مهمترین عناصر سازنده فولاد اتومات چیست؟

فولاد اتومات یکی از انواع فولاد‌های مهم در صنعت فلزات است که به دلیل ویژگی‌های خاص خود، در تولید قطعاتی با مقاومت و استحکام بالا به کار می‌رود. این نوع فولاد از طریق فرایند آلیاژزدایی بهبود یافته و دارای درصد کربن پایین‌تری نسبت به فولاد‌های ضدزنگ معمولی است. این ویژگی موجب می‌شود که فولاد اتومات دارای مقاومت خوب در برابر سایش و حرارت بالا باشد.

در صنعت پیچ ‌ومهره، فولاد اتومات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به دلیل مقاومت بالا و قابلیت فرایندپذیری مناسب، این نوع فولاد مورد ترجیح قرار می‌گیرد. تولید پیچ با فولاد اتومات معمولاً در برنامه‌هایی که به مقاومت و پایداری بالا نیاز دارند مورداستفاده قرار می‌گیرند، از جمله در صنایع خودروسازی، ساختمانی و ماشین‌سازی.

استفاده از فولاد اتومات در تولید پیچ ‌ومهره، عملکرد و عمر مفید این قطعات را بهبود می‌بخشد و از طرفی به تأمین استانداردهای کیفیت و ایمنی مطمئنی برای مصرف‌کنندگان منجر می‌شود. در ساختار فولاد خوش تراش علاوه بر کربن عناصر دیگری از جمله سیلیسیم، گوگرد، فسفر و منگنز هم به ‌کار رفته است.

گوگرد یکی از اصلی‌ترین عناصر به کار رفته در ساختار فولاد اتومات است که قابلیت ماشین‌کاری این قطعه را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. این عنصر فوق‌العاده در مرز دانه‌ها ترکیبات سولفیدی تشکیل داده و زمینه‌ی خرد شدن براده‌ها در زمان ماشین‌کاری را فراهم می‌کند. نتیجه‌ی این کار افزایش سرعت براده‌برداری است.

فسفر همانند گوگرد قابلیت ماشین‌کاری و براده‌برداری را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. یکی دیگر از ترکیبات به کار رفته در ساختار فولاد اتومات خوش تراش سرب است که همانند گوگرد و فسفر، سرعت براده‌برداری را افزایش می‌دهد. در این مقاله، به بررسی نقش و اثرات عناصری مانند آهن، کربن، منگنز، گوگرد، فسفر و سیلیسیم در ترکیب و خواص فولاد اتومات پرداخته خواهد شد.

عناصر تشکیل دهنده فولاد اتومات

فولادهای اتومات با برخورداری از عناصر مختلف خواص منحصر به فردی از خود به نمایش می گذارند. گوگرد، سرب، منگنز و فسفر از عناصر مهم در این نوع فولاد هستند. با توجه به وجود ترکیبات فسفر و گوکرد این نوع فولادها عموماً برای جوشکاری توصیه نمی‌شود.

آهن

آهن به عنوان اصلی‌ترین عنصر در فولاد اتومات حضور دارد و تاثیر مهمی در استحکام و سختی آن دارد. تعداد اتم‌های آهن و نحوه ترکیب آن با سایر عناصر تعیین‌کننده خواص نهایی فولاد خواهد بود.

گوگرد

مقدار 0.37 – 0.27 درصد گوگرد در فولاد خوش تراش باعث تشکیل یو تکتیک‌های سولفیدی می‌شود که با دارا بودن نقطه ذوب کم ، دانه‌ها را مانند شبکه‌ای محاصره می‌کنند، به طوری که اتصال بین داده‌ها را ضعیف می‌کنند. این عمل به هنگام شکل دهی گرم ، اتصال بین دانه‌ها را از بین ‌می‌برد و سبب شکستن فولاد ‌می‌شود.

از آنجایی که گوگرد میل ترکیب شدیدی با منگنز دارد، بنابراین در ترکیب با این عنصر سولفید منگنز به دست می‌آید که دارای اثرات زیان آور کمتری برای فولادهاست و به صورت پراکنده توزیع می‌شود. گوگرد به دلیل داشتن خاصیت روانسازی قادر است به هنگام ماشین کاری ، اصطکاک را کم کرده، عمر ابزار برش را اضافه نموده و همچنین براده های ریز ایجاد نماید.

همچنین گوگرد به علت خاصیت روانکاری در قسمت برنده ابزارهای برشی از شدت اصطکاک کاسته و عمر ابزار را افزایش می‌دهد.

