در طی فرآیند آلیاژی ، فلزات ترکیب می شوند تا ساختارهای جدیدی ایجاد کنند که استحکام بالاتر، خوردگی کمتر یا سایر خواص ایجاد می کند. فولاد ضد زنگ نمونه ای از فولاد آلیاژی است که شامل افزودن کروم است. اثرات خاص اضافه شدن چنین عناصر در زیر بیان شده است:

کربن ( (C

مهمترین ماده سازنده فولاد کربن است. استحکام کششی ، سختی پذیری و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد. انعطاف پذیری، چقرمگی و ماشین‌کاری را کاهش می دهد.

قیمت ورق گالوانیزه

کروم (Cr)

کروم به دلیل سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی یکی از محبوب ترین فلزات آلیاژی برای فولاد است. کروم یک فلز خاکستری ، سخت و شکننده با مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و نقطه ذوب 1907 درجه سانتیگراد (3465 درجه فارنهایت) است. کروم در فولاد برای افزایش سختی‌پذیری آلیاژ می شود. میزان کروم بالا از 4 تا 18 درصد باعث مقاومت در برابر خوردگی بالاتر می شود. به عنوان مثال: یکی از آلیاژهای پرکاربرد فولاد ، یعنی فولاد ضد زنگ ، دارای حداقل کروم حداقل 10.5٪ است و باعث می شود در برابر آب ، گرما یا خوردگی، مقاومت بیشتری را دارا باشند.

قیمت ورق سیاه

وانادیوم (V)

این عنصر آلیاژی، استحکام، سختی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر ضربه را افزایش می دهد. این عنصر رشد دانه را به تاخیر می اندازد و دمای کوئنچ را بالاتر می برد. از وانادیوم برای کمک به کنترل اندازه دانه های فولاد استفاده می شود. در واقع اندازه دانه را کوچک نگه می‌دارد، زیرا كاربیدهای وانادیوم كه هنگام اضافه شدن وانادیوم به فولاد تشکیل می شوند مانع از رشد دانه میشوند. این ساختار ریزدانه به افزایش شکل پذیری کمک می کند. در برخی از فولادها ، کاربیدهای تشکیل شده توسط وانادیوم می توانند سختی و استحکام فولاد را افزایش دهند.

فولادهای A3 ، A9 ، O1 و D2 ، آلیاژهای فولادی با مقادیر زیادی وانادیوم هستند. فولادهای تیغه ای مانند M390 و VG 10 نیز مقادیر نسبتاً بالایی وانادیوم دارند.

تنگستن (W)

استحکام ، مقاومت در برابر سایش ، سختی و سفتی را افزایش می دهد. فولادهای دارای تنگستن، قابلیت گرم کاری بسیار زیاد و برش بهتر در دماهای بالا را دارا هستند.

قیمت آهن

منگنز (Mn)

در فولاد آلیاژی، منگنز به طور معمول در ترکیب با گوگرد و فسفر استفاده می شود. منگنز به کاهش شکنندگی کمک می کند و باعث افزایش قابلیت فورجینگ، استحکام کششی و مقاومت در برابر سایش می شود. منگنز با گوگرد واکنش نشان می دهد و در نتیجه سولفید منگنز مانع از تشکیل سولفیدهای آهن می شود. منگنز نیز به دلیل سخت شدن بهتر به منگنز اضافه می شود زیرا منجر به کندتر شدن سرعت کوئنچ کردن در تکنیک های سخت شدن می شود. اکسیژن اضافی را می توان در فولاد مذاب با استفاده از منگنز از بین برد.

نیکل (Ni)

یکی دیگر از عناصر آلیاژی بسیار مهم برای فولادهای ضد زنگ ، نیکل است که به مقدار بیش از 8٪ به استیل حاوی کروم بالا اضافه می شود. نیکل مقاومت ، استحکام در برابر ضربه و چقرمگی را افزایش می دهد و در عین حال مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی را نیز بهبود می بخشد. هنگامی که این آلیاژ در دماهای کم، به مقدار کم اضافه می شود چقرمگی را افزایش می دهد.

