بررسی فرآیند تولید میلگرد به روش ترمکس (TMT) 

میلگردهای ساختمانی یکی از مهم ترین عناصر در سازه های بتن آرمه هستند و کیفیت آنها مستقیماً بر ایمنی، دوام و عملکرد لرزه ای ساختمان تأثیر می گذارد. در سال های اخیر، فرآیند ترمکس یا TMT به عنوان یکی از پیشرفته ترین روش های تولید میلگرد در ایران و جهان شناخته شده است. این فناوری با ایجاد تغییرات هوشمندانه در ساختار متالورژیکی فولاد، بدون نیاز به افزایش چشمگیر عناصر آلیاژی گران قیمت، امکان دستیابی به استحکام تسلیم بالا (معمولاً ۵۰۰ نیوتن بر میلی متر مربع و بیشتر) را فراهم می کند، در حالی که شکل پذیری و جوش پذیری مناسبی حفظ می شود.
امروزه بخش عمده میلگردهای گرید A3 و A4 عرضه شده در بازار آهن ایران (مانند محصولات کارخانه های ذوب آهن اصفهان، فولاد مبارکه، کاوه جنوب کیش، ظفر بناب و بناب) با همین روش تولید می شوند. در این مقاله به بررسی دقیق فرآیند تولید میلگرد ترمکس، ساختار متالورژیکی حاصل، تأثیر بر استحکام تسلیم، مزایا، معایب، مقایسه با روش های دیگر و نکات کلیدی خرید می پردازیم.

فرآیند تولید میلگرد به روش ترمکس (TMT) چیست؟

روش ترمکس بر پایه فناوری QST (Quenching and Self-Tempering) یا خنک کاری سریع و خود-تمپرینگ بنا شده است. در این فرآیند، میلگرد پس از نورد گرم، تحت یک عملیات حرارتی-مکانیکی کنترل شده قرار می گیرد تا ساختار گرادیانی (لایه ای) در مقطع آن ایجاد شود.
مراحل اصلی تولید میلگرد ترمکس به ترتیب:
1.    نورد گرم اولیه شمش فولادی (بیلت) در کوره های القایی یا گازی تا دمای حدود ۹۵۰ تا ۱۰۵۰ درجه سانتی گراد گرم شده و در چندین قفسه نورد به قطر نهایی تبدیل می شود. در این مرحله ساختار فولاد عمدتاً آستنیتی است.
2.    خنک کاری سریع سطحی (Quenching) بلافاصله پس از خروج از آخرین قفسه نورد، میلگرد وارد محفظه های خنک کننده ویژه می شود. آب پرفشار به صورت یکنواخت روی سطح میلگرد پاشیده می شود. این خنک کاری سریع (در حد چند ثانیه) باعث می شود لایه بیرونی میلگرد به سرعت از فاز آستنیت به مارتنزیت تبدیل شود – ساختاری بسیار سخت و مقاوم.
3.    بازگشت حرارتی خودبه خودی (Self-Tempering) هسته مرکزی میلگرد هنوز داغ (حدود ۶۰۰–۸۰۰ درجه سانتی گراد) است. گرمای باقی مانده از هسته به سمت سطح سردشده جریان پیدا می کند و باعث تمپر شدن لایه مارتنزیتی بیرونی می شود. این مرحله بدون نیاز به کوره اضافی انجام می گیرد و لایه بیرونی به مارتنزیت تمپر شده (با سختی کمتر اما چقرمگی بالاتر) تبدیل می شود.
4.    خنک کاری تدریجی نهایی میلگرد روی بستر خنک کننده (معمولاً هوا یا آب پاش ملایم) به آرامی تا دمای محیط سرد می شود. هسته مرکزی به ساختار فریتی-پرلیتی یا بینیت تبدیل می گردد که چقرمگی و شکل پذیری مناسبی دارد.
نتیجه نهایی: یک مقطع فولادی با ساختار گرادیانی که سطح آن بسیار مقاوم و هسته آن انعطاف پذیر است.

ساختار متالورژیکی میلگرد ترمکس (TMT)

