فولادهای IF؛ فولادهایی بدون عناصر بین نشین

فولادهای بدون بین نشینی (Interstitial Free – IF) گروهی از فولادهای کم کربن هستند که به طور خاص برای تولید قطعات بدنه خودرو توسعه یافته اند. این فولادها با داشتن شکل پذیری بسیار بالا، عملکرد بسیار خوبی در فرآیندهای کشش عمیق و شکل دهی پیچیده دارند. میزان کربن در فولادهای IF به طور معمول کمتر از ppm ۳۰ (0.003 درصد وزنی) و نیتروژن کمتر از ppm ۴۰ (0.004 درصد وزنی) است. این سطوح بسیار پایین از عناصر بین نشین، نقش کلیدی در دستیابی به خواص شکل پذیری بالای آلیاژ ایفا می کنند. به دلیل مقدار بسیار کم کربن، استفاده از فرآیند گاززدایی در خلا و پودرهای قالب ریزی ریخته گری مداوم با محتوای کم کربن ، برای حفظ خلوص این فولادها ضروری است. برای حذف باقی مانده کربن و نیتروژن محلول در آلیاژ، به فولاد تیتانیوم و نیوبیوم افزوده می شود تا این عناصر(کربن و نیتروژن) از طریق تشکیل کاربید و نیترید تیتانیوم و نیوبیوم، از فاز فریت خارج شوند. در واقع، این عمل موجب تثبیت فاز فریت می شود. از ویژگی های کلیدی فولادهای IFمی توان به قابلیت شکل پذیری و کشش عمیق بسیار بالای آن ها اشاره کرد. به دلیل حذف اتم های بین نشینی، نابجایی ها در شبکه بلوری به راحتی لغزش می کنند و در نتیجه استحکام تسلیم فولاد کاهش می یابد. این فولادها دارای خواص سطحی بسیار خوب، قابلیت جوشکاری عالی، و پایداری ابعادی در فرآیندهای شکل دهی هستند. برای دستیابی به خواص مکانیکی و شکل پذیری مطلوب در ورق نهایی، تشکیل یک ساختار ریزدانه فریتی همراه با توزیع یکنواخت رسوبات و بافت کریستالی مناسب ضروری است. این امر نیازمند کنترل دقیق پارامترهای فرآیند تولید مانند؛ دمای پیش گرمایش و نورد نهایی در نورد گرم، سرعت خنک کاری پس از نورد، دمای کلاف پیچی، میزان تغییر شکل در نورد سرد و شرایط آنیل است. بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص مورد نظر، فولادهای IF در چند دسته اصلی طبقه بندی می شوند. فولادهای IF ساده، که تنها یکی از عناصر پایدارکننده تیتانیوم یا نیوبیوم را دارند، شکل پذیری مناسبی ارائه می دهند و در قطعات با شکل های پیچیده به کار می روند. فولادهای IF دوپایدار، که شامل هر دو عنصر تیتانیوم و نیوبیم هستند، پایداری بیشتری نسبت به رشد دانه ها داشته و خواص مکانیکی پایدارتری در طی فرآیندهای نورد و آنیل نشان می دهند. در نوع دیگری از این فولادها، با استفاده از رسوب سازی کنترل شده کاربیدها یا نیتریدهای نیوبیوم و تیتانیوم، استحکام تسلیم افزایش یافته و فولادهای IF با استحکام بالا حاصل می شوند، بدون آنکه افت شدیدی در شکل پذیری ایجاد شود. همچنین، افزودن عناصری مانند فسفر (در محدوده ۰.۰۵تا ۰.۱ درصد) به فولادهای IF می تواند منجر به افزایش استحکام کششی و تسلیم شود، که این نوع فولادها نیز در قطعاتی با نیاز به استحکام بالاتر مورد استفاده قرار می گیرند .

 از فولادهای IF به طور گسترده در ساخت قطعات بدنه خودرو مانند سقف، گلگیر، درب، کاپوت و صندوق عقب استفاده می شوند. گریدهای صنعتی رایج مانند DC05 و DC06 به دلیل شکل پذیری بالا برای قطعات پیچیده مناسب اند، در حالی که گریدهایی مانند HX220YD (فولاد IF با استحکام بالا) برای کاربردهایی با نیاز به استحکام بیشتر استفاده می شوند. این گریدها توسط خودروسازانی نظیر Toyota ،Volkswagen و Hyundai به کار گرفته می شوند.