فولاد ST37 چیست؟

فولادی که در ساخت ورق سیاه از آن استفاده می شود و همین موضوع باعث شده که به این ورق، ورق ST37 هم گفته شود. اما ویژگی های اصلی این فولاد سازه‌ای غیر آلیاژی چیست که آن را تبدیل به مهم‌ترین متریال فولادی در صنعت کرده است؟ خواص مکانیکی و فیزیکی آن چیست؟ تنش تسلیم و سختی آن چقدر است؟ ترکیب شیمیایی آن چیست و در مقابل جوشکاری و سخت کاری و برشکاری و … چه رفتاری از خود نشان می‌دهد؟ ما در این مقاله به همه سوالات شما درباره فولاد پرکاربرد ST37 پاسخ می‌دهیم.
فولاد ST37 چیست؟
فولاد St37 یک فولاد سازه ای غیر آلیاژی است، این فولادها مهم‌ترین گروه آلیاژهای مهندسی هستند، به علت هزینه نسبتا کم و تولید گسترده آن‌ها، همچنین دارا بودن گستره وسیعی از خواص در بین مواد مهندسی در درجه اول اهمیت قرار دارند.
تنش نهایی و تنش تسلیم فولاد ST37
عددی که دهنده میزان تنش نهایی فولاد ST37 است که یکای آن کیلوگرم بر میلی‌متر مربع تعریف می‌شود. تنش تسلیم فولاد St37 معادل 24۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع بوده و میزان تنش نهایی آن معادل 3700 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع می‌باشد.
فولاد نرمه همان فولادST37 است

فولاد St37 از دسته فولادهای کم کربن است که با نام فولاد نرمه در بازار شناخته می‌شود، از آنجایی که درصد کربن پایین است دارای استحکام متوسطی هستند و بیشتر در صنعت ساختمان سازی و انواع مقاطع فولادی همچون تیرآهن، میلگرد، ورق، پروفیل، ناودانی و نبشی هستند. هم چنین از آنجایی که کربن موجود در فولاد‌ها باعث سختی بیشتر و خواص جوش پذیری مطلوب تر می‌شود، سختی فولادSt37 ماکزیمم 120 برینل می‌باشد و همین مساله موجب شده در صنایع سنگین کمتر از این فولاد استفاده شود. از طرفی میزان کربن کم موجب شده تا خواص شکل پذیری و جوش پذیری آن نسبت به فولادهای رقیب بهبود یابد. این فولاد در مقایسه با فولادهای کم کربن عملیات گرمایی ناپذیر با 06/0تا 1/0درصد کربن دارای استحکام و سختی بیشتر ولی شکل پذیری سرد کمتر هستند. اگرچه استحکام این فولادها را می‌توان با آبدهی و باز پخت افزایش داد اما این فرایند اقتصادی نیست. برای این منظور این فولادها کربوره می‌شوند و به طور سطحی سخت می‌شوند.

سخت کاری فولاد ST37
کربن دهی یکی از مهم‌ترین فرآیندهای سخت کاری است که هدف از آن، بهبود خواص مکانیکی فولاد St37 است. از جمله این خواص می‌توان افزایش سختی سطح و بالا رفتن مقاومت در برابر سایش را نام برد. میزان کربن موجود در سطح، طی فرآیندی کربن دهی که پیش‌تر به آن اشاره شد بین 8/0 تا 9/0 درصد است. بالا رفتن این میزان از کربن موجب ایجاد بافتی لایه‌ای در سطح فولاد St37 شده و بدین ترتیب باعث کاهش سختی فولاد، برخلاف هدف اصلی کربن دهی، می‌شود.
عملیات حرارتی فولاد ST37
یکی دیگر از عملیات‌هایی که بر روی فولادSt37 انجام می‌شود، عملیات حرارتی با هدف سخت کاری می‌باشد. در این روش فولاد St37 را تا رسیدن به دمایی بیشتر از دمای بحرانی حرارت داده و پس از آن برای مدت زمانی تقریبا طولانی آن را در دمایی ثابت حفظ می‌کنند. در گام بعدی فولاد St37 موجود را با توجه به نوع استفاده از فولاد و یا درصد سختی آن، در محلول آب و روغن و یا آب و نمک قرار می‌دهند.
اعداد ۱تا ۳ بعد از فولادST37 به چه معناست؟
در برخی موارد اعداد 1 تا 3 بعد از نام فولادSt37 قرار می‌گیرد که به منظور رده بندی کیفیت فولاد است، برای مثال درجه 1 برای کارهای معمولی(عموما نوشته نمی‌شود)، درجه 2 برای کارهای مهم و درجه 3 با خلوص بیشتر و خواص جوشکاری خوب در کارهای مهم بخصوص استفاده می‌شود. در واقع، عدد بزرگ‌تر بیانگر شرایط بهینه فولادسازی و کاهش عناصر مضر است. فولادهای درجه 3 الزامات سخت گیرانه‌ای در قبال شکست ترد دارند و باید ترکیب شیمیایی و اکسیژن زدایی آن‌ها به نحوی باشد که بتوانند در آزمون ضربه، انرژی ضربه مناسبی طبق استاندارد در دماهای زیر صفر درجه سانتی‌گراد داشته باشند. در فولادهای درجه 2 نیازی به رعایت این الزامات نیست و انرژی ضربه آن‌ها در دمای 20+ درجه سانتی‌گراد اندازه گرفته می‌شود. طبق استاندارد DIN 17100 مقدار عناصر کربن، فسفر، گوگرد و نیتروژن در ترکیب شیمیایی درجه 3 نسبت به درجه 2 کمتر است. این موضوع خواص کاربری فولاد به خصوص خواص مقاومت به ضربه و جوشکاری آن را بهبود می بخشد. عموما از فولاد St37با درجه 2 در صنعت استفاده می‌شود.
ترکیب شیمیایی فولاد St37
ترکیب شیمیایی این فولاد در جدول زیر آمده است، فولادSt37 به دلیل داشتن مقداری از فلزات منگنز و سیلیسم دارای خاصیت ماشین کاری هم هست، که این خاصیت باعث می‌شود که در ساخت قطعات مورد نیاز در صنایع بتوان با استفاده از عملیات‌های حرارتی و ماشین کاری، خواص مکانیکی فولاد را افزایش داد. منگنز موجود در فولاد با گوگرد ترکیب شده و از تشکیل FeS که ترکیب ترد و نامطلوب است جلوگیری می‌کند، ترکیب FeS ترکیبی ترد با نفطه ذوب پایین است که در مرزدانه‌ها تشکیل می‌شود و ممکن است در حین کار سرد یا کار گرم موجب ایجاد ترک شود. هم چنین با ریز کردن فاز پرلیت و ایجاد محلول جامد با فریت استحکام تسلیم فولاد را افزایش می‌دهد.
فولاد یا به اصطلاح پولاد یکی از آلیاژهای آهن با درصد کربن بین 0.025 درصد تا 2 درصد می باشد. تولید فولاد اگرچه در سال های اخیر پیشرفت های چشمگیری کرده است، اما از سابقه ای چند صد ساله در ایران برخوردار است. صنایع آهن آلات یکی از مهم ترین صنایع تاثیرگذار بر رشد و پیشرفت فولاد، نظیر فولاد st37 هستند.
واژه فولاد به هر نوع آلیاژی که عنصر اساسی آن آهن باشد، اطلاق می گردد. مهم ترین ماده آلیاژی موجود در ساختار فولاد، کربن است. البته کربن تنها ماده آلیاژی فولاد نیست، بلکه مواد دیگری نیز با مقادیر مختلف در ساختار یک آلیاژ یافت می شوند.
این آلیاژ پر کاربرد به دلیل وجود آهن به عنوان عنصر اصلی در ساختار خود، خصوصیاتی بسیار شبیه به آهن دارد و همین امر موجب محبوبیت فراوان آن در صنایع گوناگون شده است. فولاد بسیار شکل پذیر بوده و به راحتی گرما را انتقال می دهد. انعطاف پذیری بسیار بالا و استحکام بی نظیر در کنار مقاومت منحصر به فرد فولاد در برابر خوردگی و زنگ زدگی از دیگر ویژگی های این آلیاژ کاربردی است.
مقدار کربن مورد استفاده در ساختار آهن زمینه ایجاد انواع مختلف فولاد را فراهم نموده است. هر یک از فولادهای متنوع دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند، اما یکی از پر اهمیت ترین ویژگی هایی که میان همه آن ها مشترک است، مقاومت بسیار بالا در شرایط و دماهای گوناگون است. همین امر موجب شده است که استفاده از این فلز در زمینه ها و صنایع مختلف بسیار رواج پیدا کند.

