نقطه ذوب فولاد - راهنمای نهایی برای متالورژیست ها

نقطه ذوب فولاد به نقطه ای اطلاق می شود که در آن فولاد پس از گرم شدن، شکل خود را از جامد به مایع تغییر می دهد. فلزات نقاط ذوب متفاوتی دارند و بنابراین این مقاله هر آنچه را که باید در مورد نقطه ذوب فولاد بدانید را توضیح می دهد.

نقطه ذوب فلز چیست؟

نقطه ذوب فلز به نقطه ای اطلاق می شود که در آن فلز در معرض دمای شدید به مایع تبدیل می شود. در نقطه ذوب، هر دو حالت جامد و مایع فلز در حالت تعادل هستند.

نقطه ذوب فولاد چیست؟

به طور کلی، فولاد دارای نقطه ذوب 1370 درجه سانتیگراد / 2500 درجه فارنهایت است. با این حال، درک این نکته نیز مهم است که فولاد اشکال مختلفی دارد و هر یک از این اشکال نقاط ذوب متفاوتی را نشان می‌دهند. به طور معمول، نقطه ذوب فولاد بسته به عناصر آلیاژی و همچنین ترکیب شیمیایی متفاوت است.

نقطه ذوب فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ معمولا در ساخت ظروف آشپزخانه استفاده می شود. نقطه ذوب فولاد ضد زنگ بین 1375 درجه سانتیگراد تا 1530 درجه سانتیگراد است. این معادل 2500 درجه فارنهایت و 2785 درجه فارنهایت است. صحبت از نقطه ذوب، عناصر موجود در فولاد ضد زنگ بر نقطه ذوب آن تأثیر می گذارد.

شکل پذیری فولاد ضد زنگ
شکل پذیری فولاد ضد زنگ

· دمای ذوب فولاد کربنی

فولاد کربن دارای نقطه ذوب 1410 درجه سانتیگراد است که معادل 2570 درجه فارنهایت است. علاوه بر آن، این درجه از فولاد کربنی را می توان به عنوان فولاد کربن متوسط، بالا و فوق العاده بالا دسته بندی کرد. برای اینها، انتظار نقطه ذوب بین 1410 تا 1540 درجه سانتیگراد را داشته باشید.

· دمای ذوب فولاد ملایم

فولاد ملایم از کربن و آهن ساخته شده است. این نوع فولاد دارای نقطه ذوبی است که بین 1350 تا 1530 درجه سانتیگراد است. به خاطر داشته باشید که نقطه ذوب آن بسیار به مقدار کربن موجود بستگی دارد.

به طور معمول، مقدار کربن موجود در این نوع فولاد از 0.05٪ تا 0.03٪ متغیر است. هر چه میزان کربن بیشتر باشد دما کمتر می شود و بالعکس. فولاد ملایم به دلیل دمای ذوب بالا، انتخاب ایده آلی برای آهنگری است.

· نقطه ذوب فولاد ابزار

همانطور که از نام آن پیداست از فولاد ابزار در ساخت ابزار استفاده می شود. این سخت ترین نوع فولاد است و این توضیح می دهد که چرا برای ساخت ابزار مناسب است. فولاد ابزار با محتوای کربن بین 0.7 تا 1.4 درصد، نقطه ذوب بین 1400 درجه سانتیگراد تا 1425 درجه سانتیگراد را نشان می دهد. این معادل 2550 درجه فارنهایت تا 2600 درجه فارنهایت است.

· دمای ذوب فولاد آلیاژی

فولاد آلیاژی از چندین عنصر دیگر مانند نیکل، کروم، سیلیکون و منگنز تشکیل شده است. دو نوع فولاد آلیاژی وجود دارد که عبارتند از فولاد پر آلیاژ و فولاد کم آلیاژ. فولاد پر آلیاژ دارای نقطه ذوب کمتر 1415 درجه سانتیگراد در مقایسه با فولاد کم آلیاژ که دارای نقطه ذوب 1432 درجه سانتیگراد است.

· نقطه ذوب فولاد Maraging

فولاد ماریجینگ دارای آلیاژ کم کربن-آهن است و در عین حال که انعطاف پذیری خود را حفظ می کند، مقاومت بالایی از خود نشان می دهد. نقطه ذوب آن 1413 درجه سانتیگراد است که معادل 2575 درجه فارنهایت است. در بیشتر موارد، می‌توانید آن را در ساخت قاب دوچرخه، سر چوب طلایی و تیغه‌های شمشیر شمشیر استفاده کنید.

بهترین راه برای ذوب فولاد

ذوب فولاد به روش های مختلفی انجام می شود که عبارتند از:

ذوب فولاد در کوره

برای ذوب فولاد خود می توانید از کوره قوس الکتریکی یا کوره ریخته گری استفاده کنید. هنگامی که فولاد در کوره قوس الکتریکی بارگذاری می شود، الکترودهای موجود در کوره تولید جریان های الکتریکی را که فولاد را ذوب می کند تسهیل می کند.

از طرف دیگر، کوره ریخته گری از پروپان برای گرم کردن فولاد استفاده می کند. دومی کندتر است و از این رو برای تولیدات در مقیاس بزرگ مناسب نیست.

کوره ذوب برقی
کوره ذوب برقی

فولاد ذوب القایی

ذوب القایی معمولاً برای ذوب فلزات مختلف استفاده می شود و فولاد نیز از این قاعده مستثنی نیست. نه تنها سریعتر است بلکه در مصرف انرژی نیز صرفه جویی می کند.

در این روش از جریان های الکتریکی برای ذوب فولاد از طریق گرمایش القایی استفاده می شود. هنگامی که کوره القایی تا دمای ذوب گرم می شود، فولاد در داخل بارگذاری شده و گرم می شود.

