ورق استیل نرم چیست؟ | کاربردها و مشخصات

ورق استیل نرم چیست؟ سوالی است که در این مقاله قصد داریم به آن پاسخ دهیم. ورق استیل نرم (Mild Steel Sheet) ورقی فلزی با محتوای کربن کم (معمولا کمتر از ۰٫۲۵٪) است. ترکیب شیمیایی ساده این ورق فلزی (که عمدتا شامل آهن، کربن و مقادیر جزئی منگنز، سیلیسیم و فسفر است) موجب شده است که خاص مکانیکی متعادلی داشته باشد. عموما این ورق‌های فلزی طی فرایندهای نورد سرد (Cold-Rolled) مطابق با استانداردهای بین المللی ASTM A1008 یا نورد گرم (Hot-Rolled) مطابق با استانداردهای بین المللی ASTM A36 تولید می‌شوند. 

ضخامت متداول ورق استیل نرم چیست؟ معمولا ضخامت این نوع ورق ۰٫۵ تا ۶ میلی‌متر است. ویژگی‌های بارز ورق استیل نرم استحکام کششی متوسط (۳۷۰ تا ۵۰۰ مگا پاسکال)، انعطاف پذیری بالا، جوش پذیری عالی و مقاومت قابل توجه در برابر تغییر شکل است. چگالی آن حدود ۷٫۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب و نقطه ذوب آن نزدیک به ۱۴۲۰ درجه سانتی‌گراد است. با این حال، در برابر خوردگی مقاومت کمی دارد که اغلب با پوشش‌های گالوانیزه یا رنگ آمیزی جبران می‌شود. از آنجایی که ورق‌های استیل نرم قیمت مقرون به صرفه‌ای دارند و به آسانی تولید می‌شوند، در صنایع متعددی کاربرد دارند.

اگر می‌خواهید بدانید که کاربردهای متعدد ورق استیل نرم چیست؟ باید بگوییم که عمده کاربرد این محصول در صنایع ساخت و ساز و خودروسازی است. در صنعت ساخت و ساز از این محصول برای تولید تیرها، ورق‌های پوشش سقف و سازه‌های فلزی سبک استفاده می‌شود. در صنعت خودروسازی نیز برای ساخت بدنه، سپر و قطعات داخلی از این محصول استفاده می‌شود. علاوه بر این، ورق‌های استیل نرم در صنعت لوازم خانگی (مانند یخچال و ماشین لباسشویی)، قفسه‌های فلزی و تجهیزات صنعتی به کار می‌روند. از آنجایی که این محصول قابلیت خمکاری و برشکاری آسانی دارد، در هنرهای تزیینی و ساخت مبلمان نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور کلی، ورق استیل نرم به دلیل تطبیق پذیری و هزینه پایین، به عنوان یکی از پرکاربردترین مواد مهندسی در صنایع مدرن شناخته می‌شود.

 

تعریف ورق استیل نرم

به بیان ساده، در پاسخ به این سوال که ورق استیل نرم چیست؟ باید بگوییم که یک نوع فولاد کم کربن است که به دلیل ترکیب شیمیایی خاص و خواص مکانیکی مطلوب، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. بر اساس تعریفی که در سایت متال فور یو آمده است:

"فولاد نرم یک فلز آهنی است که از آهن و کربن ساخته شده است. ماده‌ای ارزان قیمت و دارای خواصی است که برای اکثر کاربردهای مهندسی عمومی مناسب است. به دلیل محتوای آهن بالا، فولاد نرم کم کربن خواص مغناطیسی خوبی دارد، بنابراین به عنوان "فرومغناطیسی" تعریف می‌شود."

این فولاد معمولا حاوی ۰٫۰۵ تا ۰٫۲۵٪ کربن است که آن را نرم و انعطاف پذیر با قابلیت فرم‌پذیری بالا کرده است. در اصطلاح این ترکیب را با نام‌های فولاد ملایم، فولاد کم کربن یا فولاد ساده کربنی نیز می‌شناسند.

