فولاد چیست و انواع آن کدامند؟

فولاد یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مواد در صنعت مدرن است. از ساختمان ها و پل ها گرفته تا خودروها، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی، همگی به نوعی به فولاد وابسته هستند. این آلیاژ فلزی به دلیل استحکام بالا، دوام مناسب و قابلیت شکل پذیری، به یکی از اصلی ترین مصالح مهندسی در جهان تبدیل شده است. فولاد در واقع ترکیبی از آهن و مقدار مشخصی کربن است که با افزودن عناصر آلیاژی مختلف می توان ویژگی های آن را تغییر داد و برای کاربردهای گوناگون بهینه کرد. به همین دلیل امروزه انواع مختلفی از فولاد با ویژگی ها و کاربردهای متفاوت در صنایع مختلف تولید می شود.

فهرست مطالب

فولاد چیست؟

فولاد نوعی آلیاژ فلزی است که از ترکیب آهن و مقدار کمی کربن (معمولاً بین 0.02 تا 2 درصد) به دست می آید. وجود کربن باعث افزایش استحکام و سختی آهن شده و آن را به ماده ای مناسب برای کاربردهای صنعتی تبدیل می کند. در واقع فولاد نسخه تقویت شده آهن محسوب می شود. آهن خالص نسبتاً نرم و شکل پذیر است، اما زمانی که مقدار مشخصی کربن به آن اضافه می شود، ساختار کریستالی آن تغییر کرده و استحکام و مقاومت آن افزایش می یابد. علاوه بر کربن، عناصر دیگری مانند کروم، نیکل، منگنز، مولیبدن و وانادیوم نیز ممکن است به فولاد اضافه شوند تا ویژگی های خاصی مانند مقاومت در برابر خوردگی، افزایش سختی یا مقاومت در برابر حرارت ایجاد شود. به همین دلیل این فلز مهندسی یکی از متنوع ترین مواد مهندسی در جهان است و صدها نوع مختلف از آن در صنایع گوناگون تولید می شود.

تاریخچه تولید فولاد

استفاده از این آلیاژ آهن و کربن به هزاران سال قبل بازمی گردد. در ابتدا انسان ها به طور تصادفی هنگام ذوب آهن به آلیاژهایی دست یافتند که خواص بهتری نسبت به آهن خالص داشتند. در دوران باستان، تمدن هایی مانند مصر، هند و چین با روش های ابتدایی موفق به تولید فولاد شدند. یکی از مشهورترین انواع فولاد باستانی، فولاد دمشق بود که برای ساخت شمشیرهای بسیار مقاوم استفاده می شد. با آغاز انقلاب صنعتی در قرن نوزدهم، تولید فولاد به شکل گسترده تری توسعه یافت. اختراع فرآیند بسمر (Bessemer Process) امکان تولید انبوه این فلز مهندسی را فراهم کرد و باعث شد این ماده به یکی از پایه های اصلی صنعت تبدیل شود. امروزه با پیشرفت فناوری، روش های مدرن تولید فولاد مانند کوره قوس الکتریکی و کوره های اکسیژن پایه به کار گرفته می شوند که امکان تولید فولاد با کیفیت بالا و در حجم بسیار زیاد را فراهم می کنند.

خواص و ویژگی های فولاد

فولاد یکی از پرمصرف ترین مواد مهندسی دنیا است و دلیل این محبوبیت، مجموعه ای از ویژگی های مکانیکی، حرارتی و شیمیایی ممتاز است که آن را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند. در ادامه مهم ترین خواص فولاد را توضیح می دهیم.

