ورق آلیاژی: هر آنچه که باید در مورد ورق آلیاژی و انواع آن ها بدانید

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 ملل همراه باشید تا با ورق آلیاژی، انواع و همچنین ویژگی و کاربرد آن آشنا شوید.

آهن ملل		ویژگی های محصول
۱	نام محصول	ورق آلیاژی (alloy sheet)
۲	انواع	ورق آلیاژی فولادی (آهنی) ورق آلیاژی غیر فولادی
۳	انواع ورق آلیاژی فولادی	استنلس استیل – ضد سایش – قلع اندود – آجدار – پانچ شده A516 – A283 – ST44 – ST52 – ۴۱۳۰ – ۴۱۴۰ (MO40) – ۶۱۵۰ – ۸۶۲۰ HR – Ck45 – Boz
۴	انواع ورق آلیاژی غیر فولادی	آمالگام – پیوتر – برنز – برنج – پایه مس – ورق ‌های آلیاژی فلزات گران‌ بها
۵	ابعاد	با توجه به نوع ورق آلیاژی، متفاوت است.
۶	نحوه تولید	نورد گرم و نورد سرد

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.

ترکیب خاصی از عناصر مورد استفاده در یک ورق آلیاژی، خواص آن را تعیین می کند. بنا بر این، انتخاب آلیاژ مناسب برای کاربرد مورد نظر، مهم است. به عنوان مثال، یک صفحه فولادی کم آلیاژ با مقاومت بالا (HSLA) ممکن است به دلیل استحکام بهبودیافته انتخاب شود، در حالی که ورق فولادی برای ساخت مخزن تحت فشار، ممکن است به سطح بالاتری از مقاومت در برابر خوردگی نیاز داشته باشد.

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. همچنین، استفاده از ورق های آلیاژی غیر فولادی نیز به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند، می توانند ویژگی های خاصی را برآورده کنند. آلیاژسازی می تواند بر زیرساختارها، شرایط عملیات حرارتی و خواص مکانیکی تاثیر بگذارد.

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، بلکه قابلیت فلز برای سخت شدن در عملیات حرارتی را بالاتر می برند. آلیاژ مناسب، همچنین می تواند علاوه بر افزایش  چقرمگی و مقاومت دربرابر سایش، استحکام خستگی را بهبود بخشد.

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.

انواع ورق آلیاژی

انواع ورق آلیاژی را می توان با دسته بندی های مختلف مشخص کرد؛ مانند انواع ورق آلیاژی فولادی و انواع ورق آلیاژی غیر فولادی. در عین حال، انواع ورق آلیاژی فولادی را نیز می توان از جنبه های گوناگون، مانند شکل ظاهری و آنالیز، تقسیم بندی کرد. از این رو در ادامه، تمامی دسته بندی های ورق آلیاژی را از جنبه های گوناگون بررسی می کنیم.

۱- انواع ورق آلیاژی فولادی

کلمه فولاد در بازار آهن برای ورق هایی به کار می رود که فقط از آهن و کربن تهیه شده اند یا همان ورق آهن معمولی یا کربن استیل که همان ورق ST37 است. در صورتی که علاوه بر دو عنصر کربن و آهن، از عناصر دیگری در ساخت ورق استفاده شود، به آن ورق فولاد آلیاژی می گویند. از آنجا که مواد مختلفی در ترکیبات آلیاژها به کار می‌ رود، هر آلیاژ، خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت و به طبع آن، کاربردهای متفاوتی دارد که باید در انتخاب آن‌ ها دقت شود.

در ادامه، انواع ورق فولادی آلیاژی یا همان ورق آهنی آلیاژی را بیشتر بررسی می کنیم. در مقاله زیر نیز می توانید با انواع ورق آهنی، بیشتر آشنا شوید.