 

 

کاربردهای ورق استیل نرم

در این قسمت به این سوال پاسخ داده‌ایم که کاربردهای ورق استیل نرم چیست؟ از آنجایی که ورق استیل نرم ویژگی‌هایی مانند قیمت پایین، انعطاف پذیری و جوش پذیری عالی دارد و روش تولید آن نیز آسان است، در صنایع گوناگونی استفاده می‌شود. برای راهنمایی و مشاوره در زمینه کاربردهای ورق استیل نرم و خرید با شماره 02191030645 تماس بگیرید. کاربردهای گسترده این محصول در جدول زیر به اختصار شرح داده شده است:

 

کاربردها		ویژگی‌های مرتبط
ساخت و ساز و عمران	-         سازه‌های فلزی سبک: تیرها، ستون‌ها، خرپاها و قاب‌های فولادی در ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی. -         پوشش سقف و دیوار: ورق‌های شیروانی، ساندویچ پانل‌ها و نماهای فلزی. -         اسکلت سازی: تولید قطعات پیش ساخته مانند راه پله‌ها، نرده‌ها و داربست‌های موقت. -         بتن آرمه: میلگردهای فولادی نرم که معمولا از جنس استیل کربنی هستند.	- استحکام کششی متوسط (۳۷۰-۵۰۰ مگاپاسکال) - جوش پذیری عالی - قیمت مقرون به صرفه
خودرو سازی	-         بدنه خودرو: ساخت درها، کاپوت، سپر، و بخش‌های بیرونی. -         قطعات داخلی: تولید شاسی، اتصالات، براکت‌ها و محفظه‌های موتور. -         سیستم‌های اگزوز: ساخت بخش‌هایی از اگزوز که نیاز به مقاومت حرارتی متوسط دارند.	- انعطاف پذیری بالا - قابلیت پرسکاری و شکل دهی سرد
لوازم خانگی و الکترونیکی	-         بدنه دستگاه‌ها: ساخت یخچال، ماشین لباسشویی، اجاق گاز و مایکروویو. -         قطعات داخلی: قاب‌های محافظ، سینی‌ها و محفظه‌های فلزی در لوازم برقی. -         مبلمان اداری: میزها، کابینت‌ها، و قفسه‌های فلزی با روکش‌های تزیینی.	- سطح صاف و یکنواخت (نورد سرد) - قابلیت رنگ پذیری
صنایع سنگین و ماشین آلات	-         تجهیزات صنعتی: ساخت بدنه دستگاه‌های CNC، ماشین آلات کشاورزی و قطعات خطوط تولید. -         ذخیره سازی و حمل و نقل: تولید مخازن تحت فشار ساده، بشکه‌های فلزی و کانتینرهای سبک. -         نوار نقاله‌ها: ساخت رولرها، پایه‌ها و صفحات انتقال مواد.	- مقاومت در برابر سایش - قابلیت تولید انبوه
هنر و دکوراسیون	-         مجسمه سازی و دکوراسیون: ایجاد طرح‌های پیچیده. -         عناصر معماری: ساخت نرده‌های تزیینی، گیت‌ها، سایبان‌ها و پانل‌های دیواری. -         نورپردازی: قاب‌های چراغ‌ها و آباژورهای فلزی.	- قابلیت خمکاری و برش آسان - سطح قابل پرداخت
بسته بندی و ذخیره سازی	-         محصولات فلزی سبک: تولید قوطی‌های کنسرو، جعبه‌های ابزار و بسته بندی‌های صنعتی. -         پالت‌های فلزی: ساخت پالت‌های قابل استفاده در انبارها و سیستم‌های لجستیک.	- سبکی نسبی - مقاومت در برابر فشارهای استاتیکی
کاربردهای ویژه	-         پنل‌های خورشیدی: قاب‌های نگهدارنده پنل‌های خورشیدی. -         سیستم‌های تهویه: ساخت کانال‌های هوا، دریچه‌ها و اتصالات HVAC. -         پروژه‌های DIY: استفاده در کارگاه‌های شخصی برای ساخت قفسه، میز کار یا ابزارهای سفارشی.	- سازگاری با پوشش‌های گالوانیزه - استحکام ساختاری

 

 

ویژگی های استیل نرم

همانطور که اشاره شد ورق استیل نرم، نوعی فولاد کربنی با مقدار کربن کم (معمولا ۰٫۰۵ تا ۰٫۲۵٪) است. این محصول، مطابق با استانداردهای ASTM A36 برای تولید به روش نورد گرم و ASTM A1008 برای تولید به روش نورد سرد به صورت استیل کویل تولید می‌شود. طبق استانداردهای بین المللی، استحکام کششی این محصول در محدوده۳۷۰-۵۰۰ مگاپاسکال قرار دارد. استحکام تسلیم آن نیز ۲۰۰-۲۵۰ مگاپاسکال و ازدیاد طول آن در حدود ۲۰ تا ۳۰٪ است. به دلیل این ویژگی‌ها، انعطاف پذیری و قابلیت فرم دهی فوق العاده‌ای دارد. 

اما مزیت کلیدی ورق استیل نرم چیست؟ از جمله مزایای اصلی این محصول می‌توان به جوش پذیری فوق العاده و هزینه پایین تولید آن اشاره کرد. با این حال، مقاومت کمی در برابر خوردگی دارد؛ که برای رفع این مشکل نیز می‌توان از پوشش‌های گالوانیزه یا رنگ‌های پلیمری استفاده نمود. همچنین، این محصول در برابر دمای بالا تر از ۴۰0 درجه سانتی‌گراد، محدودیت دارد و نمی‌تواند بالاتر از این دما را تحمل نماید. علیرغم تمام محدودیت‌ها، ترکیب خواص مکانیکی متعادل و مقرون به صرفه بودن این محصول موجب شده است که به یکی از پر استفاده‌ترین مواد مهندسی تبدیل شود.

 

 

ترکیبات شیمیایی ورق استیل نرم

در این قسمت به این سوال پاسخ می‌دهیم که ترکیب شیمیایی ورق استیل نرم چیست؟ ورق استیل نرم، به عنوان یک فولاد کربنی کم کربن شناخته می‌شود و عمدتا از آهن (Fe) به علاوه مقادیر کنترل شده عناصر آلیاژی و سایر ناخالصی‌ها تشکیل شده است. ترکیب شیمیایی دقیق آن بر اساس استاندارد بین المللی ASTM A36 و AISI 1018 تنظیم می‌شود. 

نقش هر یک از این عناصر آلیاژی، در تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی ورق استیل نرم چیست؟ به طور کلی، ترکیب کربن و منگنز، استحکام کششی و تسلیم فولاد را تعیین می‌کند. در حالی که، مقادیر کم کربن و سیلیسیم کنترل شده، انعطاف پذیری و ازدیاد طول ۲۰-۳۰٪ فولاد را تضمین می‌کنند. مقادیر محدود گوگرد و فسفر نیز از ترک خوردگی ناحیه جوش جلوگیری می‌کند. در ادامه به این عناصر آلیاژی و نقش آن در خواص و ویژگی‌های ورق استیل اشاره خواهیم کرد.

۱. کربن (C) (۰٫۰۵٪ تا ۰٫۲۵٪):
کلیدی‌ترین عنصر در استحکام بخشی فولاد، کربن است. افزایش کربن تا ۰٫۲۵٪، استحکام کششی و سختی آن را بهبود می‌بخشد. اما در مقابل، انعطاف پذیری و جوش پذیری آن را کاهش می‌دهد. مقدار کم کربن در استیل نرم، موجب شده است که این محصول برای فرآیندهای شکل دهی سرد (مانند خمکاری و کشش) ایده‌آل باشد.  

۲. منگنز (Mn) (۰٫۳٪ تا ۰٫۶٪):
وجود منگنز در ترکیب شیمیایی فولاد موجب تشکیل سولفیدهای منگنز (MnS) می‌شود که اثرات مضر گوگرد را خنثی می‌کند. این عنصر آلیاژی در واقع، از ترک خوردگی حین نورد گرم جلوگیری می‌کند. همچنین با افزایش استحکام تسلیم و بهبود قابلیت سختی، مقاومت در برابر سایش را تقویت می‌نماید.

3. سیلیسیم (Si) (تا ۰٫۴٪):
حضور سیلیسیم در ترکیب فولاد، به عنوان یک عامل دی اکسید کننده در فرآیند تولید فولاد عمل کرده و ناخالصی‌های اکسیدی را کاهش می‌دهد. این عنصر استحکام و سختی استیل را افزایش می‌دهد، اما در عین حال، مقادیر زیاد آن ممکن است شکنندگی استیل را افزایش دهد.

۴. فسفر (P) و گوگرد (S) (هرکدام ≤ ۰٫۰۵٪):
اگرچه مقادیر کم فسفر (زیر ۰٫۰۴٪) استحکام فولاد را بهبود می‌بخشد، اما افزایش آن موجب کاهش چقرمگی و افزایش تردی در دمای پایین  یا اصطلاحا شکنندگی سرد می‌شود. مقدار بیش از ۰٫۰۵٪ گوگرد نیز موجب Hot Shortness یا اصطلاحا شکنندگی در دمای بال می‌شود و جوش‌پذیری را مختل می‌کند.  

