فولاد، در ساده ترین شکل خود، فلز آهنی است که با کمتر از ۲ درصد کربن آلیاژ شده است. با این حال، بسیاری از عناصر دیگر را نیز می توان برای ایجاد چند درجه از آلیاژهای فولادی با خواص متفاوت اضافه کرد. عناصر آلیاژی رایج عبارتند از کروم، منگنز و نیکل.
تاریخچه فولاد چیست؟

تاریخ فولاد با تاریخ آهن آغاز می شود. کشف و ظهور آهن در چیزی که ما اکنون عصر آهن می نامیم در حدود قرن 12 قبل از میلاد آغاز شد (اگرچه بسته به موقعیت جغرافیایی متفاوت است). تنها در قرن پنجم قبل از میلاد در اروپا شروع شده است. فولادهای اولیه (آهن با کربن اضافه شده برای افزایش استحکام) در همان زمان در چین ساخته شدند، اما عموماً دارای محتوای آهن بسیار کم بودند که نمی‌توان آن را فولاد واقعی در نظر گرفت. در حدود 400 سال قبل از میلاد در هند بود که فولاد واقعی از ذوب آهن و زغال سنگ با هم در بوته های کوچک ساخته شد.

انواع فولاد و چدن (که محتوای کربن بالاتری دارند) در طول قرون وسطی و در تاریخ مدرن در سراسر جهان توسعه یافتند. یک قدم مهم به جلو توسط بنجامین هانتسمن در انگلستان در سال 1751 کشف شد، زمانی که او از زغال سنگ با منبع زمین شناسی به جای زغال چوب برای گرم کردن بوته ها استفاده کرد. پیشرفت بزرگتری توسط هنری بسمر انجام شد که در سال 1855 حق امتیاز بریتانیا را برای فرآیند تولید فولاد دریافت کرد. فرآیند او هوا را مستقیماً از طریق آهن مذاب (و مواد افزودنی آن) دمید. این امر برای تولید فولاد تجاری مدرن اساسی شد.

در حدود 1912-1914 بود که فولاد ضد زنگ برای اولین بار با افزودن کروم و نیکل ساخته شد. این مواد به تدریج در پایان جنگ جهانی دوم توسعه و پالایش شدند.
فولاد از چه ساخته شده است؟

اساساً فولاد از آهن و کربن ساخته شده است، اما بسیاری از عناصر آلیاژی دیگر نیز برای ایجاد هزاران درجه مختلف فولاد اضافه می شوند. فولاد ملایم یا فولاد کربنی، عموماً بیش از 99 درصد آهن، حاوی کمتر از 0.25 درصد کربن، مقادیر مشابه منگنز و ردپایی از فسفر و گوگرد است. در مقابل، یک گرید معمولی از فولاد ضد زنگ (304) تنها حدود 70 درصد آهن با حداقل 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل دارد. منگنز، سیلیکون، فسفر و البته کربن نیز در مقادیر متفاوتی در این نوع فولاد وجود دارد. سایر عناصر آلیاژی برای فولادهای مختلف عبارتند از مولیبدن، وانادیم و بور. گریدهای متعددی از هر نوع فولاد وجود دارد، با تغییراتی در ترکیب آنها به منظور تولید ویژگی های متفاوت.
فولادها چگونه ساخته می شوند؟

فولاد از طریق یکی از دو فرآیند ذوب اصلی - کوره بلند یا کوره قوس الکتریکی ساخته می شود.

برای کوره بلند، سنگ آهن و کک (زغال سنگی که برای حذف اجزای فرار تصفیه شده است) به کوره اضافه می شود که توسط هوا پخته می شود. آهک نیز برای کاهش آهن از سنگ معدن به شکل فلزی آن اضافه می شود. این به اصطلاح آهن خام تولید می کند که سپس به یک کوره اکسیژن مستقیم برای تولید فولاد مذاب فرستاده می شود.

در یک کوره قوس الکتریکی، سنگ آهن ابتدا توسط گاز طبیعی در یک کوره احیاء مستقیم پخته می شود. سپس فلز آهن برای تولید فولاد به کوره قوس الکتریکی فرستاده می شود. الکترودهای بزرگ در کوره غوطه ور می شوند که در آن از الکتریسیته برای ایجاد قوس های با دمای بالا بین الکترودها و در نتیجه ذوب فلز استفاده می شود. عناصر آلیاژی به بخش کوره قوس الکتریکی اضافه می شوند.

پس از هر یک از فرآیندها، فولاد مذاب به طور مداوم توسط یک آسیاب نوار داغ ریخته می شود و سپس به اشکال مختلف مانند صفحات، میله ها، لوله ها و موارد دیگر نورد می شود. این کار را می توان با نورد گرم یا نورد سرد انجام داد. سایر فرآیندهای تکمیلی مانند تمپر یا بازپخت نیز می توانند بسته به درجه فولاد تولید شده انجام شوند.


فهرست مطالب
فولاد چیست ؟
تاثیر کلی افزایش آلیاژ
تاثیر کربن
انواع فولاد برحسب کربن
کربن معادل
روش های تولید فولاد :
شکل دادن فولاد (نورد):
نمودار تنش کرنش فولاد نرمه
نقاط مهم منحنی تنش کرنش
رابطه هوک
ناحیه پلاستیک
مقاومت تسلیم (Yield Strength):
مقاومت نهایی فولاد (Ultimate Strength)
انواع فولاد بر حسب نمودار تنش کرنش
الزامات فولادهای قابل استفاده از نگاه مبحث دهم مقررات ملی
جدول 10-1-4-1 مشخصات مکانیکی فولادهای ساختمان
ضریب فنریت و طاقت فولاد
تخمین ضریب چقرمگی
آزمایش طاقت شیاری (معیاری برای خواص شکل پذیری )
آزمایش شیار V شکل شارپی
مهمترین کاربرد های تست ضربه
نمونه تست ضربه شارپی پس از شکست
سطح مقطع شکست ترد نمونه ضربه شارپی
دستگاه آزمون ضربه شارپی
شماتیک، چیدمان و روابط فیزیکی محاسبه انرژی جذب شده در آزمون ضربه شارپی
محاسن فولاد :
مقاومت زیاد
یکنواختی و دوام
قابلیت الاستیک
شکل پذیری
سرعت ساخت
نقاط ضعف فولاد :
هوازدگی
مقاوم نبودن در برابر آتش سوزی
جریان نقدینگی
اثر دمای زیاد در مشخصات مکانیکی فولاد
انواع پوشش های مقاوم در برابر حریق جهت محافظت از سازه :
رنگ های منبسط شونده Paint Intumescent
بوردها و پنل های ضد حریق Fire Protection Boards
مواد پاششی معدنی Spray Mortars
ضوابط مقررات ملی در مورد حریق
مدت زمان مقاومت در برابر حریق
عوامل تاثیر گذار در انتخاب مدت زمان مقاومت
مدت زمان مقاومت در برابر حریق
تمایز پروفیل های IPE و INP
تفاوت های ظاهری پروفیلهای بازار کشور با پروفیل های غیر مرغوب
مشخصه بارز تیرآهن های تولیدی ذوب آهن اصفهان آرم ESCO در یک طرف (بال) تیر آهن
مبحث دهم مقررات ملی ساختمان
تیر آهن نرمال و شاخه
انواع ورق های فولادی در ساختمان