فولاد

فولاد یا پولاد (به انگلیسی: Steel) آلیاژی از آهن است که بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ درصد وزن آن کربن است. خواص فولاد به کمک تغییر در درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است.
(MnO + SiO2 ----> MnSiO3(l
برای ساخت فولاد، دو روش عمده وجود دارد. روش اول استفاده از آهن اسفنجی و کوره های قوس الکتریکی برای ذوب آهن اسفنجی و سپس آلیاژسازی است. روش دوم استفاده از آهن خام (آهن تولید شده در فرایند احیای غیرمستقیم) و سوزاندن کربن اضافی آن است. طی این فرایند میزان کربن آهن خام از بازهٔ ۵٫۳ تا ۶ به ۲٫۰ تا ۱٫۵ درصد وزنی کاهش می یابد، سپس عناصر دیگر در آن افزوده می شوند تا ترکیب مورد نظر بدست آید.
استحکام فولاد با «میزان کربن محلول» به شدت افزایش می یابد اما از طرفی این افزایش استحکام باعث کاهش قابلیت جوشکاری و افزایش احتمال شکست ترد می شود. استحکام فولادهای فریتی (فرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکل پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل پذیری با پایدارسازی فاز آستنیت (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چندفازی قابل بهبود است.
آهن معمولاً به صورت سنگ معدنی مانند مگنتیت و هماتیت در پوسته زمین یافت می شود. فولاد را با سوزاندن کربن آهن خام سفید و همجوش کردن آن با کمی کربن و اندازه کردن عنصر های دیگر در آن، به دو روش خمیری کردن و ذوب کردن تولید می کنند.

فولاد (steel)
آلیاژ یا مخلوط آهن و حداکثر۱.۷درصد کربن، و گاه با عناصر دیگری مانند منگنز، فسفر، گوگرد، و سیلیسیم. امریکا، روسیه، اوکراین، و ژاپن بزرگ ترین تولیدکنندگان فولاد جهان اند. فولاد مصارف بی شماری دارد، ازجمله برای کشتی سازی، اتومبیل سازی، ساخت اسکلتِ ساختمان های بلند، و همه نوع ماشین آلات. فولادی را که فقط حاوی مقدار اندکی از فلزات دیگر باشد، فولاد کربنی می نامند. مقاومت فولاد کربنی از آهن خالص بسیار بیشتر است و خواص آن، بسته به ترکیب شیمیایی، تغییر می کند. فولادهای آلیاژی حاوی مقدار بیشتری از فلزات دیگرند. فولادهای کم آلیاژ، کمتر از ۵ درصد عنصر آلیاژی دارند. مقدار عناصر آلیاژی فولادهای پرآلیاژ بیشتر است. فولادهای کم آلیاژِ حاوی حداکثر ۵ درصد سیلیسیم و مقدار نسبتاً اندکی کربن مقاومت الکتریکی بالایی دارند و برای ساخت ترانسفورماتورهای قدرت و هستۀ موتورها یا مولدها به کار می روند. فولاد زنگ نزن از انواع فولاد پرآلیاژ است و دست کم ۱۱ درصد کروم دارد. فولادهایی که حدود ۲۰ درصد تنگستن دارند، بسیار سخت اند و برای ساخت قلم های تندبُر به کار می روند. امروزه تقریباً ۵۰ درصد فولاد جهان از قراضه فرآوری می شود. فولاد را با افزودن مقداری کربن به آهن ورزیده یا با کاهش مقدار کربن چدن حاصل از کورۀ بلند تولید می کنند. مهم ترین فرآیند صنعتی برای تولید فولاد، فرآیند فولادسازی اکسیژنی قلیایی است که در آن، چدن خام مذاب و قراضۀ فولاد را در مخزنی با آستر دیرگداز از جنس آجرهای نسوز قلیایی بارگیری می کنند. سپس، با لوله ای که تا سطح فلز مذاب پایین می رود، اکسیژن خالص را با فشار زیاد به داخل مذاب می دمند. سطح فلز براثر دمش اکسیژن متلاطم می شود و ناخالصی های آن می سوزند. فرآیند اجاق باز فرآیندی قدیمی تر است که در آن، چدن مذاب و سنگ آهک را در مخزنی کم عمق بارگیری می کنند. روی سطح فلز مذاب گاز یا نفت می سوزانند و ناخالصی های آن را اکسید می کنند. فولاد مرغوب را در کورۀ برقی می سازند. جریان الکتریکی شدیدی بین الکترودهای داخل کوره برقرار می شود و مخلوط آهن و فولاد قراضه را ذوب می کند. کیفیت فولاد تولیدی در این کوره را می شود به دقت کنترل کرد، زیرا دمای کوره کاملاً تنظیم می شود و سوخت خارجی مصرف نمی شود که فرآورده های جانبی آن فولاد را آلوده کند. از کوره های برقی برای تصفیۀ فولاد و تولید فولادهای بسیار خالص، مثلاً برای تولید فولاد مصرفی در صنایع پتروشیمی، استفاده می کنند. فولاد مذاب را به صورت شمش ریخته گری و سپس با چکش کاری گرم (آهنگری) یا با نوردکاری به ورق فولادی تبدیل می کنند. روش دیگر، استفاده از فرآیند ریخته گری پیوسته است که در آن، فولاد مذاب را در قالب ته بازی می ریزند که با آب خنک می شود. فولاد به صورت شمش یکپارچه از قالب بیرون کشیده می شود و آن را با طول مناسبِ جابه جا کردن، برای عملیات بعدی، برش می دهند.