۵. عناصر جزئی  به عنوان مثال مس، آلومینیوم و ...:
حضور مس (Cu) در ترکیب فولاد (گاهی تا ۰٫۲٪)، مقاومت در برابر خوردگی جوی را بهبود می‌بخشد. آلومینیوم (Al) نیز در مقادیر کم، به عنوان دی اکسید کننده عمل می‌کند و سایز دانه‌ها را کاهش می‌دهد.

 

 

گریدهای ورق استیل نرم

در این بخش از مقاله ورق استیل نرم چیست؟ گریدهای مختلف ورق استیل نرم یا فولاد کربنی کم کربن را به شما معرفی می‌کنیم. هر یک از گریدهای استیل نرم ترکیب شیمیایی، متفاوتی دارند و بر اساس این ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربردهای آنها تعیین می‌شود. این گریدها مطابق با استانداردهای بین المللی به صورت زیر طبقه بندی شده‌اند:

 

استاندارد بین المللی		ترکیب	ویژگی‌ها	کاربرد
ASTM	ASTM A36	کربن (≤۰٫۲۹٪) منگنز (۰٫۸-۱٫۲٪) فسفر (≤۰٫۰۴٪) گوگرد (≤۰٫۰۵٪)	استحکام تسلیم ۲۵۰ مگاپاسکال استحکام کششی ۴۰۰-۵۵۰ مگاپاسکال	سازه‌های ساختمانی پل‌ها  ورق‌های نورد گرم
	ASTM A1008	کربن (≤۰٫۱٪) منگنز (≤۰٫۶٪)	سطح صاف استحکام تسلیم بالاتر (۲۸۰-۳۴۰ مگاپاسکال)	بدنه خودرو لوازم خانگی قطعات دقیق
AISI/SAE	AISI 1008/1010	کربن (۰٫۰۸-۰٫۱۳٪) منگنز (۰٫۳-۰٫۶٪)	انعطاف پذیری بالا مناسب برای کشش عمیق	قوطی‌های فلزی قطعات خودرویی
	AISI 1018	کربن (۰٫۱۵-۰٫۲٪) منگنز (۰٫۶-۰٫۹٪)	استحکام متوسط ماشین کاری آسان	میلگرد پیچ و مهره قطعات صنعتی
EN	EN 10025 S235JR	کربن (≤۰٫۱۷٪) منگنز (≤۱٫۴٪)	استحکام تسلیم ۲۳۵ مگاپاسکال مقاومت ضربه‌ ۲۷ ژول در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد.	سازه‌های عمومی اسکلت فلزی
	EN 10025 S275JR	کربن (≤۰٫۲۱٪) منگنز (≤۱٫۵٪)	استحکام تسلیم ۲۷۵ مگاپاسکال	پل‌های سنگین تجهیزات دریایی
JIS	JIS G3101 SS330	کربن (≤۰٫۲٪) منگنز (≤۰٫۶٪)	استحکام کششی ۳۳۰ مگاپاسکال	مخازن تحت فشار ساده سازه‌های سبک
	JIS G3101 SS400	کربن (≤۰٫۳٪) منگنز (≤۱٫۲٪)	استحکام کششی ۴۰۰ مگاپاسکال	ماشین آلات کشاورزی قاب‌های صنعتی
DIN	DIN ST37-2	معادل EN: S235JR.	استحکام تسلیم ۲۳۵ مگاپاسکال	ساخت و ساز عمومی قطعات جوشکاری
GB	GB/T 700 Q235	کربن (≤۰٫۲۲٪) منگنز (۰٫۳-۰٫۶۵٪)	استحکام کششی ۳۷۵-۵۰۰ مگاپاسکال	ساختمان‌ها لوله‌های فولادی

 

 

گرید 304

گرید ۳۰۴ متعلق به فولادهای ضد زنگ (Stainless Steel) است. فولاد نرم (Mild Steel) یک فولاد کربنی کم کربن است، در حالی که گرید ۳۰۴ یک فولاد ضد زنگ آستنیتی با ۰٫۰۸٪ کربن است. ویژگی کلیدی این گرید از فولادهای ضد زنگ، مقاومت به خوردگی عالی خصوصا در محیط‌های اسیدی، قلیایی و مرطوب (مانند مواد غذایی یا محیط‌های دریایی) است. عامل اصلی مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون در این فولاد، وجود ۱۸ تا ۲۰٪ کروم در ترکیب شیمیایی آن است. همچنین در ترکیب این فولاد از ۸-۱۰٫۵٪ نیکل استفاده شده است که چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی آن را بهبود می‌بخشد. 

استحکام کششی فولاد ضد زنگ گرید 304 بر اساس استانداردهای بین المللی، ۵۱۵-۶۲۰ مگاپاسکال است. در حالی که استحکام تسلیم آن ۲۰۵ مگاپاسکال است. در حالت کار نشده، غیر مغناطیسی است (پس از عملیات سرد ممکن است کمی مغناطیسی شود) و بدون اکسیداسیون شدید، می‌تواند دمای تا ۸۷5 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند. از فولاد ضد زنگ گرید 304 اغلب در موارد زیر استفاده می‌شود:
-    صنایع غذایی و ساخت تجهیزات آشپزخانه، مخازن شیر و آبمیوه.
-    ساخت ابزار جراحی و لوازم آزمایشگاهی.
-    لوله‌ها و مخازن ذخیره مواد شیمیایی و اسیدها.
-    نرده‌های ضد زنگ و نمای ساختمان.
-    اگزوز و قطعات تحت تاثیر رطوبت در خودروها.

 

 

گرید 316

گرید ۳۱۶ یکی از پرکاربردترین فولاد ضد زنگ آستنیتی است که به دلیل حضور مولیبدن (۲-۳٪) در ترکیب شیمیایی، مقاومت فوق العاده‌ای در برابر خوردگی (خوردگی حفره‌ای (Pitting) و شیاری (Crevice))، به ویژه در محیط‌های کلردار و اسیدی دارد. این گرید به عنوان "فولاد دریایی" نیز شناخته می‌شود. نوع کم کربن آن یعنی گرید 316L (Low Carbon) حاوی کمتر از ۰٫۰۳٪ کربن است.

استحکام کششی فولاد ضد زنگ گرید 316 برابر ۵۱۵-۶۲۰ مگا پاسکال و استحکام تسلیم آن ۲۰۵ مگا پاسکال است. از آنجایی که ازدیاد طول آن  ۴۰-۶۰٪ است، انعطاف پذیری بالا دارد. در حالت آنیل شده غیر مغناطیسی است (ممکن است پس از کار سرد کمی مغناطیسی شود). می‌تواند به صورت پیوسته تا دمای ۸۲۵ درجه سانتی‌گراد و به صورت متناوب تا دمای ۹۲۵ را تحمل نماید. کاربردهای اصلی این گرید فولاد ضد زنگ عبارت است از: 
-    صنایع دریایی: ساخت کشتی‌ها، پروانه‌های قایق، لوله‌های آب شیرین کن.
-    صنایع شیمیایی و پتروشیمی: مخازن ذخیره اسیدها، لوله کشی‌های مقاوم به خوردگی.
-    پزشکی و داروسازی: ایمپلنت‌های جراحی، تجهیزات استریلیزاسیون.
-    صنایع غذایی: تجهیزات فرآوری مواد غذایی، مخازن تخمیر.
-    معماری و دکوراسیون: نماهای ساختمانی در مناطق مرطوب یا نزدیک دریا.
-    انرژی هسته‌ای: قطعات در تماس با خنک کننده‌های رادیواکتیو.

 

 

گرید 201

گرید ۲۰۱ یکی از فولادهای ضد زنگ آستنیتی از سری ۲۰۰ است که به عنوان جایگزین کم هزینه‌تر برای گریدهای ۳۰۴ و ۳۱۶ در محیط‌های غیر خورنده استفاده می‌شود.  گرید 201L که گرید کم کربنی است، کمتر از ۰٫۰۳٪ کربن دارد. همچنین، در این گرید مقدار نیکل کاهش یافته و با منگنز (Mn) و نیتروژن (N) جایگزین شده است. در نتیجه، هزینه تولید را کاهش یافته است. مقاومت به خوردگی و دوام آن نیز نسبت به سری ۳۰۰ کمتر است. در برابر کلریدها، آب دریا و اسیدهای قوی مقاومت پایینی دارد و برای محیط‌های غیر خورنده یا با خوردگی ملایم (مانند محیط‌های شهری یا خشک) مناسب است. 