استحکام بالا: فولاد به دلیل ترکیب آهن و کربن، مقاومت بسیار بالایی در برابر فشارهای سنگین و کشش دارد. این ویژگی باعث شده تا این آلیاژ فلزی به انتخاب اول برای ساخت اسکلت ساختمان های بلند، پل های عظیم و قطعات خودرو تبدیل شود.
سختی و مقاومت سایشی: سختی بالای فولاد مانع از خراشیدگی و فرسودگی سطح آن در برابر اصطکاک می شود. با افزودن عناصری مثل کروم یا وانادیوم، این خاصیت تقویت شده و این فلز را برای ساخت ابزارهای برشی و چرخ دنده ها ایده آل می کند.
شکل پذیری و انعطاف پذیری: فولاد با وجود استحکام زیاد، به راحتی تحت فرآیندهای نورد و پرس تغییر شکل می دهد. این انعطاف پذیری اجازه می دهد تا بدون شکستن، آن را به شکل ورق های نازک یا قطعات پیچیده صنعتی درآورد.
مقاومت در برابر ضربه: فولاد خاصیت چقرمگی بالایی دارد؛ یعنی در اثر ضربات ناگهانی به جای شکستن، انرژی را جذب کرده و تغییر شکل می دهد. این ویژگی ایمنی سازه ها و شاسی خودروها را در برابر حوادث و ضربات تضمین می کند.
مقاومت در برابر خوردگی: اگرچه آهن زنگ می زند، اما فولادهای آلیاژی (مانند استنلس استیل) با بهره گیری از عنصر کروم، لایه ای محافظ تشکیل می دهند. این لایه مانع از واکنش با رطوبت شده و عمر قطعات را در محیط های مرطوب افزایش می دهد.
جوش پذیری بالا: قابلیت اتصال آسان و مطمئن قطعات فولادی به یکدیگر از طریق جوشکاری، یکی از بزرگترین مزایای آن است. این ویژگی سرعت ساخت وساز در پروژه های عمرانی و خطوط لوله را به شدت افزایش می دهد.
مقاومت حرارتی: برخی گریدهای این فلز مهندسی می توانند در دماهای بسیار بالا استحکام و پایداری خود را حفظ کنند. این ویژگی برای ساخت قطعاتی که در معرض حرارت مداوم هستند، مانند موتورها، توربین ها و دیگ های بخار، حیاتی است.
قابلیت بازیافت: فولاد یک ماده 100 درصد قابل بازیافت است و می توان آن را بارها بدون افت کیفیت ذوب و دوباره استفاده کرد. این خصوصیت باعث شده تا این متریال فلزی یکی از پایدارترین و دوست دار محیط زیست ترین مواد صنعتی باشد.
امکان آلیاژسازی گسترده: فولاد قابلیت ترکیب با عناصر مختلف را دارد تا خواص آن دقیقاً طبق نیاز مهندسی تغییر کند. این تنوع باعث شده تا برای هر کاربرد خاص، از لوازم آشپزخانه تا تجهیزات فضایی، نوعی از این آلیاژ آهن و کربن مخصوص وجود داشته باشد.

نحوه تولید فولاد

تولید فولاد فرایندی چندمرحله ای است که هدف آن تبدیل مواد خام مانند سنگ آهن یا آهن قراضه به فولادی با ترکیب و خواص کاملاً کنترل شده است. در روش سنتی تولید این آلیاژ فلزی، ابتدا سنگ آهن، کک و آهک آماده سازی شده و وارد کوره بلند می شوند. در این کوره، هوای بسیار داغ از پایین دمیده می شود و کک با ایجاد واکنش های شیمیایی، اکسیژن موجود در سنگ آهن را جدا می کند. نتیجه این واکنش ها، تولید آهن مذاب در بخش پایین کوره و تشکیل سرباره در بخش بالایی است. آهن مذاب تولیدشده دارای مقدار زیادی کربن است و برای تبدیل شدن به فولاد باید تصفیه شود؛ بنابراین آن را وارد کنورتور اکسیژنی می کنند. در این مرحله، اکسیژن خالص با فشار زیاد به سطح مذاب دمیده می شود و کربن اضافی به گاز تبدیل شده و خارج می گردد. این فرآیند مقدار کربن را کاهش داده و فولادی با ترکیب مناسب ایجاد می کند.