کربن

کربن عنصر جدایی ناپذیر در فولاد است، بنابر این به عنوان عنصر آلیاژی در فولاد قلمداد نمی‌شود. کربن مهمترین عنصر در فولاد بوده و تاثیر شدیدی روی خواص آن دارد. با افزایش میزان کربن، استحکام و سختی پذیری فولاد زیاد می‌شود، ولی خواص انعطاف پذیری، شکل پذیری، جوشکاری و ماشین کاری کاهش می‌یابد.

کربن اساسا هیچ گونه تاثیری بر مقاومت خوردگی فولاد در آب، اسیدها و گازهای داغ ندارد. در فولادهای آلیاژی و غیر آلیاژی با تغییر درصد کربن ( از چند صدم تا ۲ درصد )خواص در محدوده وسیعی تغییر خواهد کرد که البته با عملیات حرارتی متناسب محقق خواهد شد.

سیلیسیم

سیلیسیم اثر اکسیژن زدایی دارد. سیلیسیم  همانند منگنز در تمام فولاد ها یافت می‌گردد. زیرا خانه‌های آهن که در تولید فولاد ها به کار می‌روند بسته به ترکیبشان، دارای مقداری سیلیسیم  هستند. اصطلاح فولاد سیلیسیم ‌دار موقعی به کار می‌رود که مقدار سیلیسیم  در فولاد بیشتر از 0.4 درصد باشد. سیلیسیم ، رسوب گرافیت را تشویق می‌کند و محدوده ی فاز گاما را اساسا کاهش می‌دهد.

این عنصر استحکام و مقاومت سایشی را افزایش می‌دهد. سیلیسیم باعث افزایش قابل ملاحظه الاستیک می‌شود، بنابر این مهمترین عنصر آلیاژی در فولاد های فنر است. به دلیل قابلیت بهبود قابل ملاحظه مقاومت به پوسته شدن(اکسیداسیون)، سیلیسیم به فولاد های مقاوم در برابر حرارت اضافه می‌گردد، اما به دلیل اثر منفی بر خواص شکل دادن گرم و سرد، میزان آن محدود می‌شود.

فسفر

فسفر اغلب به عنوان یک عنصر نامطلوب در فولاد تلقی می‌شود، زیرا فسفر موجب جدایش اولیه شدید حین انجماد می‌گردد و به دلیل کاهش شدید محدوده ی پایداری فاز گاما، خطر جدایش ثانویه در حالت جامد وجود دارد، به علت دارا بودن سرعت نفوذ نسبتا پایین در فازهای محلول جامد کریستالی آلفا و گاما، برطرف کردن جدایش ایجاد شده احتمال بسیار مشکل است.

چون امکان اصول یک توزیع همگن و یکنواخت از فسفر به سختی ممکن است، بنابر این سعی می‌شود مقدار فسفر پایین نگه داشته شود. میزان تجمع و جدایش را نمی‌توان با قاطعیت تعیین کرد. فسفر حتی در مقادیر کم، باعث مستعد شدن به تردی تمپر می‌گردد. تردی حاصل از فسفر با افزایش درصد کربن فولاد، دمای سخت کاری، اندازه دانه و با کاهش نسبت تغییر شکل در فورج، افزایش می‌یابد.

منگنز

منگنز یک اکسیژن زدا است. این عنصر با گوگرد ترکیب شده تشکیل سولفید منگنز می‌دهد و بر همین اساس اثرات نامطلوب اکسیژن را از بین می‌برد. وجود این عنصر در فولادهای خوش تراش بسیار مهم است ، زیرا خطر سرخ شکنندگی را کاهش می دهد.

سرب

افزودن سرب در فولاد خوش تراش به عنوان یک عنصر آلیاژی به دلیل توزیع ریز و یکنواختش ، موجب شکل‌گیری براده‌های کوچک و ریز می‌شود بنابراین ماشین کاری را سهولت بخشیده و سطح خوب و تمیز ایجاد می‌کند. سرب به مقدار تقریبی 0.3 – 0.2 درصد با این ترکیب افزوده می‌شود سرب باعث خرد شدن براده‌ها شده که در نتیجه افزایش سرعت براده برداری را همراه دارد.

سرب به دلیل توزیع فوق العاده ریز سوسپانسیون مانند خود مابین سایر عناصر فولادهای خوش تراش باعث می‌شود تا به هنگام ماشین کاری براده‌های ریز ایجاد شده و سطح ماشین کاری تمیزی حاصل شود.

