فولاد تریپ چیست

فولاد تریپ TRIP یکی از انواع فولادهای کم آلیاژ شناخته شده که اصلی ترین مشخصه آن مربوط به چقرمگی و مقاومت مکانیکی مناسب است. از این فولاد در صنعت خودروسازی به وفور استفاده می شود و این موضوع به سبب قابلیت شکل پذیری و فرم پذیری بسیار بالا می باشد. البته لازم به ذکر است این فولاد علاوه بر ویژگی های ذکر شده به بهینه شدن ارگونومی خودروها نیز کمک می کند. ارگونومی در واقع یک کلمه یونانی بوده و به معنای قانون کار می باشد. در صورت بهبود این ویژگی، انطباق بیشتری میان بدن انسان با ابزارها و وسایل مورد استفاده برای آن ها مانند صندلی های اتومبیل برقرار می شود؛ به همین دلیل از فولاد تریپ در صنعت خودروسازی استفاده می کنند.

معرفی فولاد تریپ (TRIP)

همان طور که ذکر شد، فولاد تریپ نوعی قطعه کم آلیاژ به شمار می آید که کلمه کامل آن شاملTransformation Induced Plasticity به معنای مومسانی تبدیلی یا استحاله ای می باشد. اصلی ترین خاصیت مکانیکی این فلز نیز می توان به چقرمگی بالای آن اشاره کرد. از سوی دیگر تولید این قطعات، به وسیله دفرمه کردن یا از شکل افتادن فولاد کم آلیاژ در زمان حرارت دهی، انجام می گیرد. به صورت کلی دفرمه شدن فلزات به دو علت اصلی اتفاق می افتد. این دو علت مربوط به تنش و تغییر شکل هستند که در ساخت فولاد تریپ از تغییر شکل پلاستیکی فولاد در فاز آستنیتی صورت می گیرد.س

فولادهایی که تا دمای 728 درجه سانتی گراد از یک ساختار یا شبکه مکعبی با مرکز پر و در زمان تغییر شکل برخوردار می باشند (body-centered cubic BCC))، با بیشتر شدن دما در حدود 912 درجه سانتی گراد به تغییر شکل و ساختار می شوند و شکل آن ها به شبکه مکعبی کاملاً پر face-centered cubic FCC) ) تبدیل می گردند. معمولاً شکل نهایی این فولادها به علت تحمل دمای بالا سطحی زبر و کدر می شود؛ از این رو در خرید آهن آلات باید بیشتر خواص نهایی محصول برای شما اهمیت داشته باشد. در واقع در طول این فرآیند تولید که با تغییرات دما شکل می گیرد، فولاد از فاز فریت، وارد فاز آستنیت شده و طی تغییر شکل پلاستیکی، به مارتنزیت می رسد.

فولاد تریپ نیز اندکی مارتنزیت داشته و سایر ساختار آن شامل چند فاز بینیت، فریت و مقداری آستنیت می باشد. از سوی دیگر عنصر سیلیسیم در ترکیبات این فولاد کم آلیاژ وجود دارد که سبب ایجاد 5 درصد آستنیت می گردد که البته در فاز اولیه فریت حذف می شود. همچنین عنصر سیلیسیم نیز سبب جلوگیری از رسوب کردن سمنتیت در روند تشکیل بنیتیت می گردد؛ به همین علت مقداری آستنیت در فولاد تریپ وجود دارد که در زمان فرم دهی سبب استحاله مارتنزیتی شده و ناپایداری پلاستیک نیز دیرتر اتفاق می افتد. همین تأخیر سبب ایجاد این قطعات فولادی کم آلیاژ می گردند.