۱-۱- ورق آلیاژی قلع‌اندود

گاهی اوقات، روی ورق‌ های فولادی یا آهنی را با لایه ‌نازکی از قلع می ‌پوشانند که به این کار، قلع اندود کردن می‌ گویند. قلع اندود کردن ورق‌ های آهن و فولاد باعث می‌ شود که ورق آلیاژی در مقابل زنگ ‌زدگی، مقاومت بسیار بالایی از خود نشان دهد. این خاصیت همچنین باعث می‌ شود که از این ورق‌ آلیاژی در صنایع مختلف، از جمله صنایع غذایی و  کنسروسازی استفاده شود. این ورق ‌ها انعطاف ‌پذیری و مقاومت بالایی دارند و در برابر فرسایش، مقاوم هستند. ورق‌ های آلیاژی قلع اندود، همچنین در صنایع بسته‌ بندی رنگ، خودروسازی، نرده سازی و غیره کاربرد دارند.

لازم است بدانید میزان قلع موجود در این ورق، درجه تمپر یا همان میزان سختی ورق را تعیین می کند. بر همین اساس، ورق قلع اندود را می توان به سه دسته تمپر ۲ ،۳ و ۴ با درجه سختی‌های متفاوت تقسیم بندی کرد. در صورت تمایل به آشنایی بیشتر با ورق قلع اندود، توصیه می کنیم مقاله زیر را مطالعه نمایید.

۱-۲- ورق آلیاژی ضدسایش

نوع دیگری از ورق آلیاژی وجود دارد که ورق ضدسایش یا هاردوکس نامیده می شود. همانطور که می دانید، سایش به معنای خوردگی و کنده شدن سطح یک جسم بر اثر اصطکاک و ساییدگی است. ورق ضد سایش، استحکام بالایی دارد؛ به همین دلیل، تغییر شکل موضعی و ساییدگی در آن بسیار کم و به مرور رخ می دهد. در ترکیب شیمیایی ورق آلیاژی ضد سایش، دو عنصر مهم کربن و منگنز وجود دارد. این دو عنصر، منجر به ایجاد لایه هایی از کاربید آهنی می شود که نوعی ترکیب بسیار سخت است.

هر اندازه که میزان کربن در ورق آلیاژی بیشتر باشد، استحکام و خواص ضد سایش آن افزایش پیدا می کند. این محصول و البته کلیه ورق های آلیاژی در سایزها و ضخامت های مخلتفی تولید و روانه بازار می شوند. توصیه می کنیم برای آشنایی بیشتر با این ورق، مقاله معرفی ورق ضد سایش را مطالعه بفرمایید.

۱-۳- ورق استنلس استیل

ورق‌ های استیل، یکی دیگر از ورق های آلیاژی هستند که از ترکیب آهن و کربن، با مقدار کمی عنصر کروم تولید می شوند و در نهایت، فولاد ضد زنگ حاصل می گردد. اضافه کردن حداقل ۵/۱۰ درصد کروم به فولاد باعث شود که استیل، خاصیت ضد زنگ بودن پیدا کند. ضد زنگ شدن این فلز به این دلیل می باشد که کروم، وقتی در مجاورت هوا قرار می گیرد، نهایتا اکسید کروم را تشکیل می دهد. این اکسید، مانند یک لایه بی رنگ، روی استیل را می پوشاند و در نهایت، مانع از زنگ زدن آن می شود.

ورق استیل یا استنلس استیل که به آن فولاد ضد زنگ یا زنگ نزن نیز گفته می شود، به دو گروه کلی استیل بگیر و استیل نگیر تقسیم‌ بندی می‌ گردد. علاوه بر دسته بندی فوق، ورق آلیاژی استیل به دسته های دیگری نیز طبقه بندی می شود. در این میان، ورق آلیاژی استیل سری ۳۰۰ از پرکابردترین ورق ها به شمار می رود. بین سری ۳۰۰ نیز ورق آلیاژی ۳۰۴ از جمله ورق های رایج در بازار است. استیل ۳۰۴ به نام استیل ۱۸-۸ هم معروف می باشد، زیرا ۱۸ درصد این ورق، کروم و ۸ درصد آن نیز نیکل می باشد.

معرفی کامل ورق استیل و انواع آن را در مقاله زیر مطالعه بفرمایید.

۱-۴- ورق آلیاژی آجدار

یکی از پُرمصرف ترین ورق های آلیاژی، ورق آجدار استیل است. مقاومت بالای ورق آجدار استیل در برابر خوردگی و همچنین برجسته بودن سطح این ورق، آن را به گزینه ای عالی برای همه شرایط آب و هوایی تبدیل کرده است.

