انواع آلیاژهای تیرآهن

تیرآهن های فولادی از انواع آلیاژ های مختلفی تشکیل شده است که میزان آلیاژ استفاده شده در ساخت تیرآهن، در قیمت تیرآهن و میزان مقاومت آن تأثیر مستقیم می گذارد. تیرآهن های فولادی معروف به مقاومت در برابر خوردگی می باشند. این تیراهن ها به صورت گسترده برای دوام، قدرت و مباحث زیبایی شناسی استفاده می شوند.

تعریف آلیاژ Alliage

آلیاژ یا هم جوشه، از مخلوط یک فلز اصلی که آن را فلز پایه میگویند با یک یا چند عنصر فلزی یا غیرفلزی دیگر تشکیل شده است. به عبارتی ساده تر، آلیاژ ترکیبی از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر است. مانند فولاد که آلیاژ آهن با فولاد است. آلیاژ ها معمولا خواص متفاوتی از عناصر تشکیل دهنده خود دارند. باتوجه به میزان همگنی در اختلاط عناصر هم جوشه می تواند تک فازی یا چندفازی باشند.

آلیاژ های مورد استفاده در تیراهن

عناصر اصلی در ساخت تیرآهن آهن، کربن و کروم می باشند. همچنین عناصر فرعی دیگری مانند نیکل، مولبیدن و تیتانیوم نیز استفاده می شود. این ترکیبات باعث می شود تیرآهن های فولادی، مناسب برای بسیاری از کاربرد ها باشند.

کربن

از مهم ترین عنصر مورد استفاده در تیراهن عنصر کربن می باشد. این عنصر میزان سختی، کشش، مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی، سایش و ساییدگی را در فولاد تنظیم می کند. هنگامی که نیاز است جوشکاری در تیراهن های ضد زنگ انجام شود از محتوای کربن بالا در ساخت تیرآهن استفاده نمی شود.

کروم

کروم نقش مهمی در ضد زنگ بودن تیراهن ایفا می کند. حداقل و حداکثر استفاده میزان کروم در تیراهن 10.5 تا 27 است. وجود عنصر کروم در تیراهن باعث ایحاد لایه سطحی محافظ نازک در تیرآهن می شود. این لایه از زنگ زدگی و خوردگی تیرآهن محافظت می کند به همین دلیل اگر در هنگام تولید تیرآهن از کروم استفاده کنیم به محصول نهایی تیرآهن فولادی ضد زنگ میگویند.

به طور کلی آلیاژ های فلزی 85 درصد تیرآهن های فولادی را تشکیل می دهند. ناخالصی در سطح تیرآهن زمانی رخ می دهد که کروم و آهن با یکدیگر مخلوط می شوند. کروم به علت مقاومت زیاد در برابر خوردگی، سختی بالا نسبت به سایر آلیاژها از محبوب ترین پوشش های فلزی محسوب می شود.

منگنز

افزودن عنصر منگنر در تیراهن ها باعث بهبود خواص مکانیکی، افزایش سختی و مقاومت در محصول می شود. منگنز از عناصر تشکیل دهنده آستینت می باشد و به صورت سنتی جایگزین مناسبی برای نیکل در تیراهن است.

نیکل

افزایش بیش از 80 درصد نیکل به تیراهن ها باعث می شود تا مهم ترین گروه در فولادهای ضد زنگ تشکیل شود. این دسته عموما مقاوم در برابر گرما و خوردگی هستند. فلز کروم به صورت قابل توجهی در برابرخوردگی و اکسیداسیون مقاوم می باشند. میلگرد و تیرآهن نقش مهم و حیاتی در مقاومت سازه دارند این دو محصول استحکام ساختمان را تضمین می کنند و لازم است هنگام خرید به قیمت میلگرد و تیرآهن توجه کنیم.

مولیبدن و نیتروژن

تیراهن هایی که در مراحل ساخت آن ها از آلیاژ مولیبدن استفاده می شود در محیط هایی که گوگرد و کلرید هست بسیار موثر عمل می کنند. عنصر نیتروژن باعث می شود تیرآهن مقاومت بالایی در برابر خوردگی از خود نشان دهد.

مس

هنگامی که در ساخت تیرآهن از مس استفاده می شود این تیرآهن مقاوم در برابر اسیدسولفوریک و آب دریا می باشد. در واقع برابر ساخت تجهیزات دریایی عموما از عنصر مس استفاده می کنند.

تیتانیوم

عنصر تیتانیوم برای تثبیت کاربید اغلب اضافه می شود. هنگامی که تیرآهن در عملیات جوشکاری قرار می گیرد لازم است از عنصر تیتانیوم در مراحل تولید تیرآهن استفاده شود. کاربید تیتانیوم اغلب از ترکیب کربن با تیتانیوم تشکیل می شود این ترکیب نسبتا پایدار است و خوردگی در آن به صورت قابل تجهی کاهش پیدا می کند. هنگامی که 0.25 تا 0.6 درصد تیتانیوم به فولاد اضافه می شود باعث می شود همانند عنصر کروم در برابر خوردگی مقاومت نشان دهد.

نیوبیوم و سیلیکون

نیوبیوم باعث افزایش عملکرد فولاد در برابر درجه حرارت های بالا می شود.سیلیکون عمدتا به عنوان یک عامل اکسیدکننده درفرآیند ذوب فولاد و نهایتا تولید تیرآهن های فولادی به کار میروند.

فسفر و گوگرد

جهت بهبود سطح تیراهن در عملیت ماشین کاری، فسفر اغب با گوگرد ترکیب می شود. در حالی که حضور فسفر در فولاد ضد زنگ باعث افزایش قدرت در تیراهن می شود، مقاومت در برابر خوردگی را کاهش و تمایل به شکستن در فرآیند جوشکاری را افزایش می دهد. گوگرد همانند فسفر بروی جوشکاری و حتی در شرایطی برای مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می گذارد.