اثر گذاری کربن بر فولاد تریپ

به طور کلی فولاد تریپ با وجود این که از جمله محصولات کم آلیاژ می باشد، اما میزان کربن آن بیشتر است. وجود عنصر آلیاژی کربن در خرید تختال سبب ایجاد یک سختی بالا در قطعات فولادی می گردد که با فولادهای دو فازی می توان آن ها را مثال زد. جالب است بدانید هر چه میزان عناصری مانند آلومینیم و سیلیسیم در فولاد تریپ بیشتر باشد، روند تشکیل شدن فریت و بینیت زودتر انجام می گیرد، اما هر چه این موارد علاوه بر کربن افزایش یابند، میزان آسیتنیت باقی مانده در زیر ساختار نیز افزایش می یابد. در واقع کربن سبب تثبیت فاز آسیتنیت باقی مانده خواهد شد. همچنین اگر میزان آن متغیر باشد، کنترل تنش در هنگام شروع دگرگونی آستنیت به مارتنزیت افزایش می یابد.

اثر تریپ 

در مورد اثر تریپ باید گفت یک تشکیل خاص از فاز مازتنزیت بوده که به وسیله فرآیند فرمینگ به وجود می آید. لازم به ذکر است در زمان تشکیل مارتنزیت باید علت آن را بررسی کرد؛ زیرا یا به واسطه استرس یا تنش بالا یا به واسطه تغییر شکل می باشد. در حقیقت فولاد تریپ بر اساس تغییر شکل تولید می شود.

اثر تغییر شکل نیز فقط برای فرم دهی ورق های سرد انجام می گیرد؛ زیرا  ورق سیاه به خصوص در گریدهای صنعتی قابلیت فرم پذیری بسیار کمی دارد؛ به همین دلیل است که در ساخت تجهیزات صنعتی و سازه های فلزی سنگین، خرید ورق ST52 پیشنهاد می شود. این گرید از جمله مهم ترین آلیاژهای محصولات گرم به شمار می آید و قابلیت تحمل وزن بالایی را در عین داشتن وزن سبک به خود اختصاص داده است.

کاربرد فولاد تریپ

از فولادهای تریپ که از جمله فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا به شمار می آید در مصارف دریایی برای تجهیزات و تعمیرات کشتی سازی، خودروسازی، قطعات پیچیده و سخت صنعتی و صنایع ریلی استفاده می کنند. علت استفاده از آن در این صنایع به سبب داشتن ویژگی های منحصر به فرد آن است. از جمله این ویژگی ها می توان به ظرفیت بالا برای جذب انرژی، استحکام خستگی، مقاومت و چقرمگی بالا اشاره کرد. به طور مثال در صنعت خودروسازی برای ساخت قطعات ایمنی و ساختاری خودرو مانند رکاب ‌ها و تقویت ‌کننده‌ های سپر، تیرهای طولی و قطعات متقاطع از فولاد تریپ استفاده می کنند.

علت استفاده از فولاد تریپ در خودروسازی

به طور کلی گزارشات و آمارهای مختلف حاصل از شرکت نیپون استیل در ژاپن منتشر شده است که به دهه 80 باز می گردد. بر اساس این تحقیقات، شرکت های خودروسازی زمانی مجاب به استفاده از فولاد تریپ در ساخت اتومبیل های خود شدند که میزان سرعت و شتاب خودروها را بدون ایجاد هیچ تغییری در سوخت افزایش داد. سایر دلایل استفاده از این قطعات نیز به شرح زیر هستند:

• خاصیت تغییر شکل و فرم دهی بالا که سبب بهینه شدن ارگونومی خودروها خواهد شد. ارگونومی سبب بهبود سازگاری قطعات و ابزارآلات با بدن انسان و در نتیجه راحت تر بودن او خواهد شد.
• از سوی دیگر قابلیت خمکاری این فلزات سبب شده تا این فولاد وزن بسیار کمتری در مقایسه با سایر آلیاژهای فولادی داشته باشد و از این رو سبب کاهش وزن خودرو نهایی شود. این موضوع بر کاهش مصرف سوخت نیز اثرگذار است.
• در نهایت باید گفت خودروها در زمان ایجاد حوادث و تصادفات انرژی بالایی را جذب می کنند؛ از این رو سختی بالا در فولاد تریپ نوعی مزیت به خصوص در جذب انرژی (داشبورد خودروها) به شمار می آید.