استحکام کششی فولاد ضد زنگ گرید ۲۰۱ در حدود ۵۱۵-۷۲۰ مگا پاسکال و استحکام تسلیم آن ۲۷۵ مگا پاسکال است. از آنجایی که ازدیاد طول بالایی دارد(۴۰-۵۵٪)، قابلیت شکل پذیری آن مناسب است. در حالت آنیل شده غیر مغناطیسی است، اما ممکن است پس از کار سرد کمی مغناطیسی شود. قابلیت جوشکاری با روش‌های معمول (TIG، MIG) دارد، اما برای جلوگیری از رسوب کاربیدها باید حرارت آن را کنترل نمود.  اغلب برای ساخت لوازم خانگی و دکوراسیون مانند سینک ظرفشویی، لوسترها، دستگیره درها و مبلمان فلزی بکار برده می‌شود. از دیگر کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
-    صنعت ساختمان: نماهای تزیینی، آسانسورها و پانل‌های دیواری در محیط‌های خشک.
-    خودروسازی: اتصالات تزیئنی، سپر و قطعات داخلی غیرحساس.
-    صنایع غذایی: تجهیزاتی که تماس مستقیم با مواد اسیدی ندارند (مانند قفسه‌های انبار).
-    محصولات مصرفی: ظروف آشپزخانه ارزان قیمت، سبدهای فلزی.

 

 

گرید 202

گرید ۲۰۲ به عنوان یک فولاد ضد زنگ مقرون به صرفه، برای کاربردهای غیر حساس به خوردگی و با بودجه محدود مناسب است. این گرید در محیط‌های خشک یا با رطوبت کم عملکرد مناسبی دارد، اما در مواجهه با کلریدها یا اسیدهای قوی به سرعت دچار خوردگی می‌شود. برای افزایش مقاومت آن می توان از پوشش‌های سطحی (رنگ یا آبکاری) استفاده نمود. این گرید به عنوان جایگزینی کم هزینه‌تر برای گریدهای پر نیکل مانند ۳۰۴ طراحی شده است. از جمله کاربردهای اصلی آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
-    لوازم خانگی و دکوراسیون: دستگیره درها، مبلمان فلزی، لوسترها و سینک‌های ظرفشویی ارزان قیمت.
-    صنعت ساختمان: نماهای تزیینی، آسانسورها و پانل‌های دیواری در محیط‌های غیر مرطوب.
-    خودروسازی: قطعات تزیینی داخلی، سپرها و اتصالات غیرحساس.
-    محصولات مصرفی: ظروف آشپزخانه، سبدهای خرید و قفسه‌های انبار.
-    صنایع سبک: تجهیزات آشپزخانه‌های تجاری و لوازم اداری.

 

 

تفاوت استیل نرم با استیل های دیگر

در این قسمت به این مطلب اشاره خواهیم کرد که تفاوت سایر ورق‌های استیل با ورق استیل نرم چیست؟ به طور کلی، ورق استیل نرم با سایر ورق‌های استیل‌ در ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی و مکانیکی و کاربرد تفاوت دارد. ورق‌ها استیل نرم کمتر از 0.25% کربن دارند، در حالی که، فولادهای پرکربن حاوی 0.6 تا 1% کربن هستند. علاوه بر این، ورق‌های فولادی نرم ارزان‌ترین نوع فولاد و فولادهای ضد زنگ گران‌ترین (با توجه به گرید فولاد 2 تا 5 برابر گرانتر) نوع فولاد هستند. در جدول زیر خواص مکانیکی ورق‎های استیل نرم، فولادهای ضد زنگ و فولادهای پرکربن مقایسه شده است:

 

ویژگی	ورق استیل نرم	فولاد ضد زنگ	فولاد پر کربن
استحکام کششی	۳۷۰-۵۰۰ مگاپاسکال	۵۱۵-۶۲۰ مگاپاسکال	۸۰۰-۱۲۰۰ مگاپاسکال
انعطاف پذیری و ازدیاد طول	۲۰-۳۰٪	۴۰-۶۰٪	۵-۱۰٪
سختی	۱۲۰-۱۷۰ برینل	۱۵۰-۲۰۰ برینل	۳۰۰-۶۰۰ برینل
جوش پذیری	عالی	متوسط (نیاز به گاز محافظ دارد)	ضعیف

 

 

میزان استحکام ورق استیل نرم

در این قسمت به این سوال پاسخ می‌دهیم که عوامل موثر بر استحکام ورق استیل نرم چیست؟ استحکام ورق‌های فولادی تحت تاثیر ترکیب شیمیایی، روش تولید و عملیات مکانیکی نهایی انجام شده بر روی آنهاست. به عنوان مثال افزایش کربن (حتی در محدوده کم: ۰٫۰۵-۰٫۲۵٪) موجب افزایش استحکام و سختی می‌شود، اما در مقابل انعطاف پذیری و جوش پذیری را کاهش می‌دهد. ورق استیل با ۰٫۲٪ کربن، استحکام تسلیم بالاتری نسبت به ورق با ۰٫۱٪ کربن دارد. از سوی دیگر، ورق‌های فولادی تولید شده به روش نورد گرم در دمای بالا تقریبا ۱۲۰۰درجه سانتی‌گراد، سطحی زبرتر داشته و نسبت به نورد سرد استحکام پایین‌تری دارند. نورد سرد در دمای اتاق موجب ایجاد کار سختی (Strain Hardening) در فولاد می‌شود و در نتیجه، استحکام تسلیم تا ۳۴۰ مگاپاسکال افزایش می‌یابد.

 

 

نحوه ساخت ورق استیل نرم

در ادامه مبحث ورق استیل نرم چیست؟ لازم است به روش‌های تولید این نوع ورق استیل بپردازیم. ورق استیل نرم به دو روش اصلی کوره بلند (سنتی) و احیای مستقیم (مدرن) تولید می‌شود که هم از جنبه شیمیایی و هم از جنبه فناوری با یکدیگر متفاوت هستند. در ادامه هر یک از روش‌ها را شرح خواهیم داد:

روش احیای مستقیم

روش احیای مستقیم (Direct Reduction Iron; DRI) در تولید ورق استیل نرم چیست؟ این فرایند، یک روش مدرن است که در آن آهن اسفنجی (DRI) با استفاده از گاز طبیعی به فولاد تبدیل می‌شود. در واقع، این فرایند، یک روش جایگزین برای تولید فولاد، با انتشار کمتر کربن نسبت به کوره‌های بلند سنتی است. این فرایند در کوره قوی الکتریکی (EAF) انجام می‌شود و در استفاده از منابع انرژی و مواد اولیه، انعطاف پذیری بالایی دارد. مواد اولیه مورد استفاده در این روش عبارت است از: گندله یا کلوخه سنگ آهن با عیار بالا (~۶۷٪ آهن)، گاز طبیعی یا زغالسنگ (به عنوان عامل احیا کننده). ابتدا، سنگ آهن بدون ذوب شدن، با استفاده از گازهای کاهنده مانند مونوکسید کربن (CO) و هیدروژن (H₂)، در دمای ۸۰۰–۱۰۵0 درجه سانتی‌گراد در کوره شفت (مانند فناوری میدرکس) احیا می‌شود. محصول نهایی، آهن اسفنجی (DRI) است که دارای خلوص بالا و ناخالصی‌های کم (از جمله گوگرد و فسفر) است.

سپس، آهن اسفنجی به عنوان ماده اولیه به همراه با قراضه فولاد، در کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) ذوب می‌شود. جریان الکتریسیته در EAF، دمای ذوب را تا ۱۶۰0 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهد. در این مرحله، با افزودن مواد آلیاژی و اکسیدکننده‌ها (مانند اکسیژن)، کربن و ناخالصی‌ها کنترل شده، فولاد مذاب تولید می‌شود. مزیت اصلی احیای مستقیم-کوره قوس الکتریکی (DRI-EAF) کاهش ۳۰ تا ۵۰ درصدی انتشار CO₂ نسبت به روش کوره بلند-مبدل اکسیژنی (BF-BOF) است. به خصوص اگر از هیدروژن سبز به جای گاز طبیعی استفاده شود. 

 

 

تولید در کوره های بلند

روش تولید فولاد در کوره بلند، یک روش سنتی، مبتنی بر استفاده از کک (به عنوان سوخت و عامل احیا کننده) و سنگ آهن است. بیش از ۷۰٪ از فولاد جهان توسط فرآیند کوره بلند-مبدل اکسیژنی (BF-BOF) تولید می‌شود. مواد اولیه در این روش، سنگ آهن (که غالبا به صورت هماتیت یا مگنتیت است)، کک (سوخت کربنی) و سنگ آهک هستند. کک در دمای سوختن کک در این روش، ۱۲۰۰–۱۵۰0 درجه سانتی‌گراد است. در کوره بلند، سنگ آهن طی واکنش‌های شیمیایی (Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂) به آهن خام (چدن مذاب) تبدیل می‌شود. این ترکیب حاوی ۳–۴٫۵٪ کربن و ناخالصی‌هایی مانند سیلیسیم، فسفر و گوگرد است. سنگ آهک مورد استفاده به عنوان کمک ذوب، ناخالصی‌های مذاب را به سرباره تبدیل می‌کند.

سپس، چدن مذاب به مبدل اکسیژنی (BOF) منتقل می‌شود. در این مرحله، اکسیژن خالص با فشار بالا به چدن تزریق می‌شود. بدین ترتیب، کربن و ناخالصی‌ها اکسید شده و فولاد مذاب با کربن کنترل شده (۰٫۰۲–۲٪) تولید می‌شود. همچنین، برای دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب، مواد آلیاژی مانند کروم یا نیکل نیز به مذاب افزوده می‌شوند. از آنجایی که در این روش از کک استفاده می‌شود، ۷۰٪ از گاز CO₂ حاصل از صنعت فولاد، در طی این روش منتشر می‌شود. با وجود اینکه، هر تن فولاد تولیدی در این فرآیند، حدود ۱٫۸ تن CO₂ منتشر می‌کند، اما، کوره‌های بلند به دلیل مقیاس پذیری و امکان استفاده از قراضه در BOF، هنوز کاربرد گسترده‌ای دارند.  

 

 

نتیجه گیری
ورق استیل نرم چیست؟ یکی از پرکاربردترین مواد مهندسی، با ترکیب شیمیایی ساده (کمتر از ۰٫۲۵٪ کربن و مقادیر جزئی منگنز، سیلیسیم و فسفر) و ویژگی‌های مکانیکی متعادل، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف دارد. تولید این فولاد کم کربن به روش‌های نورد سرد و نورد گرم، امکان دستیابی به سطحی صاف با مقاومت کششی متوسط (۳۷۰ تا ۵۰۰ مگاپاسکال) را فراهم می‌کند. انعطاف پذیری بالا، جوش پذیری عالی و قیمت مقرون به صرفه، از مزایای کلیدی این محصول است. با این حال، مقاومت محدود در برابر خوردگی و دمای بالا (بالاتر از ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد) از جمله چالش‌های این محصول محسوب می‌شود. به لطف تعادل بین هزینه، قابلیت فرم پذیری و استحکام، در مقایسه با فولادهای ضد زنگ یا پرکربن، این محصول همچنان به عنوان گزینه‌ای ایده‌آل در پروژه‌های صنعتی و غیرصنعتی شناخته می‌شود. 

 

سوالات متداول

1) ورق فولادی ملایم چیست؟

ورق استیل ملایم همان ورق استیل نرم یا ورق فولادی کم کربن است که حداکثر 0.25% کربن دارد.

2) تفاوت فولاد ملایم و فولاد استاندارد چیست؟

تفاوت اصلی بین فولاد ملایم (Mild Steel) و فولاد استاندارد (Standard Steel) به ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربردهای آنها برمی‌گردد. گرچه اصطلاح "فولاد استاندارد" یک تعریف فنی دقیق نیست، اما، معمولا به فولادهای کربنی با مشخصات کلی‌تر یا فولادهای مطابق با استانداردهای خاص (مثل ASTM) اشاره دارد. در مقابل، فولاد ملایم یک زیر مجموعه مشخص از فولادهای کربنی است. 

3) تفاوت فولاد سخت و ورق استیل نرم چیست؟

تفاوت اصلی بین فولاد سخت و فولاد نرم در ترکیب شیمیایی، فرایندهای عملیات حرارتی، میزان کربن، خواص مکانیکی و کاربردهای آنها است. 

4) کاربرد فولاد نرم چیست؟

کاربردهای اصلی ورق استیل نرم شامل ساخت قطعات فرم‌پذیر (بدنه خودرو، ورق‌های ساختمانی، لوله‌های آب)، پروژه‌های جوشکاری سبک (نرده، قفسه، سازه‌های فلزی) و لوازم خانگی (یخچال، ماشین لباسشویی) می‌شود.