تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد چیست؟ کدام را انتخاب کنیم؟ یکی از وظایف مهم مهندسان، انتخاب مواد مناسب برای کاربرد مد نظر آنها است. انواع مختلفی از فولاد با ویژگی ها و کاربردهای خاص وجود دارند. برخی از آنها برای لوازم آشپزخانه مناسب هستند، برخی برای صنایع خودروسازی یا دریایی، مخازن گاز، خطوط لوله و غیره.
در نظر داشته باشید که یک گرید از فولاد با ترکیب شیمیایی یکسان ممکن است بسته به روش ساخت، کیفیت های متفاوتی داشته باشد. از این رو قصد داریم درباره روش های تولید نورد گرم و نورد سرد بیشتر توضیح دهیم.
نورد چیست؟
نورد نوعی فرایند تغییر شکل فلزات است. در فرایند نورد یک قطعه فلزی (مانند شمش یا تختال) از میان دو غلتک عبور می کند. غلتک های نورد در خلاف جهت یکدیگر حرکت می کنند و قطعه فلزی به سمت خود می کشند و تحت فشار قرار می دهند. در فرایند نورد ضخامت قطعه اولیه کاهش و سطح مقطع آن افزایش می یاید. انواع لوله و اتصالات در صنایع مختلف و شیرآلات صنعتی چیست و آشنایی با انواع ولو میتواند جالب باشد.
فرایند نورد به دو شیوه نورد گرم و نورد سرد اجرا می شود.
نورد گرم چیست؟
در فرایند نورد گرم، قطعه اولیه وارد کوره پیش گرمایش می شود و سپس وارد خط نورد می شود. نورد گرم در دماهای بالاتر از دمای تبلور مجدد ماده انجام می شود. در مورد فولاد، این دما از 900 درجه سانتی گراد بالاتر می رود.
نورد گرم در مقایسه با نورد سرد کاربرد بیشتری دارد، زیرا به نیرو و انرژی کمتری نیاز دارد. از نورد گرم در روش های فرم دهی فشاری مانند اکستروژن، فورجینگ و غیره استفاده می شود.
ماده اولیه نورد گرم معمولاً شمش یا تختال فولادی است. ابتدا شمش تا بالاتر از دمای ذکر شده گرم می شود. سپس راهی مرحله نورد می شود. در طی فرایند نورد پیوسته، شمش فولادی به شکل نهایی مطلوب می رسد: یک ورق فلزی یا پروفیل.
خواص فولاد نورد گرم شده
- از آنجایی که فرایندهای تولید در دمای بالا، بدون تاخیر و در تیراژ بالا انجام می شود، در نتیجه تولید محصولات فولادی نورد گرم بسیار بیشتر از محصولات فولادی نورد سرد است. در نتیجه قیمت محصولات فولادی نورد گرم در بازار پایین تر از نمونه های نورد سرد شده است.
- از آنجایی که فولاد نورد گرم شده در دمای اتاق خنک می شود (فرایند نرماله شدن). ریزساختار فولاد به گونه ای تغییر می کند که منجر به افزایش شکل پذیری و چقرمگی آن می شود. شکل پذیری خاصیتی است که هنگام شکل دهی (مانند خم کردن ورق) اهمیت بالایی دارد. بدین ترتیب قابلیت تغییر شکل و دستیابی به کاربرد مورد نیاز را فراهم می کند.
- در طول فرآیند سرد شدن فولاد، پس از نورد گرم، تنش های داخلی در آن باقی می مانند که موجب تغییر سایز غیر یکنواخت و اعوجاج در ظاهر آن شود. دقت ابعادی محصولات نورد گرم در حدود 2.5% است.
- همچنین سطح فولاد پس از سرد شدن، پوسته پوسته است که ناشی از اکسیداسیون در دمای بالا است.
- برای تشخیص محصولات نورد گرم، کافی است سطح آن را لمس کند. پرداخت ناهموار سطح و عدم وجود لایه روغنی، نشانه اصلی محصولات نورد گرم است.
- همچنین میله های فولادی نورد گرم دارای گوشه ها گرد هستند.
کاربرد محصولات فولادی نورد گرم
محصولات فولادی نورد گرم، زمانی که دقت ابعادی اهمیت بالایی ندارد، انتخاب مناسبی هستند. برخی از کاربردهای رایج فولاد نورد گرم عبارتند از:
- ساختمان سازی
- لوله
- بدنه و اتاقک کامیون
- درب و قفسه ها
- خطوط راه آهن
- بدنه قطار شهری
نورد سرد چیست؟
نورد سرد یکی از روش شکل دهی فلز است که نسبت به نورد گرم مزایای زیادی دارد. برخلاف نورد گرم، نورد سرد در دمایی کمتر از دمای تبلور مجدد فلز رخ می دهد. فرآیند نورد سرد مانند نورد گرم شروع می شود تا بدون نیاز به نیروی زیادی، شمش شکل اولیه خود را از دست بدهد. پس از آن، فلز در دمای اتاق خنک می شود.
سپس در فرایند نورد سرد به ضخامت مورد نظر می رسد. در طول رایند نورد سرد از یک ماده روغنی برای سرد کردن فلز استفاده می شود که نقش روانکار یا لوبریکانت را نیز دارد. با نازک شدن ورق فلزی بین رول های نورد، سرعت آن افزایش می یابد. وجود لایه روغنی منجر به حداقل رساندن سطح تماس و کاهش سایش و تغییر شکل احتمالی می شود. بنابراین فولاد نورد سرد شده با سطح روغنی و صاف آن قابل شناسایی است.
از آنجایی که نورد سرد در دماهای کمتر از دمای تبلور مجدد انجام می شود، پدیده کرنش سختی رخ می دهد. رول های نورد باعث تغییر شکل پلاستیک می شوند. بنابراین، استحکام تسلیم فولاد نورد سرد بیشتر از فولاد نورد گرم است. به عنوان مثال، یک محصول فولادی نورد گرم ممکن است دارای مقاومت تسلیم 235 مگاپاسکال باشد. اما همان محصول فولادی با ترکیب شیمیایی یکسان و نورد سرد شده، دارای مقاومت تسلیم 365 مگاپاسکال باشد.
مزایای اصلی نورد سرد عبارتند از:
- دقت ابعادی بالا
- پرداخت سطح عالی
- استحکام بیشتر
کاربرد نورد سرد
اگرچه فولاد نورد سرد گرانتر از فولاد نورد گرم است، اما مزایای فوق العاده آن باعث شده که کاربردهای متنوعی داشته باشد. برخی از کاربردهای فولاد نورد سر شده عبارتند از:
- مبلمان فلزی
- تجهیزات هوافضا
- ماشین آلات صنعتی
- بخش هایی از ساختمان
- لوازم خانگی
- آبگرمکن
- ظروف فلزی
- تیغه های فن
- تابه و قابلمه
تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد
حال که با فرآیندهای نورد گرم و سرد و خصوصیات هر یک آشنا شدید، بیایید نگاهی به تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد در خصوصیات مکانیکی بیاندازیم.
| خواص مکانیکی | فولاد نورد گرم | فولاد نورد سرد |
| استحکام کششی | 67000 psi | 85000 psi |
| تنش تسلیم | 45000 psi | 70000 psi |
| درصد ازدیاد طول | 36 | 28 |
| کاهش سطح مقطع | 58 | 55 |
| سختی برینل | 137 | 167 |
همانگونه که گفته شد، علاوه بر خواص مکانیکی، تفاوت اصلی فرایند نورد گرم و سرد، دمای آنها است. در حالی در نورد گرم، دمای فرایند بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد است، در صورتی که نورد سرد در دمای اتاق انجام می شود.
در ادامه دیگر تفاوت های فولاد نورد گرم و نورد سرد می پردازیم.
1. ظاهر و کیفیت سطح
لبه ها و سطح فولاد نورد گرم شده معمولا زبر است. زیرا سرد شدن از دماهای بسیار بالا تا دمای اتاق باعث پوسته پوسته شدن سطح فولاد می شود. بنابراین سطح ولاد نورد گرم شده ممکن است نیاز به پرداخت یا سایر فرایندهای سطحی برای ورود به عملیات بعدی داشته باشد.
از سوی دیگر، فولاد نورد سرد از سطح صاف و براقی برخوردار است زیرا در دمای بالا انجام نمی شود. بنابراین ، فولاد نورد سرد شده برای ورود به عملیات بعدی، بدون هیچ گونه فرایند اضافه ای ایده آل است.
- تبلور مجدد
در بررسی تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد، یکی از مهمترین نکات مورد توجه، نقطه تبلور مجدد است. طی نورد سرد، آرایش دانه های قدیمی تغییر می کند. این تغییر در ساختار روی خواص مکانیکی فولاد تاثیر می گذارد. بنابراین برای بهبود خواص فولاد، صنعتگران مرحله نهایی آنیل شدن را اضافه می کنند. فرایند آنیل شامل گرم کردن فولاد به 788-760 درجه سانتی گراد (درست بالاتر از نقطه تبلور مجدد فولاد) است.
سرد کردن فولاد بسیار آهسته اتفاق می افتد. به این ترتیب، فلز می تواند یک ریزساختار یکنواخت با دانه های جدید پیدا می کند.
در مقابل نورد گرم فولاد در دمایی حدود 927 درجه سانتی گراد رخ می دهد، که بالاتر از نقطه تبلور مجدد فولاد است. این شرایط برای شکل دادن آسان به فلز ضروری است.
3. استحکام و سختی فولاد
فرایند نورد سرد، ریزساختاری یکنواخت به فولاد می دهد. این فرایند موجب افزایش استحکام و سختی فلز می شود.
از سوی دیگر، فرایند نورد گرم شامل حرارت دهی شدید و خنک کننده سریع است و از تبلور مجدد دانه ها جلوگیری می کند. بنابراین محصول نورد گرم، استحکام و سختی کمتری از فولاد نورد سرد شده دارد.
4. تنش های داخلی
میزان استحکام و سختی فولاد نشان دهنده تنش های داخلی آن است. بنابراین فولاد نورد سرد با استحکام و سختی بالاتر، تنش های داخلی بیشتری نسبت به فولاد نورد گرم دارد. از این رو تنش زدایی از ساختار فولاد نورد سرد شده، پیش از پردازش آن، برای جلوگیری از اعوجاج محصول نهایی بسیار مهم است.
5. اعوجاج
فولاد نورد گرم شده، پس از سرد شدن سریع، دچار اعوجاج می شود و شکل ذوزنقه ای به خود می گیرد. فولاد نورد سرد شده دارای زوایای کاملا قائمه با گوشه ها و لبه های صاف است. لوله های تهیه شده از ورق نورد سرد نیز سطحی یکنواختی و کاملا صاف دارند.
تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد؟ کدام را انتخاب کنیم؟
انتخاب میان ورق های فولادی نورد گرم و نورد سرد به عوامل مختلفی بستگی دارد. یکی از مهمترین عواملی که باید هنگام تصمیم گیری در نظر گرفته شود، کاربرد محصول نهایی است. فولاد نورد گرم برای اجزای سازه بزرگ که نیاز به دقت ابعادی و زیبایی ندارند، مناسب هستند.
اما اگر نیاز به قطعات کوچکتر، بادوام تر و دقیق تر دارید، فولاد نورد سرد بهترین انتخاب خواهد بود. فولاد نورد سرد دارای استحکام و سختی بیشتری نسبت به فولاد نورد گرم است. بنابراین، استفاده از محصولات نورد سرد برای کاربردهای تحت تنش مناسب تر است.
اگر بودجه پروژه محدود است، باید به سراغ فولاد نورد گرم بروید زیرا بسیار ارزان تر از فولاد نورد سرد است.