انواع فولاد اتومات

از مهمترین مشخصات فولاد خوش تراش می‌توان به اندازه براده‌ها، کیفیت و سرعت ماشین‌ کاری اشاره کرد. این موارد باعث افزایش طول عمر ابزار شده و نیاز به عملیات پرداخت مثل پولیش را برطرف می‌نماید. از این رو هرچند فولاد اتومات یا خوش‌تراش نسبت به سایرین گران‌تر است، اما از نظر اقتصادی به‌صرفه تر است.

فولاد خوش‌تراش از نظر  وضعیت عملیات حرارتی به سه گروه سمانته، سخت شونده و فولادهای بدون عملیات حرارتی تقسیم می‌شوند. وجود آلیاژ گوگرد و سرب سبب گرم شدن، شکننده‌تر شدن و در نهایت خرد شدن براده‌ها و در نهایت افزایش سرعت براده‌برداری می‌گردد.

فولادهای عملیات حرارتی ناپذیر

نوعی از انواع فولاد خوش تراش است که مقدار کربن در آن کمتر از ۰.0.14 درصد باشد. ازجمله فولادهایی که عملیات حرارتی نمی‌شوند می‌توان به شماره مواد 1.075، 1.0718، 1.0736 و 1.0737 اشاره کرد.

فولادهای قابل سمانتاسیون

در این نوع فولاد های خوش تراش، کربن می‌تواند در محدوده 0.07– 0.13 درصد باشد. این فولادها که شامل شماره مواد ۰۷۲۱/۱، ۰۷۲۲/۱ و ۰۷۲۵/۱ می‌شوند را می‌توان پس از سمانتاسیون، سخت‌کاری سطحی کرد.

فولادهای کوئنچ تمپرشونده مستقیم

دسته دیگری از انواع فولاد خوش تراش شامل شماره مواد ۰۷۲۶/۱، ۰۷۲۷/۱، ۰۷۵۶/۱، ۰۷۵۷/۱ و ۰۷۶۲/۱ با کربن ۰.۳۲-۰.۶۵ درصد را می‌توان تحت عملیات حرارتی کوئنچ تمپر قرار داد.

انواع فولاد خوش تراش پرکاربرد در ایران

پرکاربردترین انواع فولاد اتومات مورد استفاده در ایران، شامل موارد زیر می‌شود:

فولاد اتومات 1.0718

فولاد 1.0718  به طور متوسط مقدار 0.08 درصد کربن دارند . سایر عناصر آلیاژی عمده آن سیلیسیم، منگنز، گوگرد، فسفر و سرب می‌باشد. به طور کلی حضور گوگرد و فسفر در ساختار فولاد باعث تردی آن می‌شود . اما برای تراشکاری فولاد نیاز به سختی پایین و کمی تردی می‌باشد تا این فرآیند ساده‌تر انجام شود. تردی فولاد اتومات 1.0718 ناشی از حضور سرب، گوگرد و فسفر در ساختار فولاد می‌باشد .

این عناصر با تشکیل فاز های تردی به بهبود تراشکاری آن کمک میکنند . زمانی که از تردی این فولاد صحبت می شود منظور استحکام پایین آن نیست و این فولاد استحکام مناسب برای کاربردهای خاصی را دارا می‌باشد. پس از کنترل ترکیب شیمیایی برای تولید میلگرد از این جنس ابتدا مذاب به شکل شمشه‌های چهارپهلو و به روش ریخته‌گری مداوم تولید می‌شوند .

سپس با نورد گرم طی چند مرحله میلگرد فولاد اتومات 1.0718  تولید می‌شود. فولاد اتومات 1.0718  دارای قابلیت ماشین‌کاری عالی و مناسب برای سخت‌گردانی سطحی و آبکاری است. این فولاد آلیاژی به عنوان فولاد فرآوری ابزار ماشین اتوماتیک شناخته می‌شود. همچنین برای اتوماسیون ماشین‌کاری و خط تولید نیز استفاده می‌شود.

این فولاد می‌تواند با سرعت‌های برش بالاتر و عمق‌های برش عمیق‌تر ماشین‌کاری شود. همچنین بی‌نهایت آسان بر روی یک ماشین تراش برش می‌خورد به طوری که عمر ابزار و بهره‌وری در حدود ۴۰ % افزایش پیدا می‌کند. شایان ذکر است که برش و فرایند بسیار آسان بوده و بهره‌وری از فرایند نسبت به فولاد ساده بهتر می‌شود.

