فولادهای HSLA

فولادهای HSLA (فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا) گروهی از فولادهای مهندسی هستند که با هدف دستیابی به استحکام بالا همراه با چقرمگی مناسب، قابلیت جوش پذیری و مقاومت مناسب در برابر خوردگی(البته در برخی از گریدها) طراحی شده اند. این فولادها بر خلاف فولادهای ساده کربنی، مقادیر کمی از عناصر آلیاژی ویژه را دارند که بدون افزایش معنادار در هزینه یا وزن، خواص مکانیکی آلیاژ را بهبود می بخشند. توسعه فولادهایHSLA به میانه های قرن بیستم میلادی باز می گردد؛ زمانی که صنعت ساختمان و خودروسازی به دنبال موادی با نسبت استحکام به وزن بالا بودند. در دهه های 60 و ۷۰ میلادی، تولیدکنندگان فولاد به طراحی آلیاژهایی پرداختند که با افزودن مقادیر بسیار کم از عناصری مانند نیوبیوم، وانادیم و تیتانیوم خواصی مانند ریز دانه شدن، رسوب سختی و بهبود خصوصیات کششی به دست آورند. این فولادها به تدریج جایگاه خود را در صنایع پیدا کردند و امروزه به عنوان یکی از گروه های پرمصرف در مهندسی نوین شناخته می شوند. ریزساختار این آلیاژها عموما شامل فریت ریز دانه همراه با فازهای تقویتی مانند پرلیت، بینیت یا رسوبات کاربیدی و نیتریدی است. مقادیر کم کربن(معمولا کمتر از 0.1%) در ترکیب شیمیایی فولادهای HSLA باعث می شود تا در کنار قابلیت جوش پذیری خوب آلیاژ، امکان به دست آوردن ریزساختار مناسب از طریق فرآیندهای ترمومکانیکی نیز فراهم شود. حضور عناصری از جمله نیوبیوم، وانادیوم، تیتانیوم و مولیبدن به شکل گیری رسوبات ریز منجر می شود که علاوه بر تقویت ناشی از تشکیل رسوب، رشد دانه ها در فرآیند نورد را کنترل کرده و به بهبود استحکام تسلیم و چقرمگی یاری می رساند. فولادهایHSLA به دلیل ویژگی های مکانیکی مطلوب، در بسیاری از زمینه های صنعتی جایگزین فولادهای کربنی ساده شده اند. به عنوان مثالهایی از گریدهای پر کاربرد این فولادها می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

آلیاژ ASTM A572 Grade 50 یکی از رایج ترین فولادهای سازه ای است که با استحکام تسلیمی در حدود ۳۴۵ مگاپاسکال، در تولید قاب های فولادی، تیرها، ستون ها و پل های فلزی به کار می رود و تعادلی میان خواص مکانیکی فولاد و قابلیت جوشکاری آن ایجاد می کند. در زمینه انتقال انرژی، API 5L X70 به عنوان آلیاژی با استحکام بالا و چقرمگی مناسب، در لوله های انتقال نفت و گاز به ویژه در شرایط فشار زیاد و محیط های خورنده به کار می رود. در صنایع ماشین سازی و تجهیزات سنگین، ASTM A656 Grade 80 به دلیل استحکام زیاد و قابلیت شکل پذیری مناسب، برای تولید شاسی ماشین های راه سازی، سازه های متحرک و اجزایی که تحت بارهای ضربه ای یا دینامیکی قرار دارند، گزینه ای مناسب محسوب می شود.