مهم ترین ویژگی میلگرد ترمکس، توزیع ریزساختاری لایه ای آن است:
•    لایه بیرونی (پوست): مارتنزیت تمپر شده – سختی و استحکام بسیار بالا – مقاومت عالی در برابر تنش های کششی و خمشی.
•    لایه میانی (Transition Zone): ساختار تمپر شده با ترکیب مارتنزیت + بینیت – تعادل بین استحکام و چقرمگی.
•    هسته مرکزی (Core): فریتی-پرلیتی یا بینیت – شکل پذیری بالا، جذب انرژی خوب در بارهای لرزه ای.
این ساختار دوگانه (سخت در سطح + چقرمه در هسته) باعث می شود میلگرد همزمان استحکام کششی بالا، تنش تسلیم مطلوب و ازدیاد طول مناسب (معمولاً بیش از ۱۲–۱۶٪) داشته باشد – ویژگی ای که در میلگردهای نورد گرم معمولی (بدون عملیات حرارتی ویژه) کمتر دیده می شود.
تأثیر فرآیند TMT بر استحکام تسلیم میلگرد
استحکام تسلیم (Yield Strength – Re) کلیدی ترین پارامتر در طراحی سازه های بتن آرمه است. در روش ترمکس:
•    لایه مارتنزیتی تمپر شده در سطح باعث افزایش چشمگیر تنش تسلیم می شود (تا ۵۰۰–۶۰۰ N/mm² در گرید A4).
•    نسبت مقاومت کششی به تسلیم (Rm/Re) معمولاً در محدوده ۱٫۱۵–۱٫۲۵ قرار می گیرد که برای رفتار لرزه ای مطلوب است.
•    رفتار تنش–کرنش پایدارتر و پلاستیسیته بهتر نسبت به میلگردهای آلیاژی معمولی با کربن بالا.
مقایسه با نورد گرم معمولی:
•    میلگرد نورد گرم معمولی: استحکام تسلیم وابسته به ترکیب شیمیایی (کربن و منگنز بالا) → جوش پذیری ضعیف تر، شکل پذیری کمتر.
•    میلگرد ترمکس: استحکام از طریق تغییر ساختار (نه فقط ترکیب) به دست می آید → CE پایین تر (کربن معادل کمتر)، جوش پذیری بهتر، مصرف آلیاژ کمتر.
به همین دلیل، اکثر میلگردهای A3 (آج ۴۰۰) و A4 (آج ۵۰۰/۵۲۰) مطابق استاندارد ملی ISIRI 3132 امروز با فناوری ترمکس تولید می شوند.
مزایا و معایب میلگرد ترمکس در پروژه های ساختمانی
مزایا:
•    استحکام تسلیم و کششی بالاتر (کاهش مصرف فولاد تا ۱۵–۲۰٪ در برخی طراحی ها)
•    عملکرد لرزه ای عالی (جذب انرژی بالا در زلزله)
•    جوش پذیری مناسب (با CE کنترل شده زیر ۰٫۵۲–۰٫۵۵)
•    مقاومت بهتر در برابر خوردگی و آتش سوزی (نسبت به برخی میلگردهای آلیاژی)
•    صرفه جویی اقتصادی در پروژه های بزرگ (هزینه کمتر آلیاژ + کاهش وزن آرماتور)
•    چسبندگی عالی به بتن به دلیل آج مناسب
معایب احتمالی:
•    حساسیت فرآیند به کنترل دقیق دما و آب پاش (نوسان کیفیت در برخی کارخانه های کوچک)
•    قیمت اولیه کمی بالاتر نسبت به میلگردهای ساده نورد گرم (هرچند در مجموع اقتصادی تر)
•    نیاز به تجهیزات پیشرفته (در کارخانه های قدیمی تر ممکن است کیفیت یکنواخت نباشد)
تأثیر فرآیند تولید بر قیمت میلگرد در بازار ایران
میلگرد ترمکس به دلیل تجهیزات پیشرفته و کنترل کیفی دقیق، معمولاً قیمت بالاتری نسبت به میلگرد نورد گرم ساده دارد، اما:
•    کاهش مصرف فولاد (به دلیل استحکام بالاتر)
•    صرفه جویی در هزینه های حمل، جوشکاری و اجرا
•    ارزش بالاتر در پروژه های مناطق زلزله خیز
هنگام بررسی قیمت میلگرد امروز، حتماً روش تولید (ترمکس یا معمولی) را از فروشنده یا گواهی کارخانه استعلام کنید.

نکات مهم هنگام خرید و کنترل میلگرد ترمکس

برای اطمینان از اصالت و کیفیت:
•    دریافت گواهی آنالیز شیمیایی و مکانیکی (شامل CE، Re، Rm، A%)
•    بررسی علامت اختصاری کارخانه + نشانه فرآیند (اغلب T یا TMX روی میلگرد حک می شود – طبق بند استاندارد ۳۱۳۲)
•    کنترل وزن شاخه، یکنواختی آج، نبود ترک و پوسته زدگی
•    تطابق گرید (A3 یا A4) با نقشه های اجرایی پروژه
•    خرید از تأمین کنندگان معتبر یا مستقیم از کارخانه های دارای خط ترمکس (مانند ذوب آهن، مبارکه، کاوه و …)
جمع بندی
فرآیند ترمکس (TMT) با ایجاد ساختار گرادیانی مارتنزیت تمپر شده در سطح و فریتی-پرلیتی در هسته، انقلابی در تولید میلگردهای ساختمانی ایجاد کرده است. این روش امکان دستیابی به استحکام تسلیم بالا (۵۰۰ N/mm² و بیشتر)، شکل پذیری مناسب و عملکرد لرزه ای برتر را بدون افزایش زیاد کربن معادل فراهم می کند و امروزه استاندارد غالب تولید میلگردهای A3 و A4 در ایران است.
اگر قصد خرید میلگرد ترمکس برای پروژه ساختمانی، پل سازی یا سازه های بلند دارید، حتماً مشخصات فنی پروژه را با استاندارد ISIRI 3132 تطبیق دهید، گواهی کیفیت دریافت کنید و از مشاوره کارشناسان فنی استفاده نمایید. انتخاب درست میلگرد ترمکس نه تنها ایمنی سازه را تضمین می کند، بلکه در بلندمدت هزینه های کلی پروژه را بهینه خواهد کرد.