زیرکونیوم (Zr)

این عنصر سبب افزایش استحکام و محدودیت در اندازه دانه‌ها میشود. استحکام را می توان در دماهای بسیار پایین (زیر انجماد) افزایش داد. فولادهایی که دارای زیرکونیوم تا حدود 0.1٪ هستند ، دارای اندازه دانه های کوچکتر و مقاومت در برابر شکستگی هستند.

تیتانیوم (Ti)

در حالی که اندازه دانه آستنیتی را محدود می کند ، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را نیز بهبود می بخشد. در محتوای 0.25-0.60 درصد تیتانیوم، کربن با تیتانیوم ترکیب می شود و باعث می شود کروم در مرزهای دانه بماند و در برابر اکسیداسیون مقاومت کند.

گوگرد (S)

اگر گوگرد به مقدار کم به فولاد اضافه شود، باعث بهبود ماشین کاری می شود بدون اینکه باعث شکنندگی فولاد در اثر حرارت شود. با افزودن منگنز شکنندگی حرارتی بیشتر کاهش می یابد به این دلیل که سولفید منگنز دارای نقطه ذوب بالاتری نسبت به سولفید آهن است.

سلنیوم

قابلیت ماشین کاری را افزایش می دهد. افزودن سلنیوم به مقدار کم (0.04-0.08٪) تأثیر قابل توجهی در ماهیت ، مورفولوژی و پراکندگی اجزاء غیر فلزی و بنابراین خواص مکانیکی ، تکنولوژیکی و عملیاتی فولاد سازه دارند.

فسفر

این عنصر اغلب به همراه گوگرد به منظور بهبود ماشینکاری به فولادهای کم آلیاژ اضافه می شود. همچنین باعث افزایش استحکام و افزایش مقاومت در برابر خوردگی می شود. فسفر بیش از 0.4% باعث می شود که جوش شکننده شود و تمایل به ترک افزایش یابد. کشش سطحی فلز مذاب جوش کاهش یافته و کنترل آن دشوار می‌شود.

در طی فرآیند آلیاژی ، فلزات ترکیب می شوند تا ساختارهای جدیدی ایجاد کنند که استحکام بالاتر، خوردگی کمتر یا سایر خواص ایجاد می کند. فولاد ضد زنگ نمونه ای از فولاد آلیاژی است که شامل افزودن کروم است. اثرات خاص اضافه شدن چنین عناصر در زیر بیان شده است:

کربن ( (C

مهمترین ماده سازنده فولاد کربن است. استحکام کششی ، سختی پذیری و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد. انعطاف پذیری، چقرمگی و ماشین‌کاری را کاهش می دهد.

قیمت ورق گالوانیزه

کروم (Cr)

کروم به دلیل سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی یکی از محبوب ترین فلزات آلیاژی برای فولاد است. کروم یک فلز خاکستری ، سخت و شکننده با مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و نقطه ذوب 1907 درجه سانتیگراد (3465 درجه فارنهایت) است. کروم در فولاد برای افزایش سختی‌پذیری آلیاژ می شود. میزان کروم بالا از 4 تا 18 درصد باعث مقاومت در برابر خوردگی بالاتر می شود. به عنوان مثال: یکی از آلیاژهای پرکاربرد فولاد ، یعنی فولاد ضد زنگ ، دارای حداقل کروم حداقل 10.5٪ است و باعث می شود در برابر آب ، گرما یا خوردگی، مقاومت بیشتری را دارا باشند.

قیمت ورق سیاه

وانادیوم (V)

این عنصر آلیاژی، استحکام، سختی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر ضربه را افزایش می دهد. این عنصر رشد دانه را به تاخیر می اندازد و دمای کوئنچ را بالاتر می برد. از وانادیوم برای کمک به کنترل اندازه دانه های فولاد استفاده می شود. در واقع اندازه دانه را کوچک نگه می‌دارد، زیرا كاربیدهای وانادیوم كه هنگام اضافه شدن وانادیوم به فولاد تشکیل می شوند مانع از رشد دانه میشوند. این ساختار ریزدانه به افزایش شکل پذیری کمک می کند. در برخی از فولادها ، کاربیدهای تشکیل شده توسط وانادیوم می توانند سختی و استحکام فولاد را افزایش دهند.