در کنار روش سنتی، امروزه یکی از رایج ترین و پاک ترین روش ها برای تولید این فلز مهندسی، استفاده از کوره قوس الکتریکی است. در این روش به جای سنگ آهن از آهن قراضه استفاده می شود. قراضه ها درون کوره ریخته می شوند و الکترودهای گرافیتی با ایجاد قوس الکتریکی بسیار قوی، دما را به حدود 1800 درجه سانتی گراد می رسانند و فلز را ذوب می کنند. این روش بسیار سریع، اقتصادی و دوست دار محیط زیست است و بخش عمده فولاد مدرن جهان از این طریق تولید می شود.

پس از ذوب فلز در هر دو روش، فولاد مذاب وارد واحدهای تصفیه و آلیاژسازی می شود تا ناخالصی هایی مانند فسفر و گوگرد حذف شده و عناصر مفیدی مانند کروم، نیکل، مولیبدن یا وانادیوم به آن اضافه شود. این مرحله تعیین کننده نوع فولاد و خواص نهایی آن است. سپس این آلیاژ فلزی مذاب وارد فرایند ریخته گری می شود و معمولاً به روش ریخته گری پیوسته به شکل هایی مانند بیلت، بلوم یا اسلب تبدیل می شود. در ادامه، محصول جامدشده وارد خطوط نورد گرم می گردد تا به شکل ورق، میلگرد، تیرآهن یا سایر مقاطع فولادی تغییر شکل پیدا کند. در صورت نیاز به دقت ابعادی یا کیفیت سطح بالاتر، این آلیاژ فلزی پس از نورد گرم وارد مرحله نورد سرد می شود.

کاربردهای فولاد در صنایع مختلف

فولاد به دلیل استحکام بالا، دوام زیاد، شکل پذیری مناسب و مقاومت در برابر فشار و ضربه، یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف به شمار می رود. این ویژگی ها باعث شده است این فلز مهندسی در بسیاری از پروژه های صنعتی و مهندسی به عنوان ماده اصلی مورد استفاده قرار گیرد.

صنعت ساختمان و ساخت وساز: یکی از مهم ترین کاربردهای فولاد در صنعت ساختمان است. از این آلیاژ آهن و کربن برای تولید تیرآهن، میلگرد، ستون ها، اسکلت فلزی ساختمان ها و سازه های بزرگ استفاده می شود. استحکام بالا و توانایی تحمل بارهای سنگین باعث شده فولاد نقش مهمی در افزایش ایمنی و دوام سازه ها داشته باشد. همچنین در ساخت پل ها، برج ها و سازه های صنعتی نیز کاربرد گسترده ای دارد.
صنعت خودروسازی: فولاد یکی از مواد اصلی در ساخت خودرو است. بسیاری از قطعات خودرو مانند بدنه، شاسی، موتور، چرخ ها و سیستم تعلیق از انواع مختلف این آلیاژ فلزی ساخته می شوند. استفاده از فولادهای پیشرفته باعث افزایش استحکام خودرو، کاهش وزن و بالا رفتن ایمنی در تصادفات می شود.
صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: در صنایع نفت و گاز از این فلز برای ساخت لوله های انتقال، مخازن ذخیره اسید، سکوهای دریایی و تجهیزات پالایشگاهی استفاده می شود. فولادهای آلیاژی و ضدزنگ به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار، دما و خوردگی در این صنعت اهمیت زیادی دارند. همچنین تجهیزات مورد استفاده در این صنایع باید توان تحمل فشارهای بالا را داشته باشند. به همین دلیل مخازن تحت فشار فولادی با استفاده از فولادهای مقاوم و استاندارد تولید می‌شوند تا ایمنی و عملکرد مناسب تضمین شود.
صنعت حمل و نقل: فولاد در ساخت انواع وسایل حمل ونقل مانند قطار، کشتی، هواپیما و زیرساخت های ریلی استفاده می شود. ریل های راه آهن، واگن ها، بدنه کشتی ها، تانکر حمل سوخت و بسیاری از قطعات مهم در این حوزه از این آلیاژ فلزی ساخته می شوند زیرا این ماده توانایی تحمل تنش های زیاد و شرایط سخت محیطی را دارد.
صنایع تولیدی و ماشین آلات: در کارخانه ها و صنایع تولیدی، فولاد برای ساخت انواع ماشین آلات، ابزارهای صنعتی، تجهیزات تولید و قطعات مکانیکی استفاده می شود. فولاد ابزار و آلیاژی به دلیل سختی و مقاومت بالا در ساخت ابزارهای برش، قالب ها و قطعات صنعتی کاربرد فراوان دارند.
لوازم آشپزخانه صنعتی: بخش زیادی از لوازم صنعتی آشپزخانه مانند یخچال صنعتی، ماشین لباسشویی، اجاق گاز صنعتی و بسیاری از تجهیزات آشپزخانه صنعتی از فولاد یا ورق های فولادی ساخته می شوند. فولاد ضدزنگ به دلیل ظاهر زیبا، مقاومت در برابر زنگ زدگی و دوام بالا در این محصولات بسیار رایج است.
صنعت انرژی: در نیروگاه ها و تجهیزات تولید انرژی نیز این فلز مهندسی کاربرد گسترده ای دارد. از آن برای ساخت توربین ها، بویلرها، سازه های نیروگاهی و همچنین برج های توربین بادی و برج خنک کننده استفاده می شود. مقاومت فولاد در برابر فشار و دمای بالا آن را برای این کاربردها مناسب کرده است.

ترکیبات و عناصر آلیاژی در فولاد

فولاد در اصل آلیاژی از آهن و کربن است، اما برای بهبود خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آن، عناصر دیگری نیز به ترکیب فولاد اضافه می شوند. این عناصر که به آن ها عناصر آلیاژی گفته می شود، می توانند ویژگی هایی مانند استحکام، سختی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت حرارتی و قابلیت شکل پذیری این فلز مهندسی را تغییر داده و بهبود دهند. مقدار و نوع این عناصر تعیین کننده نوع فولاد و کاربرد آن در صنایع مختلف است.

کربن: کربن مهم ترین عنصر آلیاژی در فولاد است و نقش اصلی در تعیین سختی و استحکام این فلز دارد. با افزایش مقدار کربن، سختی و مقاومت فولاد بیشتر می شود، اما در مقابل شکل پذیری و جوش پذیری آن کاهش پیدا می کند. به همین دلیل فولادها معمولاً بر اساس میزان کربن به سه دسته کم کربن، متوسط کربن و پرکربن تقسیم می شوند.
کروم: کروم یکی از عناصر مهم برای افزایش مقاومت فولاد در برابر خوردگی و زنگ زدگی است. وجود کروم در ترکیب این فلز باعث تشکیل یک لایه محافظ روی سطح فلز می شود که از اکسید شدن آن جلوگیری می کند. فولادهای ضدزنگ معمولاً حداقل 10.5 درصد کروم دارند.
نیکل: نیکل باعث افزایش چقرمگی، استحکام و مقاومت فولاد در برابر ضربه می شود. همچنین مقاومت این آلیاژ فلزی را در برابر خوردگی و دماهای پایین بهبود می دهد. به همین دلیل نیکل در فولادهای ضدزنگ و فولادهای مورد استفاده در صنایع دریایی کاربرد زیادی دارد.
مولیبدن: مولیبدن باعث افزایش استحکام فولاد در دماهای بالا می شود و مقاومت آن را در برابر خزش و خوردگی افزایش می دهد. این عنصر اغلب در فولادهای آلیاژی پیشرفته و مورد استفاده در صنایع نفت، گاز و نیروگاهی استفاده می شود.
منگنز: منگنز یکی از عناصر رایج در فولاد است که به افزایش استحکام و سختی کمک می کند. همچنین منگنز باعث بهبود قابلیت نورد و شکل دهی این آلیاژ فلزی شده و اثرات مضر گوگرد را کاهش می دهد.
سیلیسیم: سیلیسیم بیشتر به عنوان عنصر اکسیدزدا در فرآیند تولید فولاد استفاده می شود. این عنصر همچنین می تواند استحکام این فلز را افزایش داده و در برخی فولادهای فنری برای بهبود خاصیت الاستیسیته به کار می رود.
وانادیوم: وانادیوم باعث افزایش سختی، استحکام و مقاومت به سایش این آلیاژ فلزی می شود. این عنصر ساختار دانه های فولاد را ریزتر کرده و در تولید فولادهای ابزار و فولادهای مقاوم کاربرد زیادی دارد.
تنگستن: تنگستن مقاومت فولاد را در برابر حرارت بالا افزایش می دهد و باعث می شود این فلز در دماهای بالا نیز سختی خود را حفظ کند. به همین دلیل در فولادهای مورد استفاده در ابزارهای برشی کاربرد دارد.

