فولاد آلیاژی منحصر به فرد از ترکیب آهن ، کربن و سایر عناصر است. بسته به میزان عناصر و کربن موجود در این ترکیب، ویژگی های آلیاژ حاصله تغییر می کند. با توجه به این که خوب یا بد بودن خواص را محصول تولیدی نهایی تعیین می کند نمی توان گفت یک نوع فولاد بهتر و برتر از نوع دیگر است. در مواقعی انعطاف پذیری نقطه قوت و شاید در موقعیت دیگری نقطه ضعف محسوب بشود. خواص و ویژگی های مد نظر صنعتگر تعیین می کند که کدام عنصر آلیاژی با چه درصدی به ترکیب اضافه بشود. بی شک یک آلیاژ نمی تواند تمام ویژگی های مثبت مورد نظر را داشته باشد و شاید گاهی چند ویژگی خلاف نظر هم در آلیاژ ایجاد بشود. در ادامه توضیح خواهیم داد افزودن هر کدام از عناصر آلیاژی چه تغییری در خواص ایجاد می کند.
کربن، کروم، نیکل، منگنز، گوگرد، سیلیسیم، مولیبدن، وانادیوم، تنگستن، کوبالت، آلومینیوم، فسفر، مس و نیتروژن عناصر آلیاژی موجود در ترکیب فولاد هستند.
کروم: متداول ترین عنصر در آلیاژ فولاد ، کروم است و عمدتا برای ضد زنگ کردن آن استفاده می شود. کروم در سطح با اکسیژن هوا واکنش داده و تولید کروم اکسید می کند. کروم اکسید لایه ای درخشان است که مانع از واکنش لایه های زیرین فولاد با اکسیژن هوا و اکسایش آن ها می شود. اکسایش یا تولید زنگ آهن باعث خوردگی آلیاژ و از بین رفتن آن به مرور زمان می شود. برای تولید فولاد ضد زنگ 12% کروم در ترکیب کافی است. کروم و کاربید آلیاژ را سخت تر می کنند و درست مثل کربن با افزایش مقاومت حرارتی و کششی شکل پذیری را کم می کند. آلیاژ حاوی کروم را فولاد ضد زنگ می گویند. از فولاد ضد زنگ برای تولید انواع پروفیل و لوله استیل دکوراتیو ، ابزار پزشکی ، زیر ساخت صنایع حساس چون صنایع دریایی و هوایی استفاده می شود.
منگنز: از منگنز برای بهتر کردن استحکام ، جوش پذیری و خواص مکانیکی استفاده می شود اما وجود آن در ترکیب شکل پذیری را سخت تر می کند. در صورتی که این ترکیب حاوی گوگرد باشد ترکیب منگنز و گوگرد این اثر را کاهش می دهد و انعطاف پذیری آن را بهبود می بخشد. سختی ایجاد شده در فولاد توسط منگنز بسته به میزان کربن است.
کربن: در آلیاژ فولاد، کربن عنصر اصلی است که برای بهبود خواص مکانیکی چون سختی، مقاومت مکانیکی و استحکام از آن استفاده می شود. افزودن کربن استحکام کششی را تنها تا حد مشخصی می تواند افزایش بدهد. هر چه درصد کربن درون آلیاژ بیشتر بشود مقاومت آن هم بالاتر می رود و بدیهی است که با افزایش مقاومت شکل پذیری یا چکش خواری فولاد کمتر خواهد شد. علاوه بر آن بالا رفتن درصد کربن ، فولاد را شکننده و آهنگری و جوش پذیری آن را کمتر می کند. بسته به درصد کربن از فولاد برای تولید ورق سیاه و روغنی ، قطعات ماشین آلات، سازه های فولادی ، ابزار برشی و … استفاده می شود.
گوگرد: گوگرد فولاد را شکننده می کند به همین خاطر عنصر نامطلوبی در ترکیب به حساب می آید. در واکنش با منگنز شکنندگی فولاد کمتر می شود اما وجود این عنصر به دلیل آن که ماشین کاری را تسهیل میکند درون ترکیب ضروری است.
مولیبدن: این عنصر می تواند شکنندگی حاصل از وجود کروم و نیکل همچنین مقاومت حرارتی را بهبود ببخشد. باعث بیشتر شدن خواص عناصر دیگر می شود به همین دلیل عموما به تنهایی در آلیاژ از آن استفاده نمی شود. کاربید از ترکیب مولیبدن با کربن تولید می شود و همان طور که گفتیم فولاد را سخت تر می کند.
وانادیوم: باعث افزایش استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش آلیاژ می شود. عملیات حرارتی تاثیری برای نرم شدن آن ندارد. به همین دلیل برای ساخت ابزار مورد استفاده قرار می گیرد.
تنگستن: درست مثل وانادیوم استحکام ، سختی و مقاومت در برابر سایش را بهبود می بخشد.
آلومینیوم: به عنوان یک اکسید کننده از آن استفاده می شود. مانع از رشد دانه های آستنیت می شود و طول عمر فولاد را افزایش می دهد.
مس: فولاد را در برابر خوردگی سخت و مقاوم میکند اما در عین حال شکل پذیری را کاهش میدهد. به همین دلیل حداکثر 0.5% در ترکیب آلیاژ از آن استفاده می شود.
نیکل: تقریبا تا 5% ترکیب آلیاژ را میتواند تشکیل بدهد. نیکل بر خلاف دو عنصر قبلی بدون کاهش شکل پذیری آلیاژ می تواند سختی و استحکام آن را افزایش بدهد. وجود این عنصر در ترکیب آلیاژ، فولاد حاصله را مناسب تولید انواع لوله و پروفیل می کند.
