فولاد ST37 یا 17100

فولاد ST37 یک فولاد ساختمانی کم‌کربن است که در دسته فولادهای نرمه ساختمانی (Mild Structural Steel) قرار می‌گیرد و در استاندارد DIN 17100 طبقه‌بندی می‌شود. این فولاد به دلیل ساختار فریتی-پرلیتی و ترکیب شیمیایی کنترل‌شده، برای کاربردهای سازه‌ای و مهندسی عمران بهینه‌سازی شده است. فولاد ST37 به عنوان یک فولاد غیر آلیاژی، در پروژه‌های مهندسی سازه و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و عمدتاً برای تولید اجزای باربر و ساختارهای فلزی که به ترکیبی از شکل‌پذیری، استحکام مناسب و خواص مکانیکی پایدار نیاز دارند، به‌کار می‌رود. این فولاد به دلیل فرایندهای تولید استاندارد و یکنواخت، به یکی از گزینه‌های اصلی در طراحی سازه‌های فلزی و صنعتی تبدیل شده است.

ترکیبات شیمیایی فولاد ST37

ترکیب شیمیایی فولاد ST37 بر اساس استاندارد DIN 17100 به‌طور معمول شامل موارد زیر است:

• کربن (C): حداکثر 0.17%
• سیلیسیم (Si): حداکثر 0.35%
• منگنز (Mn): حداکثر 1.40%
• فسفر (P): حداکثر 0.045%
• گوگرد (S): حداکثر 0.045%

این ترکیب شیمیایی به فولاد ST37 خواص متعادل و مناسبی برای استفاده در صنایع ساختمانی، سازه‌های فلزی و پروژه‌های عمرانی می‌بخشد، به‌طوری‌که توانایی تحمل بارهای استاتیک و دینامیک را بدون پیچیدگی‌های بیشتر آلیاژی فراهم می‌کند.

نقطه ذوب و جوش فولاد ST37

نقطه ذوب فولاد ST37 به دلیل ترکیب شیمیایی ساده و کم‌کربن، معمولاً در محدوده 1420 تا 1460 درجه سانتی‌گراد قرار دارد. این محدوده نقطه ذوب به دلیل وجود عناصر آلیاژی جزئی مانند منگنز و سیلیسیم ممکن است به‌صورت جزئی تغییر کند.

در مورد نقطه جوش، فولادها از جمله ST37 به دلیل تجزیه شیمیایی قبل از رسیدن به دمای جوش، عملاً نقطه جوش مشخصی ندارند. در دماهای بسیار بالا (بیش از 3000 درجه سانتی‌گراد)، عناصر تشکیل‌دهنده فولاد به گازهای مختلف تجزیه می‌شوند. این امر به دلیل ماهیت فلزات و ترکیبات آلیاژی آن است که تحت دماهای فوق‌العاده بالا، پایداری ساختار خود را از دست می‌دهند و به فاز گازی تبدیل می‌شوند.

خواص مکانیکی فولاد ST37

خواص مکانیکی فولاد ST37 بر اساس ترکیب شیمیایی و ساختار متالورژیکی آن مشخص می‌شود و برای کاربردهای سازه‌ای با استحکام متوسط و شکل‌پذیری بالا طراحی شده است. خواص مکانیکی این فولاد به شرح زیر است:

• استحکام کششی نهایی فولاد ST37 در محدوده 360 تا 510 مگاپاسکال (MPa) قرار دارد. این استحکام نشان‌دهنده حداکثر نیرویی است که فولاد می‌تواند قبل از شکست تحمل کند. استحکام کششی نهایی بیانگر توانایی فولاد در مقاومت در برابر نیروهای کششی است، که این ویژگی آن را برای استفاده در سازه‌های ساختمانی و صنعتی، به‌ویژه جایی که نیاز به مقاومت در برابر تنش‌های بالا است، ایده‌آل می‌کند.
• استحکام تسلیم فولاد ST37 حدود 235 مگاپاسکال (MPa) است. این استحکام نشان‌دهنده حدی است که فولاد پس از آن وارد فاز تغییر شکل پلاستیک شده و بدون بازگشت به شکل اولیه خود تغییر شکل می‌دهد. استحکام تسلیم پایین‌تر فولاد ST37 نسبت به فولادهای آلیاژی، آن را برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بیشتری دارند، مناسب می‌سازد، به‌ویژه در سازه‌هایی که تحمل بارهای استاتیکی مطرح است.
• ازدیاد طول نسبی فولاد ST37 در محدوده 20-25٪ قرار دارد. این پارامتر نشان‌دهنده میزان کشش یا تغییر شکل پلاستیکی است که فولاد می‌تواند قبل از شکست تحمل کند. ازدیاد طول بالا به فولاد ST37 قابلیت انعطاف‌پذیری بالایی می‌بخشد و این خاصیت برای فرآیندهای تغییر شکل سرد، مثل نورد و جوشکاری، بسیار حیاتی است.
• مدول الاستیسیته فولاد ST37 حدود 210 گیگاپاسکال (GPa) است. این پارامتر نشان‌دهنده میزان سختی و سفتی فولاد و مقاومت آن در برابر تغییر شکل الاستیک است. مدول الاستیسیته بالا باعث می‌شود که فولاد ST37 در سازه‌هایی که تحت بارهای الاستیکی قرار دارند، از پایداری و استحکام بالایی برخوردار باشد، و آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای سازه‌های تحت بارهای استاتیک و دینامیک تبدیل می‌کند.
• چقرمگی فولاد ST37 به دلیل ساختار فریتی-پرلیتی خود چقرمگی قابل توجهی دارد. چقرمگی به معنای توانایی ماده در جذب انرژی قبل از شکست است، و این ویژگی باعث می‌شود که فولاد ST37 در برابر ضربه و بارهای دینامیکی مقاوم باشد. این خاصیت به‌ویژه در کاربردهای صنعتی و سازه‌ای که تحمل بارهای ناگهانی و تغییرات فشار مدنظر است، اهمیت دارد.
• سختی فولاد ST37 در محدوده 120 تا 160 برینل (HB) قرار دارد. این سطح سختی نشان‌دهنده مقاومت فولاد در برابر سایش و تغییر شکل سطحی است. اگرچه فولاد ST37 به دلیل سختی متوسط خود، قابلیت ماشین‌کاری و جوشکاری خوبی دارد، اما همچنان در کاربردهایی که نیاز به مقاومت به سایش متوسط تا بالا دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• مقاومت در برابر خستگی فولاد ST37 به‌طور کلی دارای مقاومت متوسط در برابر خستگی است. این پارامتر به معنای توانایی فولاد در تحمل بارهی متناوب یا چرخه‌ای بدون وقوع شکست است. مقاومت به خستگی، آن را برای استفاده در سازه‌هایی که در معرض بارهای متناوب قرار دارند، مانند پل‌ها و سازه‌های صنعتی، مناسب می‌سازد.

استانداردهای فولاد ST37 یا 17100

استانداردهای فولاد ST37 در بسیاری از کشورهای مختلف توسط سازمان‌های استانداردسازی تعریف شده‌اند. این استانداردها برای تضمین خواص مکانیکی، ترکیب شیمیایی و کیفیت تولید فولاد تعیین می‌شوند. در زیر به برخی از مهم‌ترین استانداردهای مربوط به فولاد ST37 عبارتند از:

• استاندارد DIN 17100
• ST37-2: این استاندارد توسط سازمان استاندارد آلمان (DIN) تعریف شده است و یکی از معروف‌ترین استانداردها برای فولاد ST37 محسوب می‌شود. در این استاندارد، خواص مکانیکی مانند استحکام کششی و تسلیم، همراه با ترکیب شیمیایی کنترل می‌شوند.
• استاندارد EN 10025
• S235JR: در استاندارد اروپایی EN 10025، معادل فولاد ST37، فولاد S235JR است. این استاندارد برای ورق‌ها و پروفیل‌های فولادی در سازه‌های فلزی و ساختمانی استفاده می‌شود و خواص مشابهی با فولاد ST37 دارد.
• استاندارد ISO 630
• Fe360A: این استاندارد بین‌المللی به خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی فولاد ST37 با نام Fe360A اشاره دارد. این استاندارد توسط سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) تعریف شده و در بسیاری از کشورها به‌کار می‌رود.
• استاندارد GOST 380
• St3sp/St3ps: در استاندارد روسی GOST 380، فولاد ST37 با نام St3sp یا St3ps تعریف شده است. این استاندارد برای تعیین ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی فولادهای ساختمانی به کار می‌رود.
• استاندارد JIS G3101
• SS400: در استاندارد ژاپنی JIS، فولاد ST37 با کد SS400 شناخته می‌شود. این استاندارد برای ورق‌ها و پروفیل‌های فولادی که در سازه‌های ساختمانی و صنعتی استفاده می‌شوند، به‌کار می‌رود.
• استاندارد ASTM A36
• فولاد ST37 در استاندارد آمریکایی ASTM با کد A36 شناخته می‌شود. این استاندارد برای فولادهای کربنی ساختمانی و صنعتی استفاده می‌شود و مشخصات مربوط به ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی فولاد را تعیین می‌کند.

این استانداردها تضمین می‌کنند که فولاد ST37 با کیفیت مشخص و خواص مکانیکی مناسب در پروژه‌های مختلف صنعتی و ساختمانی به‌کار رود. بسته به نیاز پروژه، می‌توان از استانداردهای مختلف استفاده کرد، اما به‌طور کلی همه آن‌ها خواص مشابهی را برای فولاد ST37 تعریف می‌کنند.

فولاد ST37 یا 17100 چه کاربردهایی دارد؟

فولاد ST37 یا 17100 به دلیل ترکیب شیمیایی ساده و خواص مکانیکی قابل‌توجه، یکی از پرکاربردترین فولادهای ساختمانی و صنعتی است. این فولاد در بسیاری از صنایع به دلیل استحکام متوسط، شکل‌پذیری بالا، و قابلیت جوش‌پذیری عالی، جایگاه ویژه‌ای دارد. برخی از کاربردهای تخصصی فولاد ST37 عبارتند از:

1. سازه‌های فلزی و عمرانی:
   فولاد ST37 به دلیل استحکام کششی مناسب و چقرمگی قابل‌قبول، در ساخت انواع سازه‌های فلزی نظیر اسکلت‌های فلزی ساختمان‌ها، پل‌ها، سوله‌ها، و برج‌های انتقال نیرو استفاده می‌شود. همچنین در پروژه‌های زیرساختی مانند ساخت فونداسیون‌ها و ستون‌های فلزی که نیاز به تحمل بارهای استاتیکی و دینامیکی دارند، از این فولاد بهره گرفته می‌شود.
2. ساخت نوار نقاله:
3. این فولاد به‌طور گسترده در ساخت شاسی‌ها و اسکلت کانویرها به کار می‌رود. به دلیل استحکام و قابلیت جوش‌پذیری، فولاد ST37 در صنایع معدنی، حمل مواد، و تولید محصولات مختلف که نیاز به سیستم‌های نوار نقاله مقاوم و قابل اعتماد دارند، استفاده می‌شود. رولیک‌ها که در سیستم‌های نوار نقاله برای حمل مواد استفاده می‌شوند، معمولاً از این فولاد تولید می‌شوند تا بتوانند فشار و سایش مداوم را تحمل کنند.
4. میکسرهای صنعتی:
   فولاد ST37 در ساخت بدنه و قطعات مکانیکی میکسرهای صنعتی استفاده می‌شود. میکسرهای صنعتی که برای صنایع مختلف از جمله سیمان، مواد غذایی و پتروشیمی به کار می‌روند، نیاز به موادی دارند که بتوانند فشارهای بالا و شرایط سخت کاری را تحمل کنند. فولاد ST37 به دلیل استحکام و مقاومت به سایش، انتخاب مناسبی برای این تجهیزات است.
5. لوله‌سازی و پروفیل‌های فلزی:
   این فولاد به‌طور گسترده در تولید لوله‌های فلزی برای انتقال سیالات تحت فشار کم و گازها به‌کار می‌رود. در صنایعی مانند آب و فاضلاب، نفت و گاز، و خطوط انتقال، فولاد ST37 به دلیل جوش‌پذیری بالا و مقاومت به خوردگی نسبی، گزینه‌ای ایده‌آل است. همچنین در تولید پروفیل‌های فولادی برای ساختارهای سبک و سنگین در صنایع ساختمانی و مکانیکی استفاده می‌شود.
6. ماشین‌سازی و قطعات صنعتی:
   فولاد ST37 در تولید انواع قطعات صنعتی مانند شاسی‌ها، اتصالات مکانیکی، پیچ‌ها، و مهره‌ها به کار می‌رود. به دلیل چکش‌خواری بالا و سختی متوسط، این فولاد در ماشین‌کاری و تولید قطعات دقیق به خوبی عمل می‌کند. صنایع تولید ماشین‌آلات سنگین و ابزارهای صنعتی که نیاز به تحمل بارهای متناوب و ضربه‌ای دارند، از این فولاد بهره می‌برند.
7. سازه‌های حمل‌ونقل:
   در تولید شاسی و بدنه وسایل نقلیه سنگین مانند تریلرها، کامیون‌ها و تجهیزات حمل‌ونقل ریلی، فولاد ST37 به دلیل توانایی تحمل فشارهای مکانیکی و قابلیت جوش‌پذیری بالا، به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فولاد در ساخت قطعات خودروهای صنعتی و راه‌آهن نیز کاربرد دارد.
8. مخازن و تجهیزات تحت فشار کم:
   فولاد ST37 در ساخت مخازن کم‌فشار و تجهیزات ذخیره‌سازی مایعات و گازهای کم‌فشار به دلیل استحکام تسلیم مناسب و مقاومت در برابر تغییرات دمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مخازن در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و کشاورزی کاربرد دارند.
9. پل‌سازی و زیرساخت‌های راه‌آهن:
   فولاد ST37 به دلیل چقرمگی و استحکام مناسب در پروژه‌های زیرساختی مانند پل‌سازی و سازه‌های راه‌آهن استفاده می‌شود. این فولاد در بخش‌های تحمل بار و قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر بارهای دینامیکی دارند، به‌خوبی عمل می‌کند و در بسیاری از پروژه‌های زیربنایی به‌کار می‌رود.
10. تجهیزات کشاورزی و ماشین‌آلات مزرعه‌ای:
    به دلیل مقاومت مکانیکی و قابلیت ماشین‌کاری مناسب، فولاد ST37 در تولید تجهیزات و ماشین‌آلات کشاورزی مانند تراکتورها، کمباین‌ها و ابزارهای مکانیکی مورد استفاده در کشاورزی استفاده می‌شود. این فولاد در ساخت قطعاتی که تحت تنش‌های متناوب و شرایط کاری سخت قرار دارند، عملکرد خوبی دارد.
11. ساخت قطعات جوشی و مونتاژ شده:
    فولاد ST37 به دلیل جوش‌پذیری بالا در ساخت قطعات جوشی مانند قاب‌های فلزی، اتصالات سازه‌ای، و قطعات پیش‌ساخته که به جوش‌های قوی نیاز دارند، استفاده می‌شود. قابلیت حفظ خواص مکانیکی پس از جوشکاری، این فولاد را برای سازه‌های جوش‌محور بسیار مناسب می‌سازد.
12. صنایع عمومی و تولید ابزارهای صنعتی:
    فولاد ST37 در تولید ابزارهای دستی و قطعات عمومی صنعتی که نیاز به استحکام مکانیکی مناسب دارند، کاربرد دارد. به دلیل قابلیت ماشین‌کاری بالا، این فولاد در تولید قطعاتی که به مقاومت به خوردگی یا سایش بالا نیاز ندارند، مانند قاب‌ها، اتصالات، و ابزارهای عمومی استفاده می‌شود.

