ورق آلیاژی

ورق آلیاژی چیست؟

ورق آلیاژی یا فولاد آلیاژی ورقی فلزی است که در ترکیب عناصر سازنده آن دستکاری شده و خواص فیزیکی و شیمیایی ورق تغییر پیدا کرده است. در علم شیمی ترکیب چند فلز و یا چند عنصر مختلف با هم را آلیاژ می نامند. مانند آلیاژ آلومینیوم، آلیاژ فولادی، آلیاژ برنز، آلیاژ منگنز و دیگر انواع آلیاژ . فولاد آلیاژ بسیار پر کاربردی است که از ترکیب آهن و کربن به دست می‌ آید. فولاد آلیاژی ترکیبی از آهن و کربن و چند عنصر دیگر است.

فرآیند آلیاژی برای این صورت می ‌گیرد که به فلز اولیه خواص مطلوب‌ تری ببخشد. هواپیماها، دوچرخه‌ها، قابلمه‌ های آشپزی و خیلی از وسایل  اطراف ما معمولاً از انواع آلیاژهای مختلف ساخته می ‌شوند. برخی از آلیاژهای معروف شامل برنج، فلز لحیم‌کاری، پیوتر و نقره استرلینگ است. در این مقاله انواع ورق آلیاژی را از جنبه های مختلف مورد بررسی قرار خواهیم داد.

در واقع ورق آلیاژی نوعی ورق آهن است که دارای ترکیبات شیمیایی مختلفی بوده و متفاوت از ورق آهنی است که فقط از آهن خالص تهیه شده است، که دارای عناصر منگنز، نیکل، کربن، کروم، مولیبدن و… می باشد. ترکیب این عناصر باعث افزایش مقاومت در برابر سایش، دمای بالا، سخت شدگی و چقرمگی می شود. برای رسیدن به برخی از این ویژگی ها نیاز است که عملیات دیگری مانند عملیات حرارتی نیز روی ورق آلیاژی انجام شود.

مزایای استفاده از ورق آلیاژی

مخلوط کردن فلزات با یکدیگر یا غیر فلزات مزایای بسیاری دارد ،مانند:

• افزایش سختی
• کاهش نقاط ذوب
• افزایش مقاومت کششی

فلزات بسیار واکنش ‌پذیر و دارای نقطه ی ذوب بالایی هستند و تمایل دارند که بسیار نرم باشند. به ‌عنوان‌ مثال آهن بسیار قوی است اما با رطوبت هوا واکنش نشان داده و خیلی راحت زنگ می زند. چدن به ‌عنوان یک آلیاژ می ‌تواند به جلوگیری از این امر کمک کند. همچنین طلای خالص بسیار نرم و قابل ‌انعطاف است و به ‌راحتی حتی با مقدار کمی از گرما خم می ‌شود. به همین دلیل، بیشتر جواهرات طلا در واقع از آلیاژ می باشند. ورق‌ های آلیاژی قابل بازیافت بوده و برای محیط ‌زیست خطری ندارند.

مزایای استفاده از ورق آلیاژی که یکی از پرمصرف ‌ترین و پرکاربردترین مواد است :

•  استحکام
• مقاومت بالا در برابر دماهای بالا و پایین
• درخشش
• مقاوم در برابر خوردگی
• مقاومت در برابر سایش

آشنایی با انواع ورق های آلیاژی و طبقه بندی آن بر اساس عنصر آلیاژی پایه

همانطور که گفته شد ورق آلیاژی ،فولادی است که علاوه بر آهن و کربن دارای عناصر آلیاژی دیگری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و غیره در ترکیب شیمیایی خود می باشد. در بازار آهن، ورق ‌ها به ‌صورت، رول فرم (کویل یا حلقه) و شیت فرم (برش شده) تولید و به بازار عرضه می ‌شوند. برای تولید انواع ورق آلیاژی  از دو نوع تکنولوژی مختلف نورد سرد و نورد گرم استفاده می‌ شود. محصول تولید شده در نورد گرم را ورق سیاه و محصول نورد سرد را ورق روغنی می نامند.

ورق آلیاژی را بر اساس معیارهای مختلف طبقه‌بندی و بررسی می کنند. از مهمترین معیارهای دسته‌بندی ورق آلیاژی طبقه‌بندی بر اساس درصد عناصر آلیاژی و عناصر آلیاژی پایه است. فولادهای آلیاژی بر اساس درصد عناصر به کار رفته به دو گروه کلی پر آلیاژ و کم آلیاژ تقسیم می شوند. از مهمترین انواع ورق‌های آلیاژی می‌توان به ورق MO40 اشاره نمود.

فولاد پر آلیاژ

این ورق های آلیاژی دارای درصد بالایی از عناصر آلیاژی در ترکیب خود هستند. پرکاربردترین فولاد پر آلیاژ، فولاد ضد زنگ است که دارای حداقل 12 درصد کروم است. فولاد ضد زنگ به سه نوع اساسی تقسیم می شود

1. فولادهای مارتنزیتی : دارای خاصیت سختی پذیری بالا و حاوی کمترین مقدار کروم هستنند و معمولا از این فولادها برای تولید کارد و چنگال استفاده می شود.
2. فولادهای فریتی : حاوی 12 تا 27 درصد کروم هستند و اغلب در خودروها و تجهیزات صنعتی استفاده می شود.
3. فولادهای آستنیتی : حاوی مقادیر زیادی نیکل، کربن، منگنز یا ازت هستند و اغلب برای ذخیره ی مایعات خورنده، در تجهیزات پزشکی یا لوله های انتقال مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند.

فولاد کم آلیاژ

فولادهای کم آلیاژ حاوی درصد بسیار کمی از عناصر آلیاژی هستند و این مقدار معمولا به 1 تا 5 درصد محدود می شود. این فولادها با توجه به آلیاژ به کار رفته دارای مقاومت و کاربردهای بسیار متفاوتی هستند. کاربرد این گروه از ورق های آلیاژی به دلیل وزن کم و استحکام بالا در صنعت خودروسازی است. همچنین از آنها در ساخت لوله ها، فضاپیماها و خطوط راه آهن استفاده می شود.

انواع ورق آلیاژی

ورق‌ های آلیاژی فولاد

از کلمه فولاد در بازار آهن برای ورق ‌هایی که فقط از آهن و کربن تهیه ‌شده‌ اند استفاده می شود، که همان ورق آهن معمولی یا کربن استیل (همان ورق st37 ) است. از آنجا که مواد مختلفی در ترکیبات آلیاژها به کار می‌ رود بنابراین هر آلیاژ خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت و به طبع آن کاربردهای متفاوتی دارد . به همین جهت صنایع مختلف نیازمند فولادهای مختلفی هستند که باید در انتخاب آن‌ ها برای کارهای صنعتی بسیار دقت شود. به عنوان مثال قیمت آلیاژهای آهن از ورق معمولی آهن بالاتر است، چون دارای خواص بهتری است. چراکه انتخاب اشتباه می‌ تواند خسارت ‌های بسیار بالایی را به بار آورد.

ورق آلیاژی A516

ورق آلیاژی A516  از دسته ورق های آلیاژی گرم، دارای گریدهای مختلف ۵۵، ۶۰، ۶۵، ۷۰ است که با وجود اختلاف خیلی ناچیز در ترکیبات شیمیایی هر کدام از گریدها، دارای خواص کاملا متفاوتی هستند. به همین علت توصیه می‌ شود به هنگام خرید این ورق آلیاژی گواهینامه تولید آن را نیز بخواهید. در گواهینامه تولید این محصول مشخصات هر گرید و خواص شیمیایی و مکانیکی آن ذکر شده است. این نوع ورق همچنین از دسته ورق آتشخوار به حساب می ‌آید زیرا تحمل دمای بسیار بالا را دارد.

ورق آلیاژی A36

نوع دیگری از ورق آلیاژی است که برای محیط های دریایی با ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی به خصوص تولید می‌ شود و با نام ورق دریایی معروف است. این ورق آلیاژی در دسته ورق‌ های گرم قرار دارد زیرا با فرآیند نورد گرم تولید می‌ شود. از ویژگی‌ های مهم این محصول می توان به مقاومت بالای آن به آب شور دریا و استحکام خمشی (به سادگی خم نمی ‌شود) اشاره نمود. هنگام خرید محصول به خواص مکانیکی این نوع ورق آلیاژی بسیار بیشتر از ترکیب شیمیایی آن توجه می شود، هر چند که همین ترکیب شیمیایی است که بر خواص مکانیکی ورق آلیاژی تاثیر می‌ گذارد و آن را تعیین می ‌کند.

