بایگانی دسته ی فلزات

آستمپرینگ چیست

آستمپرینگ از جمله روشهای دیگر عملیات حرارتی است که به منظور کاهش تنشهای حاصل در ضمن سخت کردن فولاد های کربنی ساده ( پر کربن ) جانشین سریع سرد کردن مستقیم می شود .

 

آستمپرینگ شامل مراحل زیر است

۱) آستنیته کردن کردن فولاد

۲) سریع سرد کردن در حمام نمک مذاب یا روغن داغ تا دمایی بلافاصله قبل ازشروع تشکیل مارتنزیت .

۳) نگه داشتن در این دما به نحوی که دگرگونی آستنیت به بینیت به طور کامل انجام گیرد.زمان نگهداری در این دما با توجه به موقعیت نمودار مشخص می شود .

۴) سرد کردن در هوا تا دمای اتاق

 

همانگونه که از شکل ۱ مشخص است در این روش آستمپرینگ نیز سطح و مرکز نمونه در مرحله اول سریع سرد شدن ( قبل از ) با آهنگهای متفاوت سرد می شوند.اما از آنجایی که قبل از شروع دگرگونی آستنیت به بینیت دماهای نقاط مختلف قطعه یکسان خواهند شد،دگرگونی آستنیت به بینیت درنقاط مختلف تقریبا همزمان انجام شده و بنابراین تنشهای داخلی به حداقل ممکن کاهش می یابد.

 

هدف از به کارگیری آستمپرینگ به جای سریع سرد کردن و باز پخت عبارتند از

۱) افزایش استحکام ضربه ( چقرمگی ) و انعطاف پذیری برای یک سختی مشخص و ثابت

۲) حذف و یا کاهش احتمال ترک برداشتن،تغییر شکل دادن و یا ایجاد تنشهای داخلی در ضمن عملیات حرارتی، برای عملیات حرارتی مقاطع نازک فولادهای کربنی ساده تحت شرایطی که سختی در حدود ۵۰ راکول سی کافی بوده و استحکام ضربه و انعطاف پذیری بسیار خوبی مورد نیاز باشد ، آستمپرینگ بهترین روش عملیات حرارتی است . نتایج حاصل از مقایسه چقرمگی و ازدیاد طول برای فولاد ۱۰۹۵ تحت شرایط آستمپر شده ، سریع سرد و باز پخت شده برای سختی یکسان نشان دهنده این مطلب است.علت اصلی افزایش چقرمگی و انعطاف پذیری به جایگزین شدن ساختار بینیتی به جای مارتنزیت مربوط می شود .

در این جا نیز فولادهایی مناسب برای آستمپرینگ اند که از سختی پذیری نسبتا خوبی برخوردار باشند.به نحوی که در ضمن سرد شدن در حمام نمک مذاب یا روغن داغ در دماهای بالا پرلیت تشکیل نشود.در رابطه با آستمپر کردن فولادهای کربنی ساده ( کم کربن ) که از سختی پذیری نسبتا کمی برخوردار بوده و بنابراین زمان لازم برای شروع دگرگونی در حوالی دماغه منحنی آی تی نسبتا کم است ، باید توجه داشت که فقط مقاطع نسبتا نازک‌ ( