فولادهای کم آلیاژ مستحکم

فولاد کم آلیاژ پر استحکام با افزودن مقدار اندکی از عناصر آلیاژی مانند وانادیم،کلمبیم و تیتانیم تهیه می شود و با عنوان «فولادهای میکرو آلیاژی» نیز شناخته می شود، میکرو الیاژ برتری هایی بر فولاد کربنی معمولی دارد.

در اواخر دهه 60 میلادی فولاد های میکرو آلیاژ وارد صنعت دنیا شدند که استحکام بالا از شاخصه های این نوی فولاد است. علاوه بر استحکام بالا مزیت های دیگری فولاد های میکرو آلیاژ کاهش هزینه تولید خصوصا در صنعت اتومبیل سازی می باشد.در این فولادها می توان بعد از انجام عملیات کار گرم در دمای بالا و کنترل پارامترهای عملیات و همچنین سرد کردن مناسب تا دمای پایین به مقدار استحکام و دیگر خواص مورد نظر دست یافت که با نتایج بدست آمده برای قطعات تولید شده با روش های متداول کوئنچ و تمپر قابل مقایسه میباشد.در نتیجه با حذف عملیات کوئنچ و تمپر می توان علاوه بر کاهش هزینه ها،سرعت تولید را نیز افزایش داد.

استحکام بالا و در عین حال کاهش وزن از مواردیست که این نوع فولاد آلیاژی را در ساخت قطعات باریک و صنایع خودرو سازی پر مصرف می کند.استحکام محصولی که با این مواد ساخته می شود بدون عملیات حرارتی از 415 تا 825 مگاپاسکال تغییر می کند.چیزی که باعث کاهش چشمگیر استحکام این نوع فلز میشود خوردگی است که میتوان با افزودن فلز هایی مانند مس، سیلیکون، نیکل، کروم و فسفر مقاومت قطعه را در برابر خوردگی افزایش داد که مسلما این امر مستلزم صرف هزینه های است.گالوانیزه کردن،پوشش با روی و آبکاری های ضد زنگ دیگر می تواند فولادهای میکرو آلیاژ را در برابر خوردگی محافظت نماید.

فولادهای میکرو آلیاژی معمولاً محتوی 15/0 تا 55/0% کربن،6/0 تا 65/1% منگنز،15/0 تا 65/0% سیلیکون و مقادیر اندکی از وانادیم،کلمبیم(نیوبیم)،تیتانیوم یا نیکل و مولیبدن هستند.وانادیم،کلمبیم و تیتانیم کاربید و یا نیترید هایی تولید می کنند که در اثر دماهای فورجینگ در محلول جامد باقی می مانند،اما در فرایند سرد کردن که در سرعت های کنترل شده انجام می شود رسوب می شوند.پدیده رسوب سبب افزایش قدرت این فلزات پس از عملیات فورجینگ و سرد کردن کنترل شده می شود.

گروه هایی از فولادهای میکرو آلیاژی با نام «شکل پذیری بهبود یافته»(تولید شده با ASTM A715 و ASTM A656) استحکامی معادل با 80000psi دارند،در حالی که تنها با صرف 24% هزینه بیشتر از فولاد کربنی غیر آلیاژی  که استحکامی برابر 34000psi دارد به این استحکام دست می یابیم.چون فولادهای میکرو آلیاژی باید با فلزات دیگر سازه ای مانند AISI 1010 و آلومینیوم رقابت کنند،باید تا حد امکان ارزان باشند.اما ساختن چنین محصولی تا حد زیادی رؤیایی است.در محصول نهایی با افزایش و کاهش های متعددی رو به رو می شویم که با توجه به نیاز خود باید مورد مناسب را استفاده کنیم.برای مثال،افزایش استحکام از  35000 تا 80000 به کاهش 30 تا 40% شکل پذیری می انجامد.

فولاد های میکرو آلیاژ ذکر شده در قسمت هایی از صنعت خودرو که کاهش وزن بدون از دست دادن قدرت اهمیت دارد ( از جمله: قطعات شاسی، سیستم هدایت کننده و تعلیق، سپر و لاستیک) استفاده می شود.در دستگاه هایی همچون جرثقیل،مخلوط کن بتن،ماشن های کشاورزی،کامیون ها،تریلرها،برج های انتقال قدرت،شافت های فولادهای میکرو آلیاژی با حد اقل استحکام 50000 تا 70000 استفاده می شوند.شکل دادن،کنده کاری،اره کردن و انجام ماشینکاری های دیگر بر روی میکرو آلیاژها 20 تا 30 درصد بیشتر از فولادها انرژی می برد.