آشنایی با مشخصات فولاد st37
امروزه پیشرفت در صنایع گوناگون به خصوص در حوزه ماشین آلات رشد بسیار زیادی داشته و زمینه تولید مواد اولیه مورد نیاز و در نتیجه گسترش فناوری را فراهم نموده است. یکی از مهم ترین مواد اولیه ای که در صنایع مختلف به وفور مورد استفاده قرار می گیرد، فولاد st37 نام دارد.
فولاد st37 که آن را تحت عنوان فولاد نرمه نیز نام گذاری می کنند، یکی از پر کاربردترین انواع فولاد است که در رده فولاد با کربن ملایم قرار می گیرد. این فولاد پله تسلیم معینی داشته و غالباً در ساخت پروفیل های ساختمانی و صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرد.
وجود کربن کم در ساختار فولاد st37، جوش پذیری بسیار مناسبی به آن بخشیده است، همین امر موجب شده است که این فولاد از سایر رقبای خود در این زمینه پیشی بگیرد. جالب است بدانید که بیشتر شدن میزان کربن موجود در فولاد باعث کاهش جوش پذیری می گردد.
استحکام تسلیم فولاد st37 معادل 235MPa و استحکام کششی آن معادل 360-510MPa می باشد. این دو عدد رنج بسیار مناسبی برای انواع مقاطع فولادی همچون تیرآهن، میلگرد، ورق، پروفیل، ناودانی و نبشی هستند. این موارد مهم ترین خصوصیات مکانیکی فولاد st37 می باشند.
فولاد st37 خواص مکانیکی بسیار بالایی دارد. همین ویژگی فولاد st37 موجب افزایش عمر مفید محصولات تولیدی می گردد. به منظور بالا بردن خواص مکانیکی محصولات ساخته شده از فولاد، از عملیات های حرارتی استفاده می شود. فولاد st37 که آن را به طور گسترده در ساخت قطعات گوناگون و ماشینکاری استفاده می کنند، از ترکیب شیمیایی عناصری نظیر منگنز، سیلیسم و کربن تولید می گردد.
کربن دهی یکی از مهم ترین فرآیندهای سخت کاری است که انجام آن، زمینه بهبود خواص مکانیکی فولاد st37 را مهیا می سازد. از جمله این خواص می توان افزایش سختی سطح و بالا رفتن مقاومت در برابر سایش را نام برد. میزان کربن موجود در سطح، طی فرآیندی تحت عنوان کربن دهی که پیش تر به آن اشاره کردیم، بین 0.8 تا 0.9 درصد است. بالا رفتن این میزان از کربن موجب ایجاد بافتی لایه ای در سطح فولاد st37 شده و بدین ترتیب باعث کاهش سختی فولاد، بر خلاف هدف اصلی کربن دهی، می گردد.

یکی دیگر از عملیات هایی که بر روی فولاد st37 انجام می شود، عملیات حرارتی با هدف سخت کاری می باشد. در این روش فولاد st37 را تا رسیدن به دمایی بیشتر از دمای بحرانی حرارت داده و پس از آن برای مدت زمانی تقریبا طولانی آن را در دمایی ثابت حفظ می کنند. در گام بعدی فولاد st37 موجود را با توجه به نوع استفاده از فولاد و یا درصد سختی آن، در محلول آب و روغن و یا آب و نمک مستقر می سازند.

مقدار تنش تسلیم فولاد st37

تنش تسلیم تنشی است که در طی آن ماده تغییر شکل به پلاستیک را آغاز می کند. پیش از رسیدن به تنش تسلیم، در صورتی که بار برداشته شود، رفتار ماده مورد نظر خطی بوده و بازگشتی است. اما پس از رسیدن به این نقطه و عبور از آن، برخی از تغییر شکل ها و تغییر مکان های صورت گرفته دائمی می باشند.
مقدار تنش تسلیم در فولاد st37 برابر 3700 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.