میزان رسانایی فولاد ST37 چقدر است؟

میزان رسانایی الکتریکی فولاد ST37 به دلیل ترکیب شیمیایی و ساختار متالورژیکی آن، نسبتاً پایین است. فولادها به‌طور کلی به عنوان مواد نیمه‌رسانا در نظر گرفته می‌شوند و رسانایی الکتریکی آن‌ها به دلیل حضور عناصر آلیاژی و ساختار کریستالی آهن کاهش می‌یابد.

به طور میانگین، رسانایی الکتریکی فولاد ST37 حدود 10^6 زیمنس بر متر (S/m) است. در مقایسه با فلزات رسانای بسیار بالا مانند مس (با رسانایی حدود 5.8 × 10^7 S/m) و آلومینیوم (با رسانایی حدود 3.5 × 10^7 S/m)، فولاد ST37 رسانایی بسیار پایین‌تری دارد.

این رسانایی پایین فولاد ST37 آن را برای کاربردهای الکتریکی نامناسب می‌کند، اما به دلیل ویژگی‌های مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی، در کاربردهای سازه‌ای و صنعتی که نیاز به انتقال جریان الکتریکی نیست، بسیار مناسب است.

فرایند گام به گام تولید فولاد ST37

فرآیند تولید فولاد ST37 یک فرآیند پیچیده و چند مرحله‌ای است که با هدف دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب و ترکیب شیمیایی مشخص انجام می‌شود. این فرآیند شامل مراحل دقیق و تخصصی است که تحت کنترل‌های سخت‌گیرانه متالورژیکی قرار دارند. هر مرحله از تولید بر کیفیت و ویژگی‌های نهایی فولاد تأثیرگذار است. مراحل اصلی به شرح زیر است:

1. استخراج و آماده‌سازی مواد اولیه

فرآیند تولید فولاد ST37 با استخراج سنگ آهن از معادن و آماده‌سازی آن برای ورود به فرآیند ذوب آغاز می‌شود. سنگ آهن، به‌همراه کک (به‌عنوان سوخت) و آهک (به‌عنوان روان‌ساز و برای حذف ناخالصی‌ها) به کوره بلند وارد می‌شود. مواد اولیه به‌طور دقیق از لحاظ شیمیایی و فیزیکی بررسی می‌شوند تا خواص نهایی فولاد کنترل شود.

2. کوره بلند

در این مرحله، سنگ آهن به‌همراه کک و آهک در دمایی بالاتر از 1500 درجه سانتی‌گراد در کوره بلند ذوب می‌شوند. در اثر این فرآیند، آهن خام با درصد بالایی از کربن تولید می‌شود. آهن خام مذاب حاصل، حاوی حدود 4-5 درصد کربن است که در مراحل بعدی باید کربن آن کاهش یابد تا به فولاد تبدیل شود. همچنین در این مرحله، بخش عمده‌ای از ناخالصی‌ها مانند سیلیکا و آلومینا از طریق سرباره از فرآیند جدا می‌شوند.

3. تبدیل چدن به فولاد

چدن مذاب تولید شده از کوره بلند به کوره اکسیژنی (BOF) منتقل می‌شود. در این مرحله، با دمیدن اکسیژن خالص با سرعت بالا به داخل مذاب، میزان کربن موجود در چدن کاهش می‌یابد و فولاد کم‌کربن تولید می‌شود. این فرآیند با کنترل دقیق میزان اکسیژن و زمان دمیدن انجام می‌شود تا مقدار کربن به زیر 0.17٪ برسد. فولاد ST37 در این مرحله شکل می‌گیرد و ترکیب شیمیایی آن به دقت تنظیم می‌شود.