ورق آجدار در دو نوع ورق آجدار پرسی و آجدار فابریک به تولید می رسد. ورق آلیاژی فابریک به وسیله فرآیند نورد گرم و توسط کارخانه سازنده، آجدار می شود. این نوع ورق، نسبت به نوع پرسی آن از کیفیت بهتری برخوردار است. به علاوه، دامنه کاربردهای آن نیز بیشتر است. معرفی کامل ورق آجدار، انواع طرح آج در این ورق، ابعاد و کاربرد آن را در مقاله زیر مطالعه فرمایید.

۱-۵- ورق پانچ آلیاژی

به ورقی که روی آن حفره های متعدد به صورت منظم ایجاد شده، ورق پانچ یا ورق مشبک می گویند. ورق پانچ آلیاژی از فولاد آلیاژی یا ورق آلیاژی ساخته می شود و بیشتر در صنایع بالادستی، مانند پالایشگاه ها، نیروگاه ها و همچنین صنایع نفت، گاز و پتروشیمی استفاده می گردد. مزایا، کاربرد و دستگاه های پانچ ورق را در مقاله معرفی انواع ورق پانچ بخوانید.

در ادامه به معرفی انواع ورق آلیاژی فولادی بر اساس آنالیز ورق ها اشاره می کنیم.
نکته: ورق فولادی با آنالیز ST37 همان ورق فولادی یا ورق آهنی است و در دسته ورق های آلیاژی قرار نمی گیرد.

۱-۶- ورق آلیاژی A516

ورق آلیاژی A516 که از دسته ورق های آلیاژی گرم به شمار می ‌رود، دارای گریدهای مختلف ۵۵، ۶۰، ۶۵ و ۷۰ است که با وجود اختلاف خیلی ناچیز در ترکیبات شیمیایی هر کدام از گریدها، خواص کاملا متفاوتی را برای هر یک مشاهده می‌ کنیم. به همین علت، توصیه می‌ شود هنگام خرید این ورق آلیاژی، گواهینامه تولید آن را نیز بخواهید. در گواهینامه تولید این محصول، مشخصات هر گرید و خواص شیمیایی و مکانیکی آن ها ذکر شده است. این نوع ورق، همچنین از دسته ورق آتشخوار به حساب می ‌آید؛ زیرا می ‌تواند دمای بسیار بالا را تحمل کند.

۱-۷- ورق آلیاژی A36

نوع دیگری از ورق آلیاژی وجود دارد که برای محیط های دریایی با ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی به خصوص تولید می‌ شود؛ نام آن، ورق دریایی است. این ورق آلیاژی نیز در دسته ورق‌ های گرم قرار دارد؛ زیرا با فرآیند نورد گرم تولید می‌ شود. از ویژگی‌ های مهم این محصول، مقاومت بالای آن به آب شور دریا و استحکام خمشی بالای آن است.

خواص مکانیکی این نوع ورق آلیاژی بسیار مهم است و هنگام خرید محصول، اهمیت بیشتری نسبت به ترکیب شیمیایی دارد. هرچند، همین ترکیب شیمیایی است که بر خواص مکانیکی ورق آلیاژی تاثیر می‌ گذارد و آن را تعیین می ‌کند.

۱-۸- ورق آلیاژی A283

این نوع ورق در دسته ورق ‌های مخزنی قرار دارد. از ویژگی ‌های آن می ‌توان به خاصیت خم ‌کاری و جوشکاری بالا اشاره کرد. ورق آلیاژی A283 در چهار گرید C ,B ,A و D تولید و روانه بازار می‌ شود. خواص مکانیکی هر کدام از گریدها با هم متفاوت بوده و برای تشخیص خواص آن ها به انجام آزمایشات فیزیکی و شیمیایی نیاز است که امری زمان ‌بر می باشد. از این رو، هنگام خرید این محصول نیز بایستی گواهینامه معتبر، شامل مشخصات شیمیایی و مکانیکی آن را از فروشنده دریافت کرد. بین چهار گرید این نوع ورق آلیاژی، گرید C بیشترین کاربرد و تقاضا را دارد. در مقاله زیر، معرفی بیشتر این ورق را مطالعه بفرمایید.

