یکی از متریال‌های اصلی در ساخت قطعات صنعتی پرتنش فولاد سمانته است. این فولاد با فرایند سمانته‌کاری، سطحی بسیار سخت و مقاوم پیدا می‌کند و مغز آن نرم و چقرمه باقی می‌ماند. به همین دلیل در صنایع خودرو، کشاورزی و ماشین‌سازی به طور گسترده برای تولید چرخ‌دنده و محور استفاده می‌شود. این مقاومت با ترکیب ویژهٔ عناصر نیکل، کروم و منگنز در این فولاد به دست می‌آید. در جوشکاری این فولاد، الکترود 1230f انتخاب مناسبی است؛ زیرا مانع ترک‌خوردگی بعد از خنک‌شدن می‌شود. از طرف دیگر سیم‌جوش توپودری آما در تعمیر یا بازسازی قطعاتی که دچار سایش سطحی شده‌اند، عملکرد بسیار خوبی دارد. برای دیدن مثال‌ها و اجرای عملی هر مرحله از تولید این فولاد، ادامه مطلب را در بازرگانی ابراهیمی دنبال کنید.
فولاد سمانته چیست و چگونه تولید می‌شود؟
سمانته نوعی فولاد آلیاژی کم‌کربن است که سطح آن با عملیات ویژه، سخت و مقاوم در برابر سایش می‌شود. در داخل این فولاد، بخش مرکزی نرم و قابل‌انعطاف باقی می‌ماند تا در زمان ضربه یا فشار، نشکند و دوام بیشتری داشته باشد. میزان کربن در این فولاد معمولاً کمتر از ۰.۲۵ درصد است و همین مقدار پایین باعث می‌شود اتم‌های کربن در فرایند حرارت‌دهی راحت‌تر به سطح آن نفوذ کنند.
ترکیب شیمیایی و ساختار داخلی فولاد سمانته
عناصر اصلی آن شامل آهن، کربن، کروم، منگنز و نیکل هستند. مقدار کم‌کربن سهم زیادی در انعطاف‌پذیری دارد، درحالی‌که کروم و منگنز باعث افزایش سختی و مقاومت در برابر خوردگی می‌شوند. نیکل هم کمک می‌کند فولاد در دماهای پایین ترک برندارد و چقرمه بماند.
در بخش خارجی این فولاد، ساختار مارتنزیتی (Martensite) وجود دارد که بسیار سخت است. در مرکز فولاد، ساختار فریت و پرلیت (Ferrite–Pearlite) دیده می‌شود که نرم‌تر است. این تفاوت در ساختار سطح و مغز باعث می‌شود فولاد در برابر سایش بسیار مقاوم، اما در برابر ضربه انعطاف‌پذیر باشد. هنگام اتصال قطعات مختلف از جنس این فولاد، استفاده از سیم‌جوش توپودری آما کیفیت سطحی صاف و جوشکاری یکنواختی را ایجاد می‌کند.
ویژگی‌ها و مزایای فنی فولاد سمانته در صنایع مدرن
این فولاد سطحی سخت و مقاوم در برابر سایش دارد؛ ولی داخل آن نرم و قابل‌جذب ضربه است. چنین ساختاری باعث می‌شود در قطعاتی که فشار زیاد یا حرکت چرخشی دارند، دوام بسیار بالایی ایجاد کند.یکی از گریدهای فولاد سمانته فولاد mo40 است. در برخی خطوط تولید صنعتی، سیم‌جوش توپودری آما کاربرد زیادی دارد و برای اتصال یا تعمیر قطعات از جنس این نوع فولاد استفاده می‌شود، چون کیفیت جوش را بهتر و ترک‌های احتمالی را کمتر می‌کند. از نظر اقتصادی نیز تولید این فولاد نسبت به فولادهای پرآلیاژ مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
بررسی خواص مکانیکی و رفتار فولاد سمانته در شرایط کاری مختلف
در شرایط کاری سنگین، این نوع فولاد مقاومت زیادی در برابر سایش و فرسودگی نشان می‌دهد. این فولاد می‌تواند در دماهای بالا تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد کار کند بدون آنکه استحکام خود را از دست بدهد. در آزمایش‌های صنعتی، گرید 20MnCr5 با سختی حدود 62 HRC و استحکام کششی بالاتر از 900 MPa، نتایج بسیار خوبی داشته است.
نیکل، کروم و مولیبدن از عناصر کلیدی در ترکیب این نوع فولاد هستند که باعث می‌شوند در برابر فشار زیاد، ترک یا شکست کم‌تری ایجاد شود. به همین دلیل در ساخت چرخ‌دنده و پینیون‌های صنعتی از آن استفاده می‌شود.
