برای ساخت تیرآهن چه آلیاژهایی بکار می‌رود؟
تیرآهن از مقاطع فولادی پرکاربرد در ساختمان سازی میباشد. از آلیاژهای گوناگونی می‌توان برای ساخت تیرآهن استفاده نمود که هر کدام از این آلیاژها در قیمت تیرآهن، مقاومت و استحکام و همینطور کاربرد آن تاثیر گذار میباشد. تیرآهن‌ها باید طوری ساخته شوند که دوام و قدرت بالایی داشته باشند و بتوانند به خوبی بارهای وارد شده را تحمل کنند. به همین علت انتخاب آلیاژ مناسب برای ساخت تیرآهن موضوع بسیار مهمی میباشد. تیرآهن‌های فولادی از انواع آلیاژهای متفاوتی تشکیل شده‌اند که مقدار آلیاژ استفاده شده در ساخت تیرآهن، در قیمت تیرآهن و میزان مقاومت آن تاثیر مستقیم دارند. تیرآهن‌های فولادی به مقاومت در برابر خوردگی معروف میباشند. این تیرآهن‌ها به صورت عظیمی برای دوام، قدرت و مباحث زیبایی شناسی استفاده می‌گردند. در ادامه با آلیاژهای مورد استفاده در تیرآهن آشنا میشویم.
تعریف آلیاژ Alliage
آلیاژ یا هم جوشه، از مخلوط یک فلز اصلی که به آن فلز پایه میگویند با یک یا چند عنصر فلزی یا غیرفلزی دیگر تشکیل شده‌اند. به طور ساده‌تر، آلیاژ ترکیبی از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر میباشد. مثل فولاد که آلیاژ آهن با فولاد میباشد. آلیاژها معمولا خواص متفاوتی از عناصر تشکیل دهنده خود دارند. باتوجه به میزان همگنی در اختلاط عناصر هم جوشه می‌توانند تک فازی یا چندفازی باشند.
آلیاژهای استفاده شده در تیرآهن
عناصر اصلی در ساخت تیرآهن، آهن، کربن و کروم میباشد. همینطور عناصر فرعی دیگری مثل نیکل، مولبیدن و تیتانیوم نیز استفاده می‌گردد. این ترکیبات موجب میشود تیرآهن‌های فولادی، برای بسیاری از کاربردها مناسب باشند.
کربن
از مهمترین عنصر مورد استفاده در تیرآهن عنصر کربن است. این عنصر میزان سختی، کشش ، مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی، سایش و ساییدگی را در فولاد تنظیم مینماید. وقتی که نیاز است جوشکاری در تیرآهن‌های ضد زنگ انجام گیرد از محتوای کربن بالا در ساخت تیرآهن استفاده نمی‌گردد.
بیشتر بخوانید: تیرآهن چیست؟ مزایا و معایب آن
کروم
کروم نقش مهمی در ضد زنگ بودن تیرآهن دارد. حداقل و حداکثر استفاده میزان کروم در تیراهن 10.5 تا 27 میباشد. وجود عنصر کروم در تیرآهن موجب ایجاد لایه سطحی محافظ نازک در تیرآهن می‌گردد. این لایه از زنگ زدگی و خوردگی تیرآهن محافظت مینماید به همین خاطر اگر در هنگام تولید تیرآهن از کروم استفاده کنیم به محصول نهایی تیرآهن فولادی ضد زنگ میگویند. به طور کلی آلیاژهای فلزی 85 درصد تیرآهن‌های فولادی را تشکیل می‌دهند. ناخالصی در سطح تیرآهن هنگامی رخ میدهد که کروم و آهن با یکدیگر مخلوط شوند. کروم به علت مقاومت زیاد در برابر خوردگی، سختی بالا نسبت به بقیه آلیاژها از محبوب‌ترین پوشش‌های فلزی محسوب می‌گردد.
منگنز
افزودن عنصر منگنر در تیرآهن‌ها موجب بهبود خواص مکانیکی، افزایش سختی و مقاومت در محصول می‌گردد. منگنز از عناصر تشکیل دهنده آستینت میباشد و به صورت سنتی جایگزین مناسبی برای نیکل در تیرآهن است.
نیکل
افزایش بیش از 80 درصد نیکل به تیرآهن‌ها موجب میشود تا مهمترین گروه در فولادهای ضد زنگ تشکیل شود. این دسته عموما مقاوم در برابر گرما و خوردگی میباشند. فلز کروم به طور قابل توجهی در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاوم میباشند. میلگرد و تیرآهن نقش مهم و حیاتی در مقاومت سازه دارند این دو محصول استحکام ساختمان را تضمین میکنند.
مولیبدن و نیتروژن
تیرآهن‌هایی که در مراحل ساخت آنها از آلیاژ مولیبدن استفاده می‌گردد در محیط‌هایی که گوگرد و کلرید هست بسیار موثر عمل می‌نمایند. عنصر نیتروژن باعث میشود تیرآهن مقاومت بالایی در برابر خوردگی از خود نشان دهد.
از دیگر مقالات ما:
مس
وقتی که در ساخت تیرآهن از مس استفاده می‌گردد، این تیرآهن مقاوم در برابر اسید سولفوریک و آب دریا میشود. در واقع برابر ساخت تجهیزات دریایی عموما از عنصر مس استفاده می‌نمایند.
تیتانیوم
عنصر تیتانیوم برای تثبیت کاربید اغلب اضافه می‌گردد. وقتی که تیرآهن در عملیات جوشکاری قرار میگیرد لازم است از عنصر تیتانیوم در مراحل تولید تیرآهن استفاده گردد. کاربید تیتانیوم بیشتر از ترکیب کربن با تیتانیوم تشکیل میشود این ترکیب نسبتا پایدار میباشد و خوردگی در آن به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. وقتی که 0.25 تا 0.6 درصد تیتانیوم به فولاد اضافه گردد باعث میشود مثل عنصر کروم در برابر خوردگی از خود مقاومت نشان دهد.
نیوبیوم و سیلیکون
نیوبیوم موجب افزایش عملکرد فولاد در برابر درجه حرارت‌های بالا میباشد. سیلیکون معمولا به عنوان یک عامل اکسیدکننده درفرآیند ذوب فولاد و نهایتا تولید تیرآهن‌های فولادی کاربرد دارند.
فسفر و گوگرد
برای بهبود سطح تیرآهن در عملیات ماشینکاری، فسفر بیشتر با گوگرد ترکیب میشود. در حالی که وجود فسفر در فولاد ضد زنگ موجب افزایش قدرت در تیراهن می‌گردد، مقاومت در برابر خوردگی را کاهش و تمایل به شکستن در فرآیند جوشکاری را افزایش میدهد. گوگرد هم مثل فسفر بروی جوشکاری و حتی در شرایطی برای مقاومت در برابر خوردگی تاثیرگذار میباشد