ورق آلیاژی A283

این نوع ورق جزو دسته ورق ‌های مخزنی قرار می گیرد. از ویژگی ‌های آن می ‌توان به خاصیت خم ‌کاری و جوشکاری نام برد. ورق آلیاژی A283 در چهار گرید C, B, A و D تولید و روانه بازار می‌ شود. خواص مکانیکی هر کدام از گریدها با یکدیگر متفاوت بوده و برای تشخیص خواص آن ها به انجام آزمایشات فیزیکی و شیمیایینیاز است که زمان ‌بر است. به همین علت به هنگام خرید این محصول نیز بایستی به گواهینامه معتبر شامل مشخصات شیمیایی و مکانیکی آن توجه نمود. از بین چهار گرید این نوع ورق آلیاژی، گرید C بیشترین کاربرد و تقاضا را دارد.

ورق ضد سایش

سایش به معنی خورده و کنده شدن سطح یک جسم بر اثر اصطکاک و ساییدگی است. نوعی ورق آلیاژی وجود دارد که از استحکام بسیار بالایی برخوردار است و تغییر شکل موضعی یعنی ساییدگی در آن خیلی کم و به کندی صورت می ‌گیرد. کربن و منگنز دو عنصر بسیار مهم در ترکیب شیمیایی ورق آلیاژی ضد سایش هستند که باعث ایجاد لایه ‌هایی از کاربید آهنی که نوعی ترکیب بسیار سخت است می‌ شوند. برای افزایش استحکام و خواص ضد سایشی در ورق آلیاژی میزان کربن آن را افزایش می‌ دهند. این محصول در سایزها و ضخامت‌ های مختلفی تولید و روانه بازار می‌ شوند.

ورق آلیاژی آجدار

ورق آلیاژی آجدار نیز یکی از پرمصرف ‌ترین نوع ورق آلیاژی است که در دو نوع آجدار پرسی و آجدار فابریکی تولید می ‌شود. ورق آلیاژی فابریکی از طریق فرآیند نورد گرم و توسط غلتک‌ های مخصوص به صورت فابریک آجدار می‌ شود و نسبت به نوع پرسی از کیفیت بیشتری برخوردار بوده و دامنه کاربردهای آن نیز بیشتر است.

ورق‌ آلیاژی استیل

همان ‌طور که گفته شد از ترکیب آهن و کربن، فولاد تهیه شده و با افزودن عنصر کروم، فولاد حاصل به نام فولاد ضد زنگ تولید میگردد. ورق استیل یا فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل، با مصارف مختلف به دو گروه تقسیم‌ بندی می‌ شود:

1. استیل بگیر: ورق‌ های استیل با قدرت جذب آهنربا
2. استیل نگیر: ورق ‌های استیل بدون قدرت جذب آهنربا. این ورق‌ ها دارای کاربرد بالاتر و قیمت گران ‌تری از نوع استیل ‌های بگیر هستند.

وجود حداقل 10/5 درصد کروم در این آلیاژ باعث ایجاد خواص استیل ضد زنگ می ‌شود. ضد زنگ شدن این فلز به خاطر در مجاورت هوا قرار گرفتن کروم است که اکسید کروم را تشکیل می‌ دهد که مثل یک ‌لایه بی‌ رنگ روی استیل را می‌ پوشاند و مانع زنگ زدن آن می‌ شود.

ورق آلیاژی برنج

از دیگر انواع ورق آلیاژی، آلیاژ برنج است که یکی از آلیاژهای مس می باشد که با فلز روی ترکیب می ‌شود. میزان عنصر روی در آلیاژ برنج حداکثر 40 درصد است. گاهی برای افزایش خواص آلیاژ برنج به آن عناصر دیگری مانند نیکل، آلومینیوم، سیلیسیم، قلع، منگنز و سرب به مقدار 4 درصد اضافه می ‌کنند که به آن برنج مخصوص می ‌گویند.

ورق ‌های آلیاژی برنج را بر اساس میزان عنصر روی موجود در آن‌ ها به چند دسته طبقه‌ بندی می‌کنند. ویژگی های ورق‌ های آلیاژی برنج :

• دارای رنگی زرد رنگ و شبیه طلا
• سختی و مقاومت کششی بالا
• مقاوم در مقابل خوردگی
• خیلی دیر اکسید و کدر شده و لکه به خود می ‌گیرد.
• دارای خاصیت میکروب‌ کشی
• دارای خاصیت مغناطیسی کم
• قابل استفاده در مصارف قفل ‌ها، بست ها، رادیاتورها، دستگیره‌ های درب، مخصوصاً درب اتاق ‌های بیمارستانی و غیره

ورق‌ آلیاژی فسفر برنز

از دیگر آلیاژهای مس، آلیاژ فسفر برنز است که حاوی حدود 10 درصد قلع و مقدار خیلی کمی فسفر می باشد. عنصر فسفر باعث افزایش خاصیت شکل ‌پذیری و عنصر قلع موجب افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ ‌زدگی می‌ شود. ورق‌ های آلیاژی فسفر برنز بسیار مقاوم در برابر خستگی و سایش هستند. همچنین رسانایی خوبی نسبت به الکتریسیته از خود نشان می ‌دهند چون بر پایه مس ساخته ‌شده‌ اند. ضریب اصطکاک پایین، استحکام بالا، الاستیسیته بودن و ریز دانه بودن از دیگر خصوصیات این ورق آلیاژی است.

