر است کمی با فولاد و فولاد آلیاژی آشنا شویم.
فولاد
یک فلز پرکاربرد و اصلی در طبیعت که قابلیت هماهنگ شدن برای احداث و ساخت در همه صنایع را دارد. این ماده از ترکیب آهن و کربن بدست می آید. نقطه قوت فولاد که آن را متمایز با دیگر فلزات کرده است، اضافه کردن انواع عناصر خاص به آن می باشد که قابلیت های مختلفی را در آن ایجاد می کند.
فولاد آلیاژی
بالاتر بیان کردیم که با اضافه کردن عناصر خاص به فولاد، خواص مکانیکی فولاد تغییر پیدا می کند. یکی از این عناصر کربن است که می تواند فولادی سخت تر و انعطاف تر را ایجاد کند. به این فولاد که با ترکیب عناصر متفاوت خواص مختلفی را دارد، فولاد آلیاژی گفته می شود. معمولا عناصر زیر در ترکیب فولاد بکار می روند:
- کربن (مهمترین)
- نیکل
- مولیبدن
- کروم
- وانادیم
- سیلسیوم
اهمیت
فولاد آلیاژی به دلیل دارا بودن سختی، مقاومت به سایش، مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و … برای ساخت پره های توربین، موتور جت، راکتورهای هسته ای، فضاپیماها مورد استفاده قرار می گیرد. همچننی فولاد های آلیاژی در محیط های مغناطیسی جهت ساخت موتور های الکتریکی و مبدل ها کاربرد دارد.
فولاد ck45
معرفی
از رایج ترین و در دسترس ترین فولادهای متوسط کربن موجود در باز است. همینطور جز دسته فولاد های آلیاژی عملیات حرارتی نیز به شمار می رود. این فولاد دارای کشش متوسط است که در شرایط نرمال یا نورد گرم تولید می شود.
کاربرد
جهت ساخت و ساز با استحکام و مقاومت زیاد و هزینه کم کاربرد دارد. بطور مثال معمولاً برای قطعات شعله ای، قطعات آهنگری سنگین، قطعات گیربکس، قطعات سخت شده مانند میل بادامک، چرخ دنده، اهرم گهواره ای، اشکال پیچیده خودرو (شفت کشتی، قطعات انتقال، توپی چرخ) مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد mo40
معرفی
یکی از فولاد های آلیاژی با میزان کربن پایین است که برای ساخت میلگرد آلیاژی mo40 کاربرد دارد. به جز کربن، برای تولید این فولاد از مولیبدن، کروم و منگنز هم استفاده می شود. از نظر خواص مکانیکی دارای مقاومت بالایی در برابرشکستگی، ضربه، سایش، چقرمگی (سفتی) و استحکام پیچشی است.
کاربرد
معمولا برای تولید قطعات صنعتی که در معرض سایش قرار دارند مثل چرخ جرثقیل استفاده می شود. اما در شرایط اجرا، مقاومت سایشی آن به مرور زمان به دلیل سختی پایین، کاهش می‌یابد.
عملیات حرارتی فولاد mo40
دمای آنیل
فولاد mo40 در دمای 800 – 850 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود و حرارت تا زمانی که در تمام بخش های فولاد به طور یکسان منتقل شود نگه داشته و سپس در کوره خنک می شود.
نرمالیزه کردن
فولاد آلیاژ mo40 یا 1.7225 در دمای 870 – 900 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود و حرارت تا زمانی که در تمام بخش های فولاد به طور یکسان منتقل شود نگه داشته می شود و سپس به مدت 15 – 20 دقیقه در آب خیس منتقل و در نهایت در هوای ساکن خنک می گردد.
دمای برگشت
در صورت نیاز، مجددا میلگرد mo40 را به دمای 550 تا 700 درجه سانتی گراد حرارت می دهند، و حرارت تا زمانی که در تمام بخش های فولاد به طور یکسان منتقل شود نگه داشته می شود، سپس به مدت یک ساعت هر 25 میلی متر از فولاد، در آب خیس و در هوای ساکن خنک می گردد.
بررسی ترکیب شیمیایی مقایسه فولادهای mo40 با ck45
با اینکه هر 2 فولاد دارای عناصر یکسانی هستندف اما مقدار عناصر سازنده آن ها متفاوت است.