۱-۹- ورق آلیاژی ST44

ورق آلیاژی DIN 17100 ST44-3U، نوعی ورق کم آلیاژ با ترکیبی از فلزات کربن و منگنز است که دارای ویژگی های استحکام بالا، چقرمگی خوب، اثر بخشی کم، انعطاف پذیری و خاصیت پردازش می باشد. به ورق ST44، ورق سیاه آلیاژی نیز گفته می شود. معمولا ورق فولادی ST44-3U برای ساخت کارگاه، پل، کشتی، سیلندر گاز، ساخت تانکر، قطعه سازی، صنعت حمل و نقل، صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، پالایشگاه ها و غیره استفاده می شود.

۱-۱۰- ورق آلیاژی ST52

فولاد ST52، فولاد کم آلیاژی است که به استاندارد DIN17100 آلمان تعلق دارد. این ورق فولادی کم آلیاژ، عمدتا برای استفاده در اجزای ساختاری جوش داده شده، پرچ شده و پیچ دار، مناسب می باشد. خواص مکانیکی عالی،  آن ها را برای سازه های دارای تنش استاتیکی و دینامیکی قابل استفاده کرده است. همچنین ورق ST52 در مقایسه با ST44 و ST37 به علت داشتن عنصرهایی مانند سیلیسیم و منگنز زیاد در برابر پیچش و خمش، مقاومت بیش‌تری دارند. قیمت ورق ST52 نیز کمی بیشتر است. اطلاعات بیشتر در مورد ورق ST52 را در مقاله معرفی مشخصات و انواع ورق فولادی ST52 بخوانید.

۱-۱۱- ورق آلیاژی ۴۱۳۰

ورق ۴۱۳۰، ورق فولادی آلیاژی است که از فولادهای کم آلیاژ ساخته می شود. برای استحکام بیشتر، در ترکیب این ورق از کروم و مولیبدن استفاده می شود. این ورق آلیاژی، استحکام و مقاومت بالایی دارد و می توان آن را به راحتی ماشین کاری کرد و جوش داد. همچنین این ورق، استحکام پیچشی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خستگی و چقرمگی بالایی دارد. در حالت آنیل شده با روش های سنتی قابل ساخت بوده و از شکل پذیری بالایی برخوردار است.

ورق آلیاژی ۴۱۳۰ غالبا در هواپیماهای تجاری، پایه‌های موتور هواپیما، هواپیماهای نظامی، خودروسازی، ابزارهای هیدرولیک، مسابقات اتومبیل رانی، هوافضا و صنایع نفت و گاز کاربرد دارد.

۱-۱۲- ورق آلیاژی ۴۱۴۰ ( ورق  MO40)

آلیاژهای ۴۱۴۰ فولادهای آلیاژی هستند که توسط انجمن مهندسین خودرو (SAE) مشخص شده است. آلیاژهای ۴۱۴۰، نسبت مقاومت به وزن بسیار خوبی دارند و به طور قابل توجهی قوی تر و سخت تر از فولاد معمولی هستند. با این حال، فولاد آلیاژی ۴۱۴۰، به راحتی جوش داده نمی شود و برای جلوگیری از ایجاد ترک به عملیات حرارتی قبل و بعد از جوش نیاز دارد.

ورق آلیاژی ۴۱۴۰، معمولاً برای فیکسچرها، پایه‌ها، کوپلینگ‌ها، چرخ دنده‌ها و رم‌ها استفاده می‌شود.

۱-۱۳- ورق آلیاژی ۶۱۵۰

فولاد ۶۱۵۰ از فولادهای کروم وانادیوم است که مقاومت بالایی در برابر تنش ارتعاشی داشته و سختی متوسطی دارد. فولاد ۶۱۵۰، بیشتر در قطعات ماشین آلات سنگین، شفت ها، چرخ دنده ها و ناودانی با استحکام بالا استفاده می شود.