ورق‌ های آلیاژی فسفر برنز در صنعت الکترونیک و قطعات کامپیوتری، حمل ‌و نقل سوخت هسته ‌ای، در تولید فنرهای به‌ کار رفته در ماشین ‌های صنعتی، ساخت مهره‌ ها، پیچ و بست ها، ساخت پروانه کشتی در صنعت کشتی ‌رانی، سیم گیتار آکوستیک و غیره کاربرد دارند.

ورق آلیاژی پیوتر

ورق آلیاژی پیوتر از قلع و مس (حدود ۸۵ تا ۹۹ درصد قلع و بقیه مس و عناصر دیگر) تشکیل می‌ شود. عنصر مس باعث افزایش سختی آن می‌ شود. در بعضی از پیوترها با کیفیت پایین ‌تر، عنصر سرب جایگزین می‌ شود و رنگ ورق را متمایل به آبی می ‌کند. از پیوتر برای تهیه ظروف، زیورآلات، وسایل تزیینی و دکوری و غیره استفاده می ‌شود.

ورق‌ آلیاژی آمالگام

ورق ‌های آلیاژی آمالگام، آلیاژ جیوه با یک فلز دیگر است. نسبت جیوه موجود در این آلیاژ تعیین کننده ی شکل این آلیاژ مایع، به‌ صورت خمیر نرم یا جامد است. تقریباً تمام فلزات می ‌توانند آمالگام هایی با جیوه تشکیل دهند به ‌جز آهن، پلاتین، تنگستن و تانتالوم. آمالگام های جیوه و نقره در دندانپزشکی بسیار پرکاربرد بوده و آلیاژهای جیوه با فلزاتی مانند نقره، مس، ایندیوم، قلع و روی هم استفاده می‌ شود. در فرآیند استخراج طلا از سنگ معدن از آمالگام جیوه و طلا استفاده می ‌شود.

ورق‌ آلیاژی قلع اندود

پوشاندن روی ورق‌ های فولاد یا آهن با لایه ‌نازکی از قلع را قلع اندود کردن می‌ گویند. قلع اندود کردن ورق‌ های آهن و فولاد باعث مقاومت بسیار بالای ورق آلیاژی در مقابل زنگ ‌زدگی می شود. این خاصیت همچنین باعث استفاده از این نوع ورق‌ آلیاژی قلع اندود در صنعت کنسروسازی،صنایع بسته‌ بندی رنگ، صنایع مختلف، خودروسازی، نرده سازی و غیره شده است. این ورق ‌ها انعطاف ‌پذیری و مقاومت بالایی دارند و در برابر فرسایش مقاوم هستند.

ورق ‌های آلیاژی فلزات گران‌ بها

• طلای سفید

طلای سفید با اضافه کردن یکی از عناصر پالادیوم، مس، نیکل، روی، منگنز و نقره به طلا،  به دست می ‌آید، و متأسفانه این ترکیب به ‌مرور زمان درخشندگی خود را از دست می ‌دهد. برای جلوگیری از این اتفاق روی این آلیاژ یک لایه فلز رودیم روکش می‌ کنند.

• طلای رزگلد

با اضافه نمودن عنصر مس به طلا، طلای رزگلد ایجاد می ‌شود. اضافه کردن مس به طلا هم باعث تغییر رنگ آن و هم باعث کاهش عیار طلا می ‌شود.

• نقره استرلینگ

نقره استرلینگ از رایج‌ ترین و پرکاربردترین انواع ورق آلیاژی در صنعت زیورآلات و جواهرسازی است که در واقع نوعی آلیاژ نقره با مس می باشد . ترکیب آن 92/5 درصد نقره و 7/5 درصد مس است. وجود مس باعث افزایش سختی نقره و افزایش چکش‌ خواری آن می ‌شود و رنگ آن را تغییر نمی‌ دهد. برای درخشندگی آن، ورق را با لایه ‌نازکی از نقره خالص یا رودیم یا طلا روکش می ‌کنند.