ورق آلیاژی چیست ؟ و انواع آن

منظور از ورق آلیاژی، ورقی است که از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر تولید می شود. عناصری که در ورق آلیاژی استفاده می شوند، معمولا سیلیکون، نیکل، منگنز، کروم و مولیبدن هستند. برای ساخت این نوع ورق، مقادیر متفاوتی از هر عنصر به ورق اضافه می‌شود که به شکل‌دهی آسان‌تر و استحکام بیشتر آن کمک می‌کند. امروزه ۹۰% محصولات فلزی که در زندگی روزمره با آن ها سر و کار داریم از فلز خالص نمی باشند و در واقع، ترکیبی از چند فلز هستند. آلیاژسازی ورق نیز منجر به افزایش خواص ورق می شود. ورق های آلیاژی در کاربردهای مختلف از جمله هواپیماها، دوچرخه ها، ظروف آشپزی و … استفاده می شوند. با این مقاله از دانشنامه آهن رسان همراه باشید تا با نحوه خرید آهن آلات از سایت آهن رسان ، انواع و همچنین ویژگی و کاربرد آن آشنا شوید.

ورق آلیاژی چیست؟

ورق فولادی آلیاژی، به آن ورق فولادی اطلاق می شود که از ترکیب آهن با یک یا چند عنصر دیگر با هدف تولید خواص بهبود یافته، مانند افزایش استحکام و مقاومت در برابر خوردگی ساخته شده است. سایر عناصر مورد استفاده در ورق های آلیاژی، معمولاً فلزاتی مانند نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم و منگنز هستند که برای دستیابی به ویژگی های خاص، به مقادیر مشخصی اضافه می شوند. در مقایسه با فولاد کربنی استاندارد (ورق فولادی معمولی یا ورق آهن)، ورق های فولادی آلیاژی خواص مکانیکی بهتری دارند و آنها را برای انواع کاربردهای صنعتی، مانند صنعت ساخت و ساز و ساخت ماشین آلات، قطعات خودرو، مخازن تحت فشار و خطوط لوله، مفید می‌ سازد.

چرا ورق آلیاژی تولید می شود؟

کلیه فلزات خالص، از نقطه ذوب بالایی برخوردارند و بسیار نرم هستند. به عنوان مثال، طلای خالص، بسیار نرم و قابل انعطاف است. علاوه بر این، به راحتی با مقدار کمی از گرما خم می شود. به همین دلیل است که بیشتر جواهرات طلا در واقع از آلیاژ هستند. به این دلیل که فلزات، بسیار واکنش پذیرند و از نقطه ذوب بالایی برخودارند، استفاده از فلزات آلیاژی، کاربرد بیشتری دارد. به عنوان مثال، آهن، بسیار قوی است، ولی با این حال، با رطوبت هوا واکنش نشان می دهد و همچنین بسیار راحت می تواند زنگ بزند. در مقابل، چدن به ‌عنوان یک آلیاژ می ‌تواند به جلوگیری از این امر کمک کند. استفاده از عناصر آلیاژی در ورق فولادی می تواند خواص آن را به طرق مختلف تغییر دهد.

به عنوان مثال، اگر خواصی مانند استحکام بالا و جوش‌پذیری در فولاد مورد نیاز باشد، ورق فولاد کربنی (ورق سیاه) به تنهایی این هدف را برآورده نمی‌ کند؛ زیرا شکنندگی ذاتی کربن، ورق را شکننده می ‌کند. راه حل این مشکل، کاهش کربن و افزودن عناصر دیگری مانند منگنز یا نیکل است. در نتیجه، آلیاژسازی، یکی از راه های ساخت فولاد محکم با قابلیت جوشکاری بالاست. ترکیب شیمایی ورق آلیاژی برای ساخت ورق های فولادی آلیاژی، عناصر مختلف با مقادیر کلی بین ۱.۰% تا ۵۰% وزنی آلیاژ در ورق استفاده می شوند تا خواص مکانیکی آن افزایش یابد. حدود ۲۰ عنصر آلیاژی وجود دارد که می توان از آن ها برای تولید درجات مختلف ورق آلیاژی استفاده کرد. این عناصر در محدوده مشخص یا حداقل مقدار مشخصی از عناصر، بسته به آلیاژ مورد نظر، به فولاد کربن اضافه می شوند. برخی عناصر مورد استفاده برای تولید ورق آلیاژی و اثرات آنها عبارتند از:

• آلومینیوم – می تواند فولاد را از فسفر، گوگرد و اکسیژن جدا کند.
• کروم – می تواند چقرمگی، سختی و مقاومت در برابر سایش را افزایش دهد.
• مس – می تواند مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد.
• منگنز – می تواند استحکام در دمای بالا، مقاومت در برابر سایش، شکل پذیری و سختی را افزایش دهد.
• نیکل – می تواند خوردگی، مقاومت در برابر اکسیداسیون و استحکام را افزایش دهد.
• سیلیکون – می تواند خاصیت مغناطیسی و استحکام را افزایش دهد.
• تنگستن – می تواند استحکام و سختی را افزایش دهد.
• وانادیوم – می تواند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر ضربه، استحکام و چقرمگی را افزایش دهد.

سایر عناصر آلیاژی که خواص متنوعی دارند، عبارتند از: بیسموت، کبالت، مولیبدن، تیتانیوم، سلنیوم، تلوریم، سرب، بور، گوگرد، نیتروژن، زیرکونیوم و نیوبیم. این عناصر آلیاژی را می توان به تنهایی یا در ترکیب های مختلف، بسته به خواص مورد نظر استفاده کرد. همچنین با توجه به درصد ترکیب شیمایی به کار رفته در ورق آلیاژی می توان این ورق را به دو دسته ورق کم آلیاژ و پُرآلیاژ به صورت زیر تقسیم بندی کرد: ورق های ساخته شده از فولاد کم آلیاژ، ورق هایی هستند که تا ۸ درصد عناصر آلیاژی دارند. ورق های پرآلیاژ نیز بیش از ۸ درصد، عناصر آلیاژی دارند. ترکیب و نسبت عناصر آلیاژی، خواص مختلف فولاد آلیاژی را تعیین می کند.

• ورق آلیاژی ساخته شده از فولاد پرآلیاژ

عناصر آلیاژی به کاررفته در فولاد پرآلیاژ، درصد بالایی دارند. پرکاربردترین فولاد پرآلیاژ که در ساخت ورق آلیاژی نیز استفاده می شود، فولاد پرآلیاژ زنگ نزن است که دارای حداقل ۱۲% تا ۲۷% کروم می باشد.

• ورق آلیاژی ساخته شده از فولاد کم آلیاژ

ورق های ساخته شده از فولاد کم آلیاژ، دارای درصد بسیار کمی (معمولا بین ۱ تا ۵ درصد) از عناصر آلیاژی هستند. این نوع ورق ها با توجه به آلیاژ به کاررفته، دارای مقاومت و کاربردهای بسیار متفاوتی هستند و به دلیل وزن کم و استحکام بالا، بیشتر در صنعت خودروسازی، ساخت لوله، فضاپیما و خطوط راه آهن استفاده می شوند. ویژگی ها و مشخصات ورق آلیاژی ورق های آلیاژی، دارای طیف وسیعی از خواص، مانند استحکام، سختی، چقرمگی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی هستند. بسیاری از ورق های آلیاژی به راحتی قابلیت ماشین کاری و همچنین ساخت ورق با تلرانس بسیار دقیق دارند. با این که افزودن عناصر آلیاژی، ورق را مستحکم و سخت تر می کنند، اما لازم است بدانید عناصر آلیاژی، تنها به دلیل وجودشان در فلز، آن را سخت تر نمی کنند،

ورق های کم آلیاژ به دلیل بالا بودن مقدار کربن در ساختارشان، از ویژگی های شکل‌پذیری خوب، جوش‌پذیری و ماشین‌کاری کمتری برخوردار هستند. از دیگر ویژگی های ورق های آلیاژی می توان به قابلیت تحمل وزن و فشار بسیار بالا، قابلیت تحمل دما‌های بسیار بالا و بسیار پایین، مقاومت بالا در برابر برخی شرایط، مانند نمک‌های دریایی، توان ضد خوردگی بالا در برابر اسید‌ها، قابلیت تحمل سختی بالا و قابل بازیافت بودن آن ها اشاره کرد. همچنین، به دلیل ویژگی های شکل پذیری، جوش پذیری و ماشین کاری خوب، ورق های آلیاژی عمدتا در ساخت ساختمان‌ها، پل‌ها، کشتی‌ها، واگن‌های راه‌آهن، مخازن ذخیره‌سازی، مخازن تحت فشار، لوله‌ها، ماشین‌های بزرگ و کوره‌ها و سایر سازه‌های سنگین مورد استفاده قرار می گیرند.