انواع فولاد

فولادها بر اساس ترکیب شیمیایی، میزان کربن، عناصر آلیاژی و روش تولید، در گروه های مختلفی قرار می گیرند. این تنوع به دلیل نیاز صنایع مختلف به فولادهایی با خواص متفاوت مانند استحکام بالا، مقاومت حرارتی، انعطاف پذیری، مقاومت خوردگی یا قابلیت ماشین کاری ایجاد شده است. در یک دسته بندی جامع، فولادها معمولاً به چهار گروه اصلی شامل فولاد کربنی، آلیاژی، ضدزنگ و فولاد ابزار تقسیم می شوند.

فولاد کربنی

این نوع فولاد که رایج ترین گروه فولادهاست، عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده و مقدار عناصر آلیاژی در آن بسیار پایین است. فولادهای کربنی بر اساس میزان کربن به سه دسته کم کربن، متوسط کربن و پرکربن تقسیم می شوند. فولاد کم کربن نرم و شکل پذیر است و در ساخت ورق ها، پروفیل ها و قطعات معمولی کاربرد دارد. فولاد متوسط کربن استحکام بالاتری دارد و برای میل لنگ، شافت ها و قطعات ماشین آلات استفاده می شود. نوع پرکربن این فلز نیز به دلیل سختی زیاد، در تولید تیغه ها، چکش ها، فنرها و ابزارهای پرتنش کاربرد دارد.

فولاد آلیاژی

فولادهای آلیاژی علاوه بر کربن حاوی عناصر دیگری مانند کروم، نیکل، مولیبدن، وانادیوم یا منگنز هستند. این عناصر خواصی مانند استحکام، سختی، مقاومت حرارتی یا مقاومت به خوردگی را تقویت می کنند. فولادهای آلیاژی در پروژه های مهندسی سنگین، صنایع نفت و گاز، قطعات تحت فشار و محیط های ویژه به کار می روند. با تغییر مقدار عناصر آلیاژی، فولادهایی با عملکرد بسیار متفاوت تولید می شود؛ مثلاً فولادهای کروم مولیبدن برای دماهای بالا و فولادهای نیکل دار برای کاربردهای دمای پایین مناسب اند.