فولاد اتومات 1.0718 به منظور تولید ابزاری استفاده می‌شود که الزاماتی همچون دقت ابعادی بالا، پرداخت زیاد در سطح و خاصیت مکانیکی کم را تامین کند. از کاربردهای این مجموعه می‌توان به چرخ‌دنده‌ها، شفت‌ها، پیچ و مهره، دریچه‌ها، بوش‌ها، پین‌ها، اتصالات، قالب پلاستیک، ظروف عمل جراحی و دندان، اجزای ویژه‌ی اتومبیل و … اشاره کرد.

فولاد اتومات 1.0715

فولاد اتومات ۷۱۵ با شماره مواد ۰۷۱۵/۱ و نماد SMn30 11 یکی از انواع این فولاد است که در ساخت قطعات خودرو و ابزار دقیق کاربر دارد. این فولاد عملیات حرارتی نمی‌شود اما می‌توان آن را با سمانتاسیون سخت کاری سطحی کرد.

فولاد اتومات 1.0722

فولاد اتومات ۷۲۲ با شماره مواد ۱.۰۷۲۲ و نماد SPb2010 برای ساخت قطعات مکانیکی، قطعات خودرو و ابزار دقیق کاربرد دارد. این فولاد سرب‌دار را می‌توان با عملیات حرارتی و سمانتاسیون سخت‌کاری کرد.

فولاد اتومات 1.0737

فولاد خوش تراش ۷۳۷ با شماره مواد ۱.۰۷۳۷ و نماد SMnPb3711 شناخته می‌شود و کاربردهایی مشابه کاربرد فولاد خوش تراش ۷۲۲ دارد. این فولاد اتومات سرب‌دار را نمی‌توان عملیات حرارتی کرد اما می‌توان با سمانتاسیون، شرایط سخت‌کاری سطحی را برای آن فراهم آورد.

مزایا و معایب فولاد اتومات

فولاد خوش ‌تراش، مانند دیگر فولادهای آلیاژی دارای ویژگی ‌های مثبت و منفی است که در ادامه به مهم‌‌ترین آن‌‌ها اشاره می ‌کنیم. ماشین کاری و تراش خوب در فولادهای برش ریز رابطه مستقیمی با میزان گوگرد و سرب دارد. هرچه درصد گوگرد و سرب در فولاد بیشتر باشد، ماشین کاری و تراشکاری بهتر است.

اما در مقابل درصد بالای گوگرد و سرب باعث شکنندگی فولاد می‌‌شود، اما به طور کلی می ‌توان ماشین کاری عالی را مهمترین ویژگی فولادهای اتومات دانست. از ویژگی‌‌های مثبت فولاد اتومات می‌توان به ماشینکاری عالی، استحکام بالا، انعطاف ‌پذیری بالا، افزایش عمر دستگاه ماشین‌کاری متناسب با سرعت آن، کاهش قیمت نهایی قطعات به دلیل بالا بودن سرعت تولید و تولید محصولات با کیفیت سطحی عالی اشاره کرد.

از ویژگی‌های منفی فولاد اتومات هم می‌توان به ترد و شکننده بودن در فولادهای با درصد کربن بالا، ماشین کاری ضعیف‌‌تر در فولادهای با درصد کربن بالا، مناسب نبودن برای عملیات آهنگری و نورد گرم به سبب تردی و مناسب نبودن برای جوشکاری به سبب حضور فسفر و گوگرد در ترکیب آن‌‌ها اشاره کرد.

کاربرد فولاد خوش تراش

با توجه به مزایای فولاد خوش تراش در صنعت، همواره کاربردهای متنوعی از این نوع فولاد را شاهد هستیم. از جمله مهم‌ترین کاربردهای فولاد اتومات خوش تراش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1.   تولید دستگاه‌های تراشکاری مختلف از جمله دستگاه‌های CNC
2.   کاربرد ویژه فولاد اتومات در صنایع اتومبیل‌سازی برای تولید انبوه قطعات
3.   تولید ماشین‌آلات کشاورزی و ابزار نظامی
4.   تولید میلگرد با استفاده فولاد اتومات
5.   تولید مفتول خوش تراش
6.   ساخت ابزار دقیق و اتصالات هیدرولیکی با استفاده از فولاد اتومات

چگالی فولاد خوش تراش چقدر است؟

یکی از تفاوت‌های فولاد و آلیاژهای آن اختلاف چگالی است. در واقع فولاد در تولید محصولات مختلفی کاربرد دارد؛ اما با توجه به ترکیبات فولاد، چگالی آن نیز متفاوت است. هرچقدر چگالی آلیاژی از فولاد بیشتر باشد، استحکام آن هم بیشتر است. چگالی فولاد اتومات یکی از عوامل تعیین کننده استحکام این ماده است. به طورکلی چگال‌ترین نوع فولاد، فولاد ضد زنگ بوده و چگالی آن تقریبا 8000 کیلوگرم بر متر مکعب است.