۱- ورق آلیاژی فسفر برنز: یکی از آلیاژهای مس، آلیاژ فسفر برنز است که در ترکیب آن ۰.۵ تا ۱۱% عنصر قلع و ۰.۰۱ تا ۰.۳۵ % فسفر وجود دارد. عنصر فسفر باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و سختی و عنصر قلع موجب افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ ‌زدگی می‌ شود. به همین دلیل، ورق‌ های آلیاژی فسفر برنز در برابر خستگی و سایش، بسیار مقاوم هستند. آن‌ ها همچنین رسانایی خوبی نسبت به الکتریسیته از خود نشان می ‌دهند؛ چون بر پایه مس ساخته ‌شده‌ اند. ضریب اصطکاک پایین، استحکام بالا و دانه بندی مناسب، از جمله دیگر خصوصیات این ورق آلیاژی است.

۲- ورق آلیاژی برنز آلومینیم: این محصول به دلیل حضور آلومینیم در ترکیب خود، مقاومت بالایی نسبت به خوردگی و اکسیداسیون دارد و مصرف عمده آن در تولید مُطلس (پولک) برای ضرب سکه هست. از ورق‌ های آلیاژی فسفر برنز در صنایع الکتریکی و قطعات کامپیوتری، حمل ‌و نقل سوخت هسته ‌ای، در تولید فنرهای به‌ کاررفته در ماشین ‌های صنعتی، ساخت مهره‌ ها، پیچ و بست ها، ساخت پروانه کشتی در صنعت کشتی ‌رانی، سیم گیتار آکوستیک و غیره استفاده می ‌شود.

۳- ورق آلیاژی کاپرنیکل: ورق آلیاژی کاپر نیکل به دلیل حضور نیکل در ساختار خود، استحکام زیادی در دمای بالا دارد و از این رو بهتر از سایر آلیاژهای پایه مسی عمل می کند. همچنین، مقاومت به خوردگی آن (مخصوصا در آب دریا) زیاد است. ورق و تسمه کاپرنیکل در صنایع دریایی، مخابرات و تولید مطلس (پولک) کاربرد دارد.

۴- ورق آلیاژی نیکل براس: این نوع ورق آلیاژی پایه مس، دارای استحکام و مقاوت بالایی در برابر خوردگی است. کاربرد آن نیز بیشتر در تولید مطلس (پولک) می باشد.

۵- ورق آلیاژی نیکل سیلور: مشخصات کاربردی این ورق آلیاژی، مشابه به آلیاژ نیکل براس است؛ با این تفاوت که استحکام بیشتری نسبت به نیکل براس دارد. از ورق آلیاژ نیکل سیلور نیز در تولید مطلس (پولک) استفاده می شود.

تولیدکنندگان ورق آلیاژی از جمله بزرگترین واردکنندگان ورق آلیاژی در خاورمیانه، کشورهای ایران، ترکیه، عربستان و امارات هستند؛ به گونه ای که طبق آمارهای سال ۲۰۱۶، حدود ۹.۵ درصد از صادرات جهانی ورق های آلیاژی به مقصد خاورمیانه بوده است. افزایش واردات این نوع ورق ها نشان دهنده روند رو به رُشد صنایع مختلف می باشد؛ زیرا ورق آلیاژی، محصولی با کاربردهای پیشرفته صنعتی است. از این رو افزایش تقاضای این محصول در کشورهای در حال توسعه صنعتی، بیشتر به چشم می خورد.

• شرکت فولاد آلیاژی ایران
• شرکت فولاد مبارکه اصفهان
• مجتمع فولاد خرم آباد
• شرکت صنایع مس شهید باهنر
• شرکت فولاد اکسین خوزستان
• شرکت نورد و تولید قطعات فولادی

سخن آخر

ورق های آلیاژی، نقش مهمی در صنعت ساختمان سازی و همچنین سایر صنایع دارند. این نوع ورق ها صرفه اقتصادی دارند و عملکرد بالا، مقاومت در برابر خوردگی، دوام و استحکام بالا، نسبت استحکام به وزن بالا و عملکرد عالی در شرایط سخت و طیف گسترده ای از محصولات را برای اکثر مصارف ارائه می دهند. درصدی از نیاز داخلی ایران به ورق های آلیاژی، در واحدهای تولیدی طراحی و تولید می شود. در حال حاضر نیز عمده ورق آلیاژی تولیدی در کشور، توسط شرکت های زیر تولید می گردد. دیگر ورق های آلیاژی مورد نیاز در صنایع نیز توسط واردات از کشورهای چین، کره جنوبی و اوکراین تامین می شوند.