انواع فولاد تریپ

به صورت کلی فولاد تریپ انواع مختلفی دارد، اما از پرکاربرد ترین آن ها می توان به آلیاژهای زیر اشاره کرد:

 Steel TRIP 450/800: این فولاد مطابق با استاندارد EN که مربوط به کشور اروپا می باشد، تولید می شود و درصد شکستگی آن پس از شکل پذیری و کشش به وسیله نمونه ای از طول اولیه 80 میلی متر است.

 Steel TRIP 400/700: این فولاد تریپ مطابق با استاندارد ASTM که مربوط به کشور آمریکا است، تولید شده و درصد شکستگی آن پس از شکل پذیری به وسیله نمونه ای از طول اولیه 50 میلی متر است.

در مقایسه تریپ ها بهتر است بدانید این فولاد ها دارای خواص مکانیکی مختلفی هستند و تفاوت موجود در این خواص به یک سری موارد وابسته است که در ادامه به آن ها اشاره کرده ایم:

• پایدار بودن آستنیت که بسته به اندازه عناصر، ترکیبات شیمیایی و شکل دانه وابسته بوده و مشخص کننده اثر تریپ می باشد.
• این موضوع که در هر فاز در چه مرحله ای صورت می گیرد.
• خواص و مشخصات فیزیکی و ساختاری فلز که شامل ریز ساختار، مورفولوژی و درصد عناصر می باشد.

ورق‌ های فولاد تریپ

از کاربردهای انواع فولاد تریپ نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

TRIP 350/600 : این فولاد برای ساخت چهارچوب ریل ها به کار برده می شود که استحکام بالایی نیز دارد. همچنین از آن برای ساخت اجزای مختلف خودرو نیز استفاده می کنند.

TRIP 400/700 : از این فولاد در بخش عقب و جلو خودروها به خصوص برای دو شاسی استفاده می کنند که سبب جلوگیری از آسیب رسیدن به سرنشینان خودرو در زمان تصادف شود.

TRIP 450/800 : ساخت ریل های پنل داشبورد و سقف اتومبیل در خودروسازی از موارد مصرف این فولاد می باشد.

TRIP 600/980 : ساخت ریل سقف، ریل جلو و عقب، قاب صندلی اتومبیل و محفظه نگهداری موتور از کاربردهای این فولاد تریپ به شمار می آید.

فرآیند تولید فولاد تریپ

به صورت کلی فولاد تریپ به وسیله انجام عملیات حرارتی تحت شیوه های نورد سرد، گرم یا گالوانیزه گرم با دامنه مقاومت 500 تا 800 مگاپاسکال تولید می گردد. ورق سیاه نیز طی فرآیند نورد گرم و دمای بسیار بالا تولید می شود که گریدهای متعددی داشته و کاربردهای بسیار زیادی را به خود اختصاص می دهد. با این وجود تولید فولاد کم آلیاژ تریپ در بازه ضخامتی 1میلی متر به روش نورد سرد طی مراحل زیر انجام می شود:

ابتدا فرآیند نورد سرد و مرحله آنیلینگ در دمای بین 625 تا 675 درجه سانتی گراد بین 45 تا 90 دقیقه صورت می گیرد. سپس شیت ها خنک و سرد می شوند و در مرحله بعدی مجدداً ورق ها در دمای ۷۶۰ تا ۹۳۰ درجه بازپخت می گردند. در نهایت دمای فولاد آنیل شده تا 460 درجه کاهش می یابد و به این ترتیب فولاد تریپ تولید می گردد.

جمع بندی

در نهایت باید گفت امروزه نیاز به استفاده از فولادهای مستحکم با کیفیت بالا، سبب ایجاد تغییر در نحوه فرآیند و ساخت آن ها شده است. از این رو فولاد تریپ به عنوان یک فولاد کم آلیاژ دارای خواص متنوعی است و از این رو در صنعت خودروسازی کاربردهای به سزایی دارد.