فولادهای A3 ، A9 ، O1 و D2 ، آلیاژهای فولادی با مقادیر زیادی وانادیوم هستند. فولادهای تیغه ای مانند M390 و VG 10 نیز مقادیر نسبتاً بالایی وانادیوم دارند.

تنگستن (W)

استحکام ، مقاومت در برابر سایش ، سختی و سفتی را افزایش می دهد. فولادهای دارای تنگستن، قابلیت گرم کاری بسیار زیاد و برش بهتر در دماهای بالا را دارا هستند.

قیمت آهن

منگنز (Mn)

در فولاد آلیاژی، منگنز به طور معمول در ترکیب با گوگرد و فسفر استفاده می شود. منگنز به کاهش شکنندگی کمک می کند و باعث افزایش قابلیت فورجینگ، استحکام کششی و مقاومت در برابر سایش می شود. منگنز با گوگرد واکنش نشان می دهد و در نتیجه سولفید منگنز مانع از تشکیل سولفیدهای آهن می شود. منگنز نیز به دلیل سخت شدن بهتر به منگنز اضافه می شود زیرا منجر به کندتر شدن سرعت کوئنچ کردن در تکنیک های سخت شدن می شود. اکسیژن اضافی را می توان در فولاد مذاب با استفاده از منگنز از بین برد.

نیکل (Ni)

یکی دیگر از عناصر آلیاژی بسیار مهم برای فولادهای ضد زنگ ، نیکل است که به مقدار بیش از 8٪ به استیل حاوی کروم بالا اضافه می شود. نیکل مقاومت ، استحکام در برابر ضربه و چقرمگی را افزایش می دهد و در عین حال مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی را نیز بهبود می بخشد. هنگامی که این آلیاژ در دماهای کم، به مقدار کم اضافه می شود چقرمگی را افزایش می دهد.

زیرکونیوم (Zr)

این عنصر سبب افزایش استحکام و محدودیت در اندازه دانه‌ها میشود. استحکام را می توان در دماهای بسیار پایین (زیر انجماد) افزایش داد. فولادهایی که دارای زیرکونیوم تا حدود 0.1٪ هستند ، دارای اندازه دانه های کوچکتر و مقاومت در برابر شکستگی هستند.

تیتانیوم (Ti)

در حالی که اندازه دانه آستنیتی را محدود می کند ، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را نیز بهبود می بخشد. در محتوای 0.25-0.60 درصد تیتانیوم، کربن با تیتانیوم ترکیب می شود و باعث می شود کروم در مرزهای دانه بماند و در برابر اکسیداسیون مقاومت کند.

گوگرد (S)

اگر گوگرد به مقدار کم به فولاد اضافه شود، باعث بهبود ماشین کاری می شود بدون اینکه باعث شکنندگی فولاد در اثر حرارت شود. با افزودن منگنز شکنندگی حرارتی بیشتر کاهش می یابد به این دلیل که سولفید منگنز دارای نقطه ذوب بالاتری نسبت به سولفید آهن است.

سلنیوم

قابلیت ماشین کاری را افزایش می دهد. افزودن سلنیوم به مقدار کم (0.04-0.08٪) تأثیر قابل توجهی در ماهیت ، مورفولوژی و پراکندگی اجزاء غیر فلزی و بنابراین خواص مکانیکی ، تکنولوژیکی و عملیاتی فولاد سازه دارند.

فسفر

این عنصر اغلب به همراه گوگرد به منظور بهبود ماشینکاری به فولادهای کم آلیاژ اضافه می شود. همچنین باعث افزایش استحکام و افزایش مقاومت در برابر خوردگی می شود. فسفر بیش از 0.4% باعث می شود که جوش شکننده شود و تمایل به ترک افزایش یابد. کشش سطحی فلز مذاب جوش کاهش یافته و کنترل آن دشوار می‌شود.