4. تصفیه و آلیاژسازی ثانویه

پس از تبدیل چدن به فولاد، مرحله تصفیه ثانویه در کوره‌های پاتیلی (Ladle Furnace) انجام می‌شود. در این مرحله، افزودن عناصر آلیاژی مانند منگنز و سیلیسیم، به‌منظور بهبود خواص مکانیکی و کنترل دقیق ترکیب شیمیایی، انجام می‌گیرد. همچنین، ناخالصی‌هایی مانند گوگرد و فسفر که می‌توانند خواص فولاد را تضعیف کنند، در این مرحله حذف می‌شوند. این فرآیند به تولید فولاد با خواص شیمیایی یکنواخت و کنترل‌شده کمک می‌کند.

5. ریخته‌گری مداوم

فولاد مذاب پس از اصلاح ترکیب شیمیایی وارد مرحله ریخته‌گری مداوم می‌شود. در این فرآیند، فولاد مذاب در قالب‌های خنک‌کننده مسی به صورت پیوسته ریخته می‌شود و با سرعت کنترل شده به شکل‌های جامد مانند بیلت، اسلب یا بلوم تبدیل می‌شود. این مرحله، فولاد را از فاز مایع به فاز جامد منتقل می‌کند و شکل اولیه محصولات نیمه‌تمام را فراهم می‌کند.

6. نورد گرم

در مرحله نورد گرم، محصولات نیمه‌تمام (مانند بیلت‌ها یا اسلب‌ها) به دمایی بین 1100 تا 1250 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند و از میان غلتک‌های سنگین عبور داده می‌شوند تا به ضخامت و ابعاد مطلوب برسند. این فرآیند نه‌تنها موجب کاهش ضخامت محصولات می‌شود، بلکه ساختار کریستالی فولاد را بهبود می‌بخشد و خواص مکانیکی آن را بهبود می‌دهد. فرآیند نورد گرم باعث افزایش شکل‌پذیری و بهبود استحکام فولاد ST37 می‌شود.

7. خنک‌سازی کنترل‌شده یا کوئنچ کردن

پس از نورد گرم، فولاد باید به‌صورت کنترل‌شده خنک (کوئنچ کردن) شود تا از ایجاد ترک‌های حرارتی و بهبود خواص مکانیکی جلوگیری شود. در این مرحله، فولاد به دقت خنک می‌شود تا ساختار میکروسکوپی مناسب (فازهای فریتی و پرلیتی) حاصل شود. خنک‌سازی باید به گونه‌ای انجام شود که تنش‌های حرارتی در فولاد به حداقل برسند.

8. برش و عملیات پایانی

پس از خنک شدن، محصولات فولادی وارد مرحله برش و عملیات پایانی می‌شوند. در این مرحله، فولاد به طول و ابعاد نهایی برش داده می‌شود و عملیات‌هایی مانند صیقل‌دهی یا تمیزکاری سطحی انجام می‌شود. این مرحله برای اطمینان از کیفیت نهایی محصولات و آماده‌سازی آن‌ها برای عرضه به بازار است.

9. بازرسی و کنترل کیفیت

محصولات نهایی فولاد ST37 تحت آزمایش‌های مکانیکی و شیمیایی قرار می‌گیرند تا از تطابق آن‌ها با استانداردهای مشخص اطمینان حاصل شود. آزمایش‌های مکانیکی شامل تست‌های کشش، سختی، چقرمگی و ضربه است. همچنین ترکیب شیمیایی محصول نهایی نیز برای تطابق با استانداردها بررسی می‌شود.

10. بسته‌بندی و حمل‌ونقل

پس از بازرسی و تأیید کیفیت، محصولات نهایی بسته‌بندی می‌شوند و به مشتریان ارسال می‌گردند. محصولات می‌توانند شامل ورق‌های فولادی، پروفیل‌ها، لوله‌های فولادی و دیگر مقاطع فولادی باشند که برای استفاده در صنایع مختلف آماده می‌شوند.

این فرآیند گام‌به‌گام تولید فولاد ST37 تحت نظارت‌های دقیق مهندسی و متالورژیکی انجام می‌شود تا از تولید محصولی با خواص مکانیکی و شیمیایی مطلوب، برای کاربردهای سازه‌ای و صنعتی، اطمینان حاصل شود.