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل)

این فولادها حداقل 10.5 درصد کروم دارند و همین مقدار باعث ایجاد یک لایه محافظ روی سطح این فلز می شود که آن را در برابر زنگ زدگی بسیار مقاوم می کند. فولاد ضدزنگ بسته به ترکیب شیمیایی خود در انواع فریتی، آستنیتی، مارتنزیتی و داپلکس دسته بندی می شود. فولاد آستنیتی رایج ترین نوع است و در لوازم خانگی، تجهیزات غذایی، پزشکی و صنایع شیمیایی برای ساخت مخزن استیل و لوله استیل استفاده می شود. فولادهای مارتنزیتی سختی بیشتری دارند و برای تیغه ها و ابزارهای برشی مناسب اند. نوع داپلکس نیز ترکیبی از استحکام بالا و مقاومت خوردگی عالی را فراهم می کند.

فولاد ابزار

فولاد ابزار گروهی از فولادهای بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش است که برای ساخت ابزارهای برشی، قالب ها، تیغه ها و قطعاتی که تحت تنش و حرارت بالا قرار می گیرند استفاده می شود. این فولادها معمولاً دارای عناصر آلیاژی مانند تنگستن، مولیبدن، کروم یا وانادیوم هستند تا سختی گرم (حفظ سختی در دمای بالا) بهبود یابد. فولاد ابزار شامل انواع فولاد سردکار، گرم کار و فولاد تندبر (HSS) است که هرکدام برای کاربردهای خاصی به کار می روند.

مزایای فولاد

استحکام و مقاومت بالا: تحمل بسیار خوب در برابر نیروهای کششی، فشاری و خمشی؛ مناسب برای سازه ها، پل ها و قطعات تحت بار.
شکل پذیری و قابلیت فرم دهی خوب: امکان نورد، خم کاری، کشش، فورج و ماشین کاری در اشکال و مقاطع متنوع (ورق، میلگرد، تیرآهن، پروفیل و …).
دوام و عمر طولانی: در صورت طراحی و نگهداری صحیح، سازه های فولادی سال ها بدون افت شدید کارایی کار می کنند.
تنوع بسیار بالا در گرید و نوع: از فولاد نرم ساختمانی تا فولاد ابزار، ضدزنگ، مقاوم به حرارت و فولادهای پرآلیاژ؛ برای هر کاربردی یک نوع مناسب وجود دارد.
قابلیت جوشکاری و اتصال مناسب: امکان ساخت سازه های پیچیده با جوش، پیچ و مهره و پرچ؛ تسهیل در مونتاژ و تعمیر.
قابلیت بازیافت بالا: فولاد تقریباً به طور کامل قابل بازیافت است و بدون افت جدی کیفیت دوباره وارد چرخه تولید می شود.
نسبت استحکام به قیمت مناسب: در مقایسه با بسیاری از مواد با استحکام مشابه (مثلاً آلیاژهای خاص)، فولاد اقتصادی تر است.
مقاومت خوب در برابر ضربه و خستگی: چقرمگی مناسب و تحمل بارهای متناوب، مخصوصاً در فولادهای آلیاژی و مهندسی.
سازگاری با تکنولوژی های مختلف تولید: امکان تولید انبوه، اتوماسیون بالا، نورد گرم و سرد، ریخته گری پیوسته و … که هزینه تمام شده را کاهش می دهد.
قابلیت پوشش دهی و بهبود سطح: امکان گالوانیزه کردن، رنگ آمیزی، پوشش دهی اپوکسی و … برای افزایش مقاومت خوردگی و زیباتر شدن ظاهر.