سیستم ذوب القایی
سیستم ذوب القایی

فولاد ذوب مجدد الکتروسرلاگ

این فرآیند بیشتر برای پالایش و ذوب مجدد فولاد با استفاده از الکترودها و تولید شمش های با عیار بالا استفاده می شود.

کوره یکی از بهترین و رایج ترین روش هایی است که برای ذوب فولاد استفاده می شود.

سیستم ذوب مجدد Electroslag
سیستم ذوب مجدد Electroslag

انواع کوره های ذوب فولاد

چهار نوع اصلی از کوره های ذوب معمولاً برای ذوب فولاد استفاده می شود:

من. کوره قوس الکتریکی - یک کوره قوس الکتریکی برای گرم کردن فولاد با استفاده از الکترودهای کربن استفاده می شود. فرآیند گرمایش شامل سه روش اصلی شامل ذوب، تصفیه و ضربه زدن است.

ii کوره اجاق باز - یکی از قدیمی ترین کوره های ذوب است که فولاد را از طریق سوزاندن سوخت در یک اجاق گرم می کند.

III. کوره بوته - فولاد در یک بوته (محفظه ای که فولاد را در خود نگه می دارد) بارگذاری می شود و بعداً در داخل محفظه کوره جایی که گرمایش انجام می شود قرار می گیرد.

کوره بوته
کوره بوته

IV کوره القایی

کوره القایی با تولید گرما کار می کند که توسط القای الکترومغناطیسی تسهیل می شود. با این حال، برای صنایع تولید کوچک ایده آل است.

مواد مورد استفاده برای ذوب فولاد

اول از همه، شما باید کربن و آهن را گرم کنید تا فولاد تشکیل شود. به این ترتیب، از یک کوره برای گرم کردن فولاد تا نقطه ذوب مورد نظر استفاده می شود. بسته به نوع کوره ای که انتخاب می کنید، ممکن است به یک بوته نیاز داشته باشید.

این ظرفی است که در طی فرآیند ذوب فولاد را در داخل کوره نگه می دارد. علاوه بر این، الکتریسیته، گاز طبیعی یا پروپان به شما در رسیدن به دمای ذوب مورد نظر کمک می کند

عوامل تعیین کننده دمای ذوب فولاد

دمای ذوب اغلب با ترکیب عنصر فلز تعیین می شود. بیایید به عنوان مثال فولاد را در نظر بگیریم، حاوی دو عنصر به نام‌های کربن و آهن است. هر چه ترکیب عنصر بیشتر باشد، نقطه ذوب کمتر است و بالعکس.

عناصر دیگری که دمای ذوب فولاد را تعیین می کنند عبارتند از:

· نیروی جاذبه بین مولکول های فولادی فردی

نیروی جاذبه قوی بین مولکول ها حاکی از دمای ذوب بالاتر است. به یاد داشته باشید، گریدهای مختلف فولاد دارای نیروهای جاذبه مولکولی متفاوتی هستند.

باز هم، بیشتر گریدهای فولادی ساختار فشرده ای دارند که فقط در دماهای نسبتاً بالا ذوب می شوند.

· ناخالصی ها

فولاد ممکن است عناصر آلیاژی متفاوتی برای دستیابی به الزامات کاربردی خاص داشته باشد. معمولاً این عناصر در کنار سایر ترکیبات "ناخالصی" را تشکیل می دهند.

بسته به نوع عناصر، نقطه ذوب فولاد ممکن است کمی بیشتر یا کمتر باشد.

البته متغیرهای دیگری مانند فشار یا شرایط محیطی نیز دمای ذوب فولاد را تعیین می کنند.

چرا آگاهی از نقطه ذوب فولاد مهم است؟

دانستن نقطه ذوب فولاد یا هر فلز به طور کلی برای عملکرد موثر قطعات و ماشین آلات حیاتی است.

خرابی قطعه یکی از خطرات عمده ای است که می تواند از تخمین اشتباه نقطه ذوب ناشی شود.

اغلب اوقات، این روی کاربردهای فولادی که در محیط‌هایی با دمای بالا عمل می‌کنند، تأثیر می‌گذارد. باید اطمینان حاصل شود که این برنامه ها می توانند در برابر دما مقاومت کنند تا از خرابی قطعات جلوگیری شود.

ناگفته نماند که فولاد برای شکل پذیری باید در حالت مایع باشد. به این ترتیب، هر گونه تاخیر می تواند منجر به انجماد فولاد شود که در غیر این صورت می تواند روند کلی را مختل کند.

چگونه انبساط حرارتی بر نقطه ذوب فولاد تأثیر می گذارد

انبساط حرارتی به تغییر حجم یک ماده زمانی که در معرض سطوح مختلف گرما قرار می گیرد اشاره دارد. همانطور که گفته شد، فلزی با نقطه ذوب پایین تر، انبساط حرارتی بالاتری دارد و بنابراین این روی استفاده از فلز تأثیر می گذارد.

بنابراین، در نظر گرفتن نرخ انبساط حرارتی فلز فولاد هنگام تصمیم گیری در مورد هدف مورد نظر، مهم است.

نتیجه

به عنوان یک قاعده کلی، نوع فولادی که با آن سر و کار دارید و هدف مورد نظر قبل از ذوب شدن را بدانید. درجات مختلف فولاد دارای نقطه ذوب متفاوتی هستند. برای دستیابی به نتایج دقیق، نوع فولادی را که قصد ذوب آن را دارید درک کنید و از روش ذوب مناسب برای ذوب آن استفاده کنید.

منابع بیشتر:

نقطه ذوب تیتانیوم – منبع: HM

نقطه ذوب فلزات – منبع: سوپرمارکت فلزی

تنظیمات برگزیده کوکی ها را به روز کنید
رفته به بالا