ورق فولاد آلیاژی ۶۱۵۰ نیز به عنوان ورق آلیاژی کربن کروم با دانه های ریز شناخته می شود که در برابر سایش، بسیار مقاوم است. این ورق آلیاژی در بخش‌هایی از ماشین‌آلات که تحت فشار زیادی قرار می‌گیرند، مانند چرخ دنده‌ها، شفت‌ها و قطعات ابزار دستی استفاده می شود.

۱-۱۴- ورق آلیاژی ۸۶۲۰ HR

۸۶۲۰، یک فولاد آلیاژی نیکل کروم مولیبدن کم کربن است. محتوای نیکل به چقرمگی بدنه با استحکام بالا و چقرمگی هسته بالاتر از حد متوسط کمک می کند. ورق های آلیاژی ۸۶۲۰، معمولاً برای شفت ها، چرخ دنده ها و پینیون ها استفاده می شود.

۱-۱۵- ورق آلیاژی Ck45 

یکی دیگر از ورق های آلیاژی، ورق ساخته شده از فولاد Ck45 است. فولاد CK45، یک فولاد کربن متوسط می باشد که به آن فولاد ساختاری مهندسی یا آلیاژ تخصصی نیز گفته می شود. فولاد Ck45 یا ورق ساخته شده از آن، برای قطعات با ابعاد متوسط یا بزرگ (قطعات سنگین) و اشکال پیچیده در ساخت خودرو و مهندسی ماشین (مانند شفت کشتی، قطعات انتقال، توپی چرخ) مناسب است. اطلاعات بیشتر در مورد فولاد Ck45 را می توانید در مقاله معرفی این فولاد آلیاژی بخوانید.

۱-۱۶- ورق آلیاژی Boz

عناصر به کاررفته در این ورق آلیاژی، شامل کروم، نیکل و مولیبدن است که باعث استحکام و افزایش سختی ورق می شود. همچنین، وجود عناصری مانند سیلیکون و منگنز، مقاومت آن را در برابر اکسیداسیون افزایش می دهد. به همین دلیل، ورق آلیاژی Boz در برابر هرگونه آسیب، کاملا سخت و مقاوم است.

۲- انواع ورق آلیاژی غیرفولادی (غیر آهنی)

حال که با انواع دسته بندی ورق آلیاژی فولادی آشنا شدیم، در این مرحله به معرفی انواع ورق آلیاژی غیر فولادی می پردازیم تا دسته بندی انواع ورق آلیاژی کامل و جامع در اختیارتان قرار گرفته باشد. همانطور که گفتیم، منظور از ورق فولادی یا ورق آهنی، ورقی است که در ترکیب آن حتما دو عنصر آهن و کربن وجود داشته باشد؛ اما این الزام برای ورق های غیرفولادی وجود ندارد. در واقع، فلز پایه در آلیاژهای غیر فولادی، به غیر از آهن است. 

۲-۱- ورق آمالگام

ورق ‌های آلیاژی آمالگام، ترکیبی از جیوه با عنصری دیگر، مانند روس، نقره، مس، قلع، پالادیوم یا طلا است. حضور فلز جیوه و مس، سبب افزایش استحکام و انبساط این آلیاژ می گردد. اما افزایش مقدار عنصر قلع در آلیاژ آمالگام باعث کاهش استحکام آن می شود. نسبت جیوه موجود در این آلیاژ تعیین می ‌کند که شکل این آلیاژ مایع، به‌ صورت خمیر نرم باشد یا جامد. تقریباً تمام فلزات می ‌توانند آمالگام هایی با جیوه تشکیل دهند؛ به ‌جز آهن، پلاتین، تنگستن و تانتالوم. استفاده از آمالگام های جیوه با فلزاتی مانند نقره، مس، ایندیوم و قلع در دندانپزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین در فرآیند استخراج طلا از سنگ معدن، از آمالگام جیوه و طلا استفاده می ‌شود.

۲-۲- ورق پیوتر

پیوتر، یکی دیگر از انواع ورق های آلیاژی است که از قلع و مس (حدود ۸۵ تا ۹۲ درصد قلع و بقیه مس و عناصر دیگر مانند آنتیموان، مس، بیسموت و گاهی نقره) تشکیل می‌ شود. عنصر مس باعث افزایش سختی در ورق‌ های آلیاژی پیوتر می‌ شود. در بعضی پیوترها که کیفیت پایین ‌تری دارند، عنصر سرب جایگزین می‌ شود و رنگ ورق را متمایل به آبی می ‌کند. این نوع ورق آلیاژی، چکش خوار، نرم و انعطاف پذیر بوده و در ساخت محصولات با طراحی سه بعدی، کاربرد بسیاری دارد. به طور مثال، از پیوتر برای تهیه ظروف، زیورآلات، وسایل تزیینی و دکوری و غیره استفاده می ‌شود.

۲-۳- ورق‌ برنز

این ورق آلیاژی، ترکیبی از عناصر قلع و فسفر می باشد که مقاومت بالایی در برابر سایش دارد. به طور کلی، وجود عنصر قلع در این ورق آلیاژی مقاومت آن را در برابر خوردگی بالا می برد و وجود عنصر فسفر به ورق، نرمی، انعطاف و شکل پذیری می بخشد. در صورت استفاده از مس در ترکیب شیمیایی آن،  این ورق آلیاژی رسانایی الکتریکی خوبی خواهد داشت. این ورق، معمولا در صنعت الکترونیک، ساخت کامپیوتر و … کاربرد دارد.

۲-۴- ورق آلیاژی برنج

نوع دیگری از ورق های آلیاژی موجود، آلیاژ برنج نام دارد که ترکیبی از مس و روی است. در واقع می توان گفت یکی دیگر از آلیاژهای مس، آلیاژ برنج است که با فلز روی ترکیب می شود.

میزان عنصر روی در آلیاژ برنج، ۲۰ تا ۳۶ درصد است. گاهی برای افزایش خواص آلیاژ برنج، به آن عناصر دیگری مانند نیکل، آلومینیوم، سیلیسیم، قلع، منگنز و سرب به مقدار ۴ درصد اضافه می ‌کنند که به آن، برنج مخصوص می ‌گویند. افزودن مقدار اندکی سرب به برنج، به آن قابلیت ماشین کاری بالایی می دهد.

ورق ‌های آلیاژی برنج را بر اساس میزان عنصر روی موجود در آن‌ ها به چند دسته طبقه‌ بندی می‌کنند. ورق‌ های آلیاژی برنج، رنگی زرد و شبیه طلا دارند، سختی و مقاومت کششی بالایی داشته و در مقابل خوردگی هم مقاوم می باشند؛ خیلی دیر اکسید و کدر شده و لکه به خود می ‌گیرد. این آلیاژ، خاصیت میکروب‌ کشی و خاصیت مغناطیسی کمی دارد و می ‌توان از آن برای ساخت قفل، بست، رادیاتور، دستگیره‌ های درب، مخصوصاً درب اتاق ‌های بیمارستانی و غیره بهره برد.

در ایران، ورق و تسمه برنجی معمولا با آلیاژهای 63B، 65B و 70B تولید شده و آلیاژهای دیگر، با درخواست مشتریان تولید می گردد. در مقاله زیر می توانید معرفی کامل این ورق را مطالعه بفرمایید.

۲-۵- ورق های آلیاژی پایه مس

آلیاژهای پایه مس، شامل ورق و تسمه فسفر برنز، برنز آلومینیم، کاپر نیکل و … می باشد. در استاندارد ملی ایران نیز ورق آلیاژی مس در انواع گوناگون و به صورت زیر معرفی شده است.

• آلیاژ مس – آهن
• آلیاژ مس – روی (برنز تجاری)
• آلیاژ مس – روی – آهن – کبالت
• آلیاژ مس – روی – آهن
• آلیاژ مس – – روی – آهن – قلع
• آلیاژ مفروغ نیکلی – مس – نیکل  20%
• برنز روکش شده با مس (CCB)
• فولاد زنگ نزن روکش شده با مس (CCS)
• فولاد آلیاژی روکش شده با مس (CAS)

 در ادامه، ویژگی ها و کاربرد چند نمونه از ورق های آلیاژ مس پرکاربرد را شرح می دهیم.

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.

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.

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.

نکته: پولک بدون نقش‌٬ طرح و آماده ضرب را در اصطلاح، «مطلس» Coin Blank می‌گویند.

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.

 

۲-۶- ورق ‌های آلیاژی فلزات گران‌ بها

علاوه بر موارد ذکر شده، برخی ورق های موجود در بازار از فلزات با ارزش و گران قیمت ساخته می شوند. برخی از این فلزات قیمتی در ادامه آورده شده است:

۱- طلای سفید: با اضافه کردن یکی از عناصر پالادیوم، مس، نیکل، روی، منگنز و نقره به طلا، طلای سفید به وجود می ‌آید؛ ولی متأسفانه این ترکیب به ‌مرور زمان درخشندگی خود را از دست می ‌دهد. برای جلوگیری از این اتفاق، روی این آلیاژ یک لایه فلز رودیم روکش می‌ کنند.

۲- طلای رزگلد: با اضافه کردن عنصر مس به طلا، طلای رزگلد ایجاد می ‌شود. اضافه کردن مس به طلا هم باعث تغییر رنگ آن و هم باعث کاهش عیار طلا می ‌شود.

۳- نقره استرلینگ: از رایج‌ ترین انواع ورق آلیاژی مورد استفاده در صنعت زیورآلات، می توان به نقره استرلینگ اشاره کرد در واقع، نوعی آلیاژ نقره با مس است. به ‌طوری‌ که از ۹۲/۵ درصد نقره و ۷/۵ درصد مس تشکیل شده. وجود مس باعث افزایش سختی نقره و افزایش چکش‌ خواری آن شده و رنگ آن را تغییر نمی‌ دهد. از نقره استرلینگ در صنعت جواهرسازی استفاده می ‌شود و برای درخشندگی آن، ورق را با لایه ‌نازکی از نقره خالص یا رودیم یا طلا روکش می ‌کنند.

مزایای استفاده از ورق های آلیاژی

ترکیب فلزات با یکدیگر و ساخت آلیاژ، مزایای بسیاری ایجاد می کند. این مواد به صورت ترکیبی می توانند در افزایش سختی، کاهش نقاط ذوب و افزایش مقاومت کششی موثر باشند. همچنین در برخی آلیاژها پس از ترکیب عناصر با یکدیگر، خواص تمام عناصر تشکیل‌دهنده در آلیاژ تشکیل شده مشاهده می‌شود. به همین دلیل، مزایای ورق های آلیاژی مستقیما با مزایای عناصر به کاررفته در آن مرتبط بوده و برای ورق های مختلف، متفاوت می باشد.

به طور کل، مهم ترین مزایای انواع ورق های آلیاژی را می توان به صورت زیر بیان کرد.

• مقاومت در برابر خوردگی: بیشتر ورق های آلیاژی، در برابر شرایط مختلف محیطی، به ویژه در برابر رطوبت و خوردگی، مقاومت طبیعی از خود نشان می دهند.
• هزینه مقرون به صرفه در طولانی مدت: این محصولات، عمر بیشتری دارند و برای شرایط سخت نیز مناسب هستند. به همین دلیل طی مدت طولانی، صرفه جویی در هزینه را به همراه دارند.
• استحکام بالا: ورق های آلیاژی در مقایسه با سایر محصولات موجود در بازار، قوی تر و محکم تر هستند. این محصولات به دلیل چقرمگی و استحکام فوق العاده، برای کاربردهای مختلف مناسبند.
• جوش پذیری مناسب: ورق های آلیاژی، معمولا جوش پذیری بالایی دارند و از این رو بسیاری از صنایع ترجیح می دهند از آنها استفاده کنند. همچنین، این ورق ها هنگام جوشکاری، کمتر می شکنند.
• تطبیق پذیری: ورق های آلیاژی با شرایط عملیاتی و آب و هوای مختلف سازگارند. این محصولات در هوای اسیدی، بازی یا دمای بالا نیز به خوبی کار می کنند.
• قابلیت بازیافت: ورق‌ های آلیاژی، قابل بازیافت بوده و برای محیط ‌زیست خطری ندارند.

