عناصر آلیاژی مختلف در فولاد، موجب ایجاد خواص و ویژگی‌های متنوعی در این دسته از مواد می‌گردند. به طوری که با تغییر میزان هر کدام از این عناصر در ترکیب شیمایی فولادها، خواص آن‌ها ممکن است به طور کلی دستخوش تغییر شود. در ادامه تاثیر هر کدام از این عناصر بر روی فولاد و خواص آن دقیق‌تر بررسی شده است.

فولاد آلیاژی چیست؟

به طور کلی فولادهای آلیاژی به فولادهایی اطلاق می‌شود که با عناصر مختلفی آلیاژسازی شده‌اند. در واقع تمامی فولادها از نوع آلیاژی هستند؛ چراکه ساده‌ترین نوع فولاد، آهن آلیاژشده با حداکثر 2.6% کربن است. اما عبارت “فولاد آلیاژی”عمدتا به فولادهایی اشاره دارد که با عناصر دیگری علاوه بر کربن  آلیاژ شده‌ باشند. کل وزن عناصر آلیاژی در فولاد می‌تواند حداکثر به مقدار %50 برسد تا خواص ماده همچون مقاومت سایشی یا شکل پذیری را بهبود بخشد.

فولادهای آلیاژی بر اساس میزان عناصر آلیاژی به دو دسته کم-آلیاژ و پرآلیاژ تقسیم بندی می‌شنود. فولادهای کم-آلیاژ درصد کمی عناصر آلیاژی دارند که در مجموع به کمتر از %5 می‌رسد. اما در فولادهای های پرآلیاژ، در صد عناصر آلیاژی بیش از این مقدار است که به تبع آن باعث افزایش قیمت فولاد خواهد شد. همچنین قابل ذکر است دسته دیگری از فولادها نیز تحت عنوان فولادهای غیرآلیاژی وجوددارند که درصد بسیار پایینی عناصر آلیاژی در ترکیب شیمیایی خود دارند.

عناصر آلیاژی که می‌توانند در ترکیب شیمایی فولاد حضور داشته باشند عبارت اند از:

  • کروم
  • منگنز
  • گوگرد
  • مولیبدن
  • مس
  • نیکل

و غیره که در ادامه تاثیر هر کدام از عناصر یاد شده بر روی فولاد دقیق‌‌تر مورد بررسی قرار گرفته است.

تاثیر کروم بر روی فولاد

عنصر کروم با توجه به سختی و مقاومت به خوردگی بالا، یکی از معروفترین فلزهای آلیاژی برای فولاد است. کروم به تنهایی فلزی خاکستری، سخت و ترد با مقاومت دمایی بالا و دمای ذوب 1907 درجه سانتیگراد است.  عنصر کروم به منظور افزایش سختی به فولاد اضافه می‌گردد. مقادیر بیشتر کروم(4
تا %18) باعث افزایش مقاومت به خوردگی خواهد شد. برای مثال، یکی از کاربردی‌ترین فولادهای آلیاژی به نام فولاد ضدزنگ، حاوی حداقل 5 الی 10%  کروم است که باعث افزایش مقاومت در مقابل آب، حرارت یا خوردگی در این دسته از فولادها می‌گردد.

قابل ذکر است در مقایسه با اکسید آهن در فولاد کربنی محافظت نشده، اکسید کروم از روی ماده، پخش و ریخته نمی‌شود. بلکه یک لایه متراکم اکسید کروم بر روی سطح ماده ایجاد می‌کند که از آسیبهای خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند.

تاثیر منگنز بر روی فولاد

منگنز در فولادهای آلیاژی معمولا در ترکیب با سولفور و فسفر به کار برده می‌شود. از جمله موارد تأثیر منگنز در فولاد، می‌توان به کاهش تردی، قابلیت فورج، ‌استحکام کششی و بهبود مقاومت به سایش اشاره نمود. منگنز با سولفور واکنش داده و تشکیل سولفید منگنز می‌دهد که مانع ایجاد سولفید آهن خواهد شد. همچنین منگنز به منظور بهبود سختی نیز به ترکیب شیمیایی فولاد  اضافه میگردد . زیرا اضافه شد این عنصر  در روش‌های سختکاری، باعث نرخ کوئنچ آهسته تر می‌شود. همچنین قابل ذکر است اکسیژن اضافه در فولاد مذاب، به کمک منگنز، حذف می‌گردد.