ترکیب شیمیایی فولاد mo40
- کربن: 0.38-0.45
- مولیبدن: 0.15-0.3
- کروم: 0.9-1.2
- گوگرد: 0.035
- فسفر: 0.035
- منگنز: 0.6-0.9
- سیلیکون: 0.4
ترکیب شیمیایی فولاد ck45
- کربن: 0.42-0.50
- مولیبدن: 0.1
- کروم: 0.4
- گوگرد: کمتر از 0.035
- فسفر: کمتر از 0.035
- منگنز: 0.5-0.8
- سیلیکون: 0.1-0.4
مقایسه کاربرد
فولادهای آلیاژی را به شکل‌های مختلف تولید می‌کنند و ظاهر محصول می‌تواند در کاربرد آن تاثیر بگذارد.
از فولاد ck45 بیشتر برای ساخت وسایلی که تحت شرایط دمایی خیلی بالا یا خیلی پایین است، استفاده می‌کنند. قطعات مختلف در خودروها، موتور، مخازن نفت، هواپیما، ساخت پل و راه‌سازی، ابزارآلات مقاوم در برابر اسید، محصولات مقاوم در برابر نمک دریایی، زنگ ضدگی و خوردگی با استفاده از فولاد ck45 تولید می‌شوند.
مثلا ورق mo40 برای ساخت چرخ‌دنده لوکوموتیو استفاده می‌شود. ساخت انواع غلتک، ماشین آلات، دنده فرمان، پیچ های مقاوم، ظروف تحت فشار، سازه هواپیما، چرخ‌دنده‌های بزرگ و … با استفاده از فولاد mo40 انجام می‌شود.
مقایسه شکل ظاهری
فولاد CK45 را می توان به شکل میلگرد، ورق و بیلت خریداری کرد. فولاد mo40 به صورت میلگرد mo40، ورق و مقطع مربعی در بازار به فروش می رسد و شکل این محصولات فولادی در وزن آن‌ها تاثیر می‌گذارد.
مقایسه ویژگی
فولاد mo40 دارای مقاومت بالا می باشدو توان کششی مناسبی نشان می دهد. همچنین در مکان‌هایی که جوشکاری نیاز است، کاربرد دارد. این آلیاژ دارای قابلیت شکل پذیری بالایی است.
جفت این فولادها دارای ویژگی هایی عالی و منحصر به فرد هستند که استفاده از آن‌ها را مورد توجه قرار داده است. فولاد آلیاژی Ck45 در برابر اصطکاک مقاومت بالایی دارد، در برابر ضربه مقاومت زیادی نشان می‌دهد و استحکام کلی آن بالاست.
مقایسه نحوه تولید
یکی از اقداماتی که تغییر بین این دو فولاد آلیاژی را بوجود می‌آورد، نحوه تولید آن ها می باشد. روش ساخت این دو فولاد را در 3 مرحله آنیل، نرمالیزه کردن و تمپر کردن بررسی خواهیم کرد.
- آنیل کردن
فولاد mo40 در دمای 800-850 درجه سانتی‌گراد فولاد ck45 در دمای 650-700 درجه سانتی‌گراد آنیل می‌شود. و جفت آن ها پس از آنیل شدن به آهستگی خنک می‌شوند.
- نرمالیزه کردن
دمای نرمالیزه کردن ck45 بین 840-880 درجه سانتی‌گراد قرار دارد. دمای نرماله کردن فولاد آلیاژی mo40 برابر با 870-900 درجه سانتی‌گراد است. در این قسمت ابتدا باید حرارت به طور مساوی در تمام قسمت‌های فولاد پخش شده و سپس آن را خنک کنند.
- تمپر کردن
این مرحله فقط در صورت نیاز انجام می‌شود. برای فولاد mo40 در مرحله تمپر کردن، فولاد آلیاژی را باز در دمای بین 550-700 قرار می‌دهند و زمانی که حرارت در تمام سطح به طور یکسان پخش شد آن را برای قرار دادن در آب و خنک کردن آماده می‌کنند.
در فولاد Ck45 تمپر کردن در دمای 400-650 اجرا می شود و همانند فولاد mo40 پس از پخش یکسان دما در کل سطح برای خنک کردن آماده می‌شود.
جمع بندی
در این مقاله از فولاد شمس گل آذین دو فولاد پرکاربرد در صنعت را از نظر ظاهر، خواص، نحوه تولید مقایسه کردیم. همینطور قسمت کاربرد هر کدام که ویژگی های خاص خودش را دارد را بررسی کردیم. مثلا CK45 در جهت ساخت و ساز با استحکام و مقاومت زیاد و هزینه کم کاربرد دارد در حالی MO40 در شرایطی که قطعات صنعتی در معرض سایش قرار دارند، کاربرد دارد مثل چرخ جرثقیل و غیره.
برای مطالعه بیشتر میلگرد ساده را بخوانید