کاربرد ورق های آلیاژی

صدها محصول وجود دارد که می توان با ورق های آلیاژی با ترکیبات مختلف تولید کرد. از جمله این محصولات می توان به انواع لوله، فلنج، اتصالات و … اشاره کرد. در همین راستا ورق های آلیاژی در صنایع مختلف، مانند خودروسازی، معدن، ماشین‌آلات و تجهیزات، راه‌آهن، راه‌سازی، ساختمان سازی، لوازم خانگی و در آب و هوای مرطوب، کاربرد فراوانی دارند. در ادامه، مهم ترین کاربردهای ورق های آلیاژی را بررسی می کنیم.

• ساخت سازه های بزرگ

از انواع فولاد آلیاژی در سازه های فولادی و برای اسکلت سازه و همچنین پشتیبانی از سازه استفاده می شود. حتی در سازه های بتنی نیز از فولادهای آلیاژی به عنوان تقویت کننده برای افزایش مقاومت و کاهش وزن کلی سازه ها استفاده می گردد.

• ساخت محصولات ساختمانی

ورق های آلیاژی برای ساخت محصولاتی استفاده می شوند که در ساختمان سازی کاربرد بسیاری دارند. از جمله این محصولات می توان به روکش های دیوار و سقف، قاب های فولادی و … اشاره کرد.

• ساخت لوله و سایر قطعات

یکی دیگر از محصولات مهم ساخته شده از ورق های آلیاژی، لوله های آلیاژی هستند. لوله های فولادی آلیاژی به دلیل ویژگی های عملکردی، همچون شکل پذیری و دوام بالا، محصولات مهمی در صنعت ساخت و ساز به شمار می روند. این لوله ها معمولا از ورق های آلیاژی ضد زنگ و ترکیبات کروم و نیکل ساخته می شوند. این لوله ها علاوه بر محیط های پُرفشار برای کاربردهای با دمای بالا یا خورنده بسیار مفیدند.

قیمت ورق آلیاژی

آلیاژهای آهن، گران تر از ورق آهن معمولی هستند؛ زیرا خواص این نوع ورق ها نیز برتر از ورق آهن معمولی است. قیمت روز ورق آلیاژی، معمولا بر اساس گرید ورق (ترکیب عناصر آلیاژی)، فرآیند ساخت و اندازه ورق مشخص می شود و به همین دلیل، تنوع قیمت بالایی دارند. با این حال، لازم است که در انتخاب این نوع ورق ها دقت شود؛ زیرا در صورت انتخاب اشتباه، ممکن خسارات جبران ناپذیری رخ دهد. برای مشاهده و مقایسه انواع ورق فولادی معمولی و آلیاژی می توانید از صفحه زیر استفاده کنید. کافی است پس از ورود به صفحه، ورق مورد نظر را با توجه به گزینه های بالای صفحه انتخاب نمایید تا قیمت روز ورق مورد نظر، همراه با نوسان قیمت آن ها به شما نمایش داده شود. به طور مثال، اگر قصد خرید ورق آلیاژی ST52 را دارید، می توانید گزینه ورق ST-52 را انتخاب بفرمایید.

روش تولید ورق آلیاژی

ورق های آلیاژی به دو روش نورد سرد و نورد گرم، قابل تولید هستند. این نوع ورق ها غالبا از فولاد آلیاژی ساخته می شوند یا در فرآیند تولید، آلیاژی می گردند.

طی فرآیند تولید ورق فولادی آلیاژی و به منظور بهبود خواص مکانیکی ورق، معمولا از عملیات حرارتی استفاده می شود؛ اما دمای نورد نهایی را می توان برای بهبود استحکام و چقرمگی کنترل کرد.

همچنین، ورق های فولادی ممکن است به طور پیوسته از ریخته گری فولاد تا تولید ورق، ایجاد شوند و یا از آن شمش های فولادی ایجاد گردند که قبلا تولید شده اند. در هر صورت، آماده سازی فولاد یا شمش فولادی برای شکل دهی بعدی به ورق ها، شامل الزاماتی مانند اکسیداسیون یا روش های ذوب ثانویه است.

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. 

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.

• 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.

سوالات متداول