متالورژی فولاد اتومات

رفتار برش فولادهای کربنی و آلیاژی تحت تأثیر ترکیب شیمیایی، ریزساختار، مقدار و نوع آخال‌ها و میزان سخت شدن کار است. در فولادهای فریتی/پرلیتی نرمال شده، افزایش محتوای کربن به سرعت عمر ابزار را کاهش می‌دهد و تشکیل تراشه از مکانیزم جریان به مکانیزم برشی تغییر می‌کند.

با این حال، برای فولادهای حاوی کمتر از 0.15٪ C، ممکن است لبه‌های بزرگی از مواد روی صفحه چنگک ابزار ایجاد شود که منجر به ویژگی‌های ماشین ‌کاری غیرقابل پیش ‌بینی می‌شود. کاهش نرخ سخت شدن کرنش می‌تواند باعث سایش ابزار کمتر، طول براده کوتاه‌تر و سطح تمام شده  کامل شود، و این می‌‌تواند با کار سرد یا افزایش سطح P و نیتروژن (N) افزایش یابد.

اگر مقادیر فاز دوم سخت (مثلاً بینیت) به جای پرلیت وجود داشته باشد، ناحیه برش در جلوی قسمت بالای ابزار محدود می‌شود و منجر به دماهای بالاتر و نیروهای تغذیه کمتر می‌شود. سازه‌های مارتنزیتی/بینیتی خاموش و معتدل به دلیل سطوح سختی بالا، ویژگی‌های ماشین کاری پایین‌‌تری از خود نشان می‌دهند، اگرچه اکثر فولادهای کربن متوسط در این شرایط ماشین ‌کاری می‌شوند.

قیمت فولاد خوش تراش

فولاد اتومات در بازار با اندکی اختلاف قیمت در مقایسه با سایر آلیاژهای فولادی عرضه می‌شود. این میزان افزایش قیمت بین ۲۰ تا ۲۵ درصد متغیر است. البته لازم به ذکر است که تسریع فرآیند ماشین‌کاری و افزایش طول عمر قطعات تولید شده با فولاد اتومات، این افزایش قیمت را کاملاً خنثی می‌کند. شما می‌توانید جهت کسب اطلاع بیشتر درمورد خرید و لیست قیمت فولاد اتومات می توانید با مشاورین شرکت فولاد پایتخت در تماس باشید.

جمع‌بندی

برای به ‌کار بردن آلیاژ فولاد مناسب در صنعت باید شناخت خوبی نسبت به این محصولات داشته باشیم. همانطور که گفتیم فولاد دارای استحکام بالا و ویژگی‌های مطلوبی است؛ به همین دلیل با استفاده از آن می‌توان انواع محصولات ایده‌آل را جهت تراشکاری و ماشین‌کاری تولید کرد. فولاد اتومات خوش تراش یکی از کاربردی‌ترین آلیاژهای فولاد است.

این محصول علاوه بر استحکام بالا دارای قابلیت ماشین‌کاری فوق‌العاده‌ای است؛ به همین دلیل از آن در تولید انواع محصولات از جمله قطعات خودرو، ماشین‌آلات کشاورزی و میلگردهای با کیفیت استفاده می‌شود. با توجه به تأثیرات گسترده و متنوع عناصر مختلف در ترکیب فولاد اتومات، تعیین ترکیب دقیق و متناسب این عناصر در فرآیند تولید از اهمیت به‌سزایی برخوردار است.

این انتخابات تأثیر مستقیم بر خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی فولاد دارد و تولید یک محصول با کیفیت و عملکرد بالا را تضمین می‌کند. فولاد پایتخت برترین شرکت سازه های فولادی بوده که با سالها تجربه در زمینه واردات و توزیع فولاد های خوش تراش (اتومات) آماده خدمت رسانی به شما مشتریان عزیز است.