معایب فولاد

مقاومت پایین در برابر خوردگی و زنگ زدگی: فولاد در تماس با رطوبت و اکسیژن دچار زنگ زدگی می شود و به همین دلیل معمولاً نیاز به پوشش هایی مانند رنگ، گالوانیزه یا پوشش های محافظ دارد.
کاهش استحکام در دمای بالا: در دماهای زیاد، مخصوصاً در آتش سوزی، مقاومت و سختی فولاد کاهش پیدا می کند و ممکن است تغییر شکل دهد.
وزن نسبتاً زیاد: فولاد چگالی بالایی دارد و در برخی کاربردها ممکن است وزن سازه را افزایش دهد، به همین دلیل گاهی مواد سبک تر ترجیح داده می شوند.
نیاز به نگهداری و محافظت: برای جلوگیری از خوردگی و آسیب های محیطی، سازه های فولادی معمولاً نیاز به بازرسی و نگهداری دوره ای دارند.
هزینه انرژی بالا در تولید: تولید فولاد به دمای بسیار بالا و مصرف انرژی زیادی نیاز دارد که می تواند هزینه تولید و اثرات زیست محیطی را افزایش دهد.
انتقال سریع حرارت: فولاد رسانای خوبی برای حرارت است، بنابراین در شرایطی مانند آتش سوزی یا محیط های بسیار گرم، گرما به سرعت در آن منتقل می شود.
امکان خستگی فلزی: در اثر بارگذاری های مکرر و طولانی مدت ممکن است دچار خستگی شده و ترک یا شکست ایجاد شود.
نیاز به تجهیزات تخصصی برای تولید و شکل دهی: فرآیندهایی مانند نورد، فورج و عملیات حرارتی نیازمند تجهیزات صنعتی پیشرفته هستند.
حساسیت برخی گریدها به جوشکاری: بعضی از انواع فولادها در صورت جوشکاری نامناسب ممکن است دچار ترک یا کاهش خواص مکانیکی شوند.

تفاوت فولاد با آهن و چدن

برای درک تفاوت فولاد با آهن و چدن باید به میزان کربن، ساختار داخلی و خواص مکانیکی آن ها توجه کنیم. هر سه ماده پایه ی آهنی دارند، اما تفاوت در درصد کربن و عناصر آلیاژی باعث تفاوت چشمگیر در رفتار و کاربردشان می شود. آهن خالص تقریباً فاقد کربن است (کمتر از ۰٫۰۸٪) و به همین دلیل فلزی نسبتاً نرم، چکش خوار و کم استحکام محسوب می شود. آهن خالص در صنعت به ندرت به تنهایی استفاده می شود، زیرا مقاومت مکانیکی پایینی دارد و سریع زنگ می زند.

فولاد در واقع آلیاژی از آهن و کربن است که معمولاً بین 0.08 تا حدود 2٪ کربن دارد. همین مقدار کربن باعث افزایش چشمگیر استحکام، سختی و مقاومت آن نسبت به آهن خالص می شود. علاوه بر این، در فولاد می توان عناصر آلیاژی مختلفی اضافه کرد تا خواص آن به طور دقیق کنترل شود. در نتیجه فولاد نسبت به آهن مستحکم تر، سخت تر و کاربردی تر است و تقریباً در تمام صنایع جایگزین آهن خالص شده است.

چدن نیز آلیاژ آهن و کربن است، اما میزان کربن آن معمولاً بین 2 تا 4 درصد است؛ یعنی بیشتر از فولاد. این مقدار زیاد کربن باعث می شود چدن سخت اما شکننده باشد. چدن مقاومت فشاری خوبی دارد اما در برابر ضربه و کشش ضعیف است و ممکن است ناگهانی بشکند. در مقابل، فولاد کربن کمتری دارد و به همین دلیل چقرمه تر (دارای مقاومت ضربه ای بیشتر) و انعطاف پذیرتر است. فولاد قبل از شکست معمولاً تغییر شکل می دهد، در حالی که چدن اغلب بدون هشدار قبلی می شکند. از نظر تولید نیز چدن راحت تر ریخته گری می شود، به همین دلیل برای قطعات ریختگی مانند بدنه موتور، دیگ های صنعتی و قطعات سنگین استفاده می شود. اما فولاد برای سازه ها، تیرآهن، میلگرد، قطعات مکانیکی و ابزارآلات مناسب تر است. به طور خلاصه، فولاد ترکیبی بهینه از استحکام و انعطاف پذیری است که آن را نسبت به آهن و چدن برای اغلب کاربردهای مهندسی مناسب تر کرده است.