فولاد کم آلیاژ به مدت طولانی است که به دلیل مزایای آن در استحکام بالا ، چقرمگی خوب و هزینه نسبتاً کم در مقایسه با فولادهای آلیاژ بالا ، در صنایعی مانند ساخت ماشین آلات ، ساخت و ساز و خودرو مورد علاقه قرار گرفته است. با این حال ، مانند هر ماده ، بدون محدودیت نیست. درک مضرات فولاد آلیاژ کم برای انتخاب مواد منطقی و جلوگیری از خطرات عملکرد در کاربردهای عملی بسیار مهم است.
اول و مهمتر از همه ، مقاومت در برابر خوردگی ضعیف یک نقطه ضعف برجسته اکثر فولادهای کم آلیاژ است. بر خلاف فولاد ضد زنگ ، که به یک کروم زیاد (معمولاً بیش از 10.5 ٪) متکی است تا یک فیلم اکسید متراکم برای محافظت در برابر خوردگی تشکیل دهد ، فولاد آلیاژ کم حاوی مقدار کمی از عناصر آلیاژ (محتوای کل کمتر از 5 ٪) است و این عناصر عمدتاً برای بهبود خصوصیات مکانیکی به جای مقاومت در برابر خوردگی اضافه می شوند. در محیط های مرطوب ، اسیدی ، قلیایی یا نمک مانند مناطق ساحلی ، گیاهان شیمیایی یا جاده هایی با استفاده از فولاد آلیاژ کم مصرف نمک مکرر ، مستعد زنگ زدگی و خوردگی است. با گذشت زمان ، این نه تنها بر ظهور مواد تأثیر می گذارد بلکه قدرت ساختاری را نیز تضعیف می کند و عمر خدمات اجزا را کوتاه می کند. حتی برخی از فولادهای آلیاژ کم با مقادیر اثری از عناصر مقاوم در برابر خوردگی (مانند مس) فقط می توانند به بهبود مقاومت در برابر خوردگی محدود دست یابند و نمی توانند با فولاد ضد زنگ یا سایر آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی مقایسه شوند.
یکی دیگر از مضرات قابل توجه دیگر در مقایسه با فولاد کربن معمولی هزینه بالاتری است. اگرچه فولاد آلیاژ کم نسبت به فولاد آلیاژ بالا (مانند فولاد ضد زنگ یا فولاد آلیاژ مقاوم در برابر گرما) ارزان تر است ، اما هزینه تولید آن به دلیل افزودن عناصر آلیاژ (مانند کروم ، مولیبدن ، نیکل) و فرآیندهای ذوب تر تصفیه شده بالاتر از فولاد کربن معمولی است. برای برنامه هایی که دارای استحکام کم هستند-مانند براکت های ساختاری ساده یا قطعات غیر باربری-استفاده از فولاد آلیاژ کم ، هزینه های تولید را به طور غیر ضروری افزایش می دهد و باعث می شود فولاد کربن معمولی به یک انتخاب اقتصادی تر تبدیل شود. این اختلاف هزینه در تولید در مقیاس بزرگ مهمتر می شود ، که ممکن است بر کنترل کلی هزینه پروژه ها تأثیر بگذارد.
الزامات جوشکاری و عملیات حرارتی دقیق تر است همچنین یک ضرر است که نمی توان آن را نادیده گرفت. عناصر آلیاژ آلیاژ کم (مانند کروم و مولیبدن) می تواند سخت بودن آن را افزایش دهد ، به این معنی که در صورت عدم استفاده از فرآیند ، مستعد ترک های سرد یا آغوش در منطقه تحت تأثیر گرما است. به عنوان مثال ، اگر پیش گرم شدن کافی نباشد یا خنک کننده خیلی سریع باشد ، ممکن است مفصل جوش داده شده سخت و شکننده شود و باعث کاهش سختی اتصال شود. بنابراین ، در مقایسه با فولاد کربن معمولی ، جوشکاری فولاد آلیاژ کم اغلب به کنترل فرآیند سختگیرانه تر مانند قبل از گرم شدن قبل از جوشکاری ، حفظ دمای همسایگی در هنگام جوشکاری و عملیات حرارتی پس از جوش داده می شود-که باعث افزایش پیچیدگی عملکرد جوشکاری و نیازهای مهارت برای جوشکار می شود. به طور مشابه ، تصفیه حرارتی از فولاد آلیاژ کم (مانند خاموش کردن و خویشتن داری) باید دقیقاً از نظر دما ، زمان نگه داشتن و میزان خنک کننده کنترل شود. هرگونه انحراف ممکن است منجر به بی ثباتی عملکرد مانند قدرت کافی یا شکنندگی بیش از حد شود و باعث افزایش دشواری در کنترل کیفیت شود.
علاوه بر این ، عملکرد محدود با دمای بالا ، کاربرد آن را در محیط های درجه حرارت بالا محدود می کند. بیشتر فولادهای آلیاژ کم برای بهینه سازی خواص مکانیکی در دمای اتاق یا درجه حرارت متوسط طراحی شده اند. هنگامی که در معرض دمای بالا طولانی مدت (مانند بالاتر از 500 درجه) قرار می گیرند ، مقاومت ، مقاومت و مقاومت آنها در برابر اکسیداسیون به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. به عنوان مثال ، در تجهیزات درجه حرارت بالا مانند دیگهای بخار یا توربین های گازی ، فولاد آلیاژ کم نمی تواند با فولادهای آلیاژی بالا مقاوم در برابر گرما (مانند فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر گرما یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل) رقابت کند ، که می تواند در شرایط با درجه حرارت بالا عملکرد پایدار داشته باشد. حتی برخی از فولادهای آلیاژ کم مقاوم در برابر گرما فقط می توانند با محدوده نسبتاً کم درجه حرارت سازگار شوند و نمی توانند نیازهای شرایط کار با درجه حرارت بالا را برآورده کنند.
مقاومت در برابر سایش ضعیف در شرایط خاص یک نقطه ضعف دیگر است. اگرچه برخی از فولادهای آلیاژ کم می توانند با اضافه کردن عناصری مانند منگنز یا وانادیوم ، مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشند ، اما مقاومت در برابر سایش آنها هنوز نسبت به فولادهای مقاوم در برابر آلیاژ بالا (مانند آهن کروم بالا) یا مواد تحت درمان با سطح (مانند فولادهای کربوراسیون یا نیتراید) در محیط های سایش شدید (مانند ماکروینری یا قطعات انتقال سنگین یا سنگین)) پایین تر است. این زندگی خدمات آنها را در برنامه هایی که نیاز به اصطکاک مکرر و تأثیر دارند ، محدود می کند.
باید تأکید کرد که این مضرات فولاد آلیاژ کم مطلق نیستند و از طریق روشهای فنی قابل کاهش هستند. به عنوان مثال ، مقاومت در برابر خوردگی می تواند توسط درمان های سطحی مانند نقاشی ، گالوانیزه یا پوشش بهبود یابد. کیفیت جوشکاری را می توان با بهینه سازی فرایندهای جوشکاری و آموزش جوشکار حرفه ای تضمین کرد. و مقاومت سایش را می توان با استفاده از تیمارهای سخت کننده سطح افزایش داد. با این حال ، این اقدامات بهبود باعث افزایش هزینه های اضافی یا مراحل فرآیند می شود که باید در برابر سناریوهای برنامه واقعی وزن شوند.
به طور خلاصه ، فولاد آلیاژ کم دارای مضراتی مانند مقاومت در برابر خوردگی ضعیف ، هزینه بالاتر از فولاد کربن معمولی ، جوشکاری دقیق و الزامات تصفیه حرارتی ، عملکرد با درجه حرارت بالا و مقاومت کافی در سایش در محیط های خاص است. هنگام انتخاب مواد ، لازم است که این مضرات را در ترکیب با شرایط واقعی کار ، نیازهای عملکرد و بودجه هزینه ها در نظر بگیرید و از کاربرد کور جلوگیری کنید. فقط با درک صحیح از مزایا و مضرات فولاد آلیاژ کم می توان در مناسب ترین زمینه ها برای به حداکثر رساندن ارزش آن استفاده کرد.