مزایای برجسته فولاد سمانته برای کاربردهای صنعتی و مهندسی
فولاد سمانته به دلیل ترکیب خاص خود مزایای زیادی برای مهندسان دارد. در ادامه به چند مورد از مهم‌ترین ویژگی‌های آن اشاره می‌شود.
- مقاومت بالا در برابر سایش و ضربه در محیط‌های صنعتی
- قابلیت جوشکاری خوب به کمک الکترود 1230f
- حفظ سختی سطحی در کنار چقرمگی هسته داخلی
- قیمت مناسب‌تر نسبت به فولادهای پرآلیاژ
- قابلیت ماشین‌کاری قبل از عملیات حرارت‌دهی
کاربرد فولاد سمانته در صنایع سنگین و قطعات مهندسی
این نوع فولاد یکی از مهم‌ترین مواد در ساخت قطعات صنعتی سنگین است. ترکیب سختی سطح و نرمی مغز باعث می‌شود که بتواند در برابر فشار، سایش، یا ضربه‌های ناگهانی مقاومت کند. در صنایع خودروسازی، نفت و معدن، بسیاری از قطعات حیاتی مثل دنده‌ها، شفت‌ها و محورهای انتقال نیرو از این نوع فولاد ساخته می‌شوند.
معرفی گریدهای پرکاربرد فولاد سمانته و مشخصات فنی آن‌ها
گریدهای این فولاد بر اساس درصد عناصر آلیاژی متفاوت هستند و کاربردهای متنوعی دارند. معروف‌ترین آن‌ها شامل ۱.۷۱۳۱، ۱.۵۹۱۹، ۱.۷۱۴۷ و 20MnCr5 است. فولاد ۱.۷۱۳۱ برای چرخ‌دنده‌های دقیق و کوچک مناسب است. فولاد ۱.۵۹۱۹ با داشتن کروم و نیکل بیشتر، مقاومت بالایی در برابر فشار زیاد دارد. فولاد ۱.۷۱۴۷ سختی بیشتری در دماهای بالا دارد و در موتورهای احتراق داخلی استفاده می‌شود. گرید 20MnCr5 نیز برای سیستم‌های گیربکس و انتقال نیرو بهترین گزینه است.
جمع‌بندی
فولاد سمانته در میان انواع فولادهای صنعتی جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. این ماده با سمانته‌کاری، سطحی سخت و مقاوم در برابر دما و سایش پیدا می‌کند، درحالی‌که بخش مرکزی آن انعطاف کافی برای تحمل تنش را دارد. این ترکیب دوگانه، آن را برای ساخت چرخ‌دنده، پینیون، میل‌لنگ و قطعات جعبه‌دنده ایدئال ساخته است.
باتوجه‌به ساختار شیمیایی دارای عناصر نیکل، کروم و منگنز، این نوع فولاد به مقاومت بالا در برابر فشار معروف است. در مراحل اتصال یا تعمیر قطعات، استفاده از الکترود 1230f و سیم‌جوش توپودری آما کمک می‌کند تا کیفیت نهایی جوش بهتر شود و سطح قطعه مقاومت بیشتری پیدا کند.
برای آشنایی با روش‌های جدید حرارت‌دهی یا بررسی قیمت گریدهای مرسوم این فولاد، به وب‌سایت بازرگانی ابراهیمی مراجعه کنید و از مشاوره تخصصی آن بهره‌مند شوید.
سؤالات متداول
1.چرا این نوع فولاد در صنایع خودروسازی کاربرد زیادی دارد؟
زیرا قطعات خودرو باید هم مقاوم در برابر اصطکاک باشند هم انعطاف داشته باشند. این فولاد برای چرخ‌دنده، میل‌لنگ و محور بسیار مناسب است.
2.فرایند سمانته‌کاری چگونه انجام می‌شود؟
در این روش قطعه در محیط غنی از کربن با دمای حدود ۹۰۰ درجه‌حرارت می‌بیند تا کربن به سطح نفوذ کرده و سطحی سخت تشکیل شود.
3.مهم‌ترین گریدهای این نوع فولاد در ایران کدام‌اند؟
گریدهای 1.7131، 1.5919، 20MnCr5 و ۱.۷۱۴۷ رایج‌ترین نوع هستند که بسته به کاربرد در ماشین‌سازی، خودروسازی و ابزاردقیق مصرف می‌شوند.
4.آیا این فولاد در دماهای بالا هم مقاومت دارد؟
بله، به‌ویژه گریدهایی که در ترکیب خود مولیبدن و نیکل دارند می‌توانند تا دمای حدود ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند.
