معرفی فولاد و انواع خواص ، محاسن و نقاط ضعف آن

-فولاد آلیاژي است که قسمت اعظم آن را آهن تشکیل می دهد.  در کنار آهن عناصري همچون کربن، مس، کرم، منگنز و... در فولاد قرار دارند که درصد همه آنها در حدود  ٪3 از فولاد می باشد. هر چند که درصد این عناصر در وزن فولاد مقدار بسیار کوچکی است، اما تاثیر بسیار زیادي در مشخصات مکانیکی فولاد دارند .

-تاثیر کلی افزایش آلیاژ:

• افزایش مقاومت
• افزایش قیمت
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی

-مقدار درصد کربن در فولاد تاثیر بسزایی در مشخصات مکانیکی فولاد می گذارد ، به طوریکه افزایش کربن باعث موارد زیر میشود :

• افزایش مقاومت فشاري
• افزایش شکنندگی (کاهش شکل پذیري)
• و مشکل شدن جوشکاري فولاد

-میزان کربن تأثیر بسزایی در شکل پذیری و سطح شکست میلگردهای فولادی دارد. با افزایش درصد وزنی کربن در ترکیب شیمیایی میلگرد فولادی احتمال تشکیل فازهای ترد افزایش پیدا می‌کند ، به همین دلیل میلگرد تولیدی تردتر (شکننده‌تر) خواهد بود.

روش های تولید فولاد :

• 1-ساخت فولاد به روش کوره باز
• 2-ساخت فولاد به روش دمیدن اکسیژن
• 3-روش تولید فولاد در کوره برقی

نمودار تنش کرنش فولاد نرمه :

-منحنی تنش-کرنش نشان می دهد که به ازای تنش وارد شده به قطعه، چه مقدار افزایش طول حاصل شده است؛ از این طریق می توان مقاومت ماده را در برابر اعمال نیرو محاسبه کرد.

-منحنی تنش -کرنش یک نمودار گرافیکی مهم است که رابطه بین تنش و کرنش را برای متریالی مشخص نشان می دهد.

-اغلب برای رسم این نمودار از تست کشش ساده استفاده می شود. برای این منظور یک میله با سطح مقطع مشخص، یکسان، و دقیق بین دو فک دستگاه کشش قرار گرفته و توسط آن تحت بارگذاری محوری از نوع کششی قرار می گیرد.

-میزان کشش و نیروی اعمال شده به قطعه توسط سنسورهای مربوطه اندازه گیری شده و گزارش آن تحت عنوان یک نمودار استخراج می شود. این نمودار همان منحنی تنش-کرنش خواهد بود.

-توسط منحنی تنش-کرنش می توان به پارامترهایی از جمله مدول الاستیسیته، تنش تسلیم، مقاومت نهایی، مقدار انعطاف پذیری الاستیک، ضریب چقرمگی و نقطه شکست دست یافت.

-یکی دیگر از موضوعات مهم در بحث تنش و کرنش، ارتباط بین آن ها است. این ارتباط توسط رابطه ای تحت عنوان رابطه هوک بیان می شود. بر این اساس تنش و کرنش در ناحیه الاستیک دارای رابطه خطی هستند. ناحیه الاستیک، به ناحیه ای گفته می شود که با برداشتن نیرو از روی قطعه، ماده به حالت اولیه خود باز می گردد.

-نقطه پایان خاصیت الاستیک، نقطه تسلیم یا حد الاستیک ماده شناخته می شود. پس از این نقطه، ناحیه پلاستیک قرار دارد. در این ناحیه، اگر تنش برداشته شود، ماده به شکل اولیه خود باز نمی گردد و یک تغییر شکل دائم در ماده رخ می دهد.

• ضریب فنریت:

-ضریب فنریت مقدار چگالی انرژي کرنشی است که یک ماده می تواند بدون تغییرشکل دائمی آن را جذب کند. ضریب فنریت فولاد را می توان با سطح زیر منحنی تنش-کرنش فولاد تا حد الاستیک (و یا تقریباً تا تنش تسلیم)، تخمین زد . منحنی تنش-کرنش تا نزدیکی حد الاستیک تقریباً به صورت خطی است؛ از این‌رو، ناحیه مذکور را می‌توان به عنوان یک مثلث در نظر گرفت.

• طاقت فولاد Toughness:

-ضریب چقرمگی (یا طاقت فولاد) مقدار چگالی انرژي کرنشی است که یک ماده می تواند تا قبل از شکست آن را جذب کند.  ضریب چقرمگی را می توان با استفاده از سطح زیر منحنی تنش-کرنش تا نقطه گسیختگی، محاسبه کرد.  طاقت فولاد نشان دهنده انرژي جذب شده در هنگام گسیختگی می باشد.

• آزمایش طاقت شیاري (معیاري براي خواص شکل پذیري ) :

-طاقت شیاري اصطلاحی است که براي بیان مقاومت فلز در برابر ایجاد و گسترش ترك در ریشه یک شیار یا زخم استاندارد به کار می رود. طاقت شیاري توسط آزمایش شیار  V شکل شارپی انجام می شود. در این آزمایش یک تیر ساده کوچک با مقطع مستطیلی با شیار  V شکلی در وسط دهانه مورد آزمایش قرار می گیرد.  این تیر توسط ضربه یک پاندول با حرکت نوسانی شکسته می شود. انرژي جذب شده در هنگام شکست را می توان از ارتفاع اوج پاندول بعد از شکست نمونه اندازه گیري کرد.از آزمایش شیار  V شکل شارپی می توان در دماهاي مختلف براي تعیین میزان شکل پذیري مصالح در دماهاي مختلف استفاده کرد .

-محاسن فولاد :

• مقاومت زیاد
• یکنواختی و دوام
• قابلیت الاستیک
• شکل پذیري
• سرعت ساخت

-نقاط ضعف فولاد :

• هوازدگی
• مقاوم نبودن در برابر آتش سوزی
• جریان نقدینگی

-انواع پوشش های مقاوم در برابر حریق جهت محافظت از سازه :

• 1-رنگ های منبسط شونده Paint Intumescent
• 2-بوردها و پنل های ضد حریق Fire Protection Boards
• 3-مواد پاششی معدنی Spray Mortars

-حداقل مدت زمان مقاومت در برابر حریق بر اساس پیشنهاد مبحث نهم مقررات ملی ساختمان نباید کمتر از مقادیر زیردر نظر گرفته شود :

• در ساختمانهای خصوصی ۲ تا ۵ طبقه ۶۰ دقیقه
• در ساختمانهای خصوصی ۶ تا ۱۰ طبقه: ۹۰ دقیقه
• در ساختمانهای خصوصی ۱۱ تا ۲۰ طبقه و با جمعیت کمتر از ۳۰۰ نفر ۱۲۰ دقیقه
• در ساختمانهای عمومی یا ساختمانهای خصوصی با جمعیت بیش از ۳۰۰ نفر ۱۵۰ دقیقه

برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.

منبع اولیه : فایلی مربوط به دوره ارتقاء پایه دو به یک نظارت از سازمان نظام مهندسی خراسان رضوی ، نوشته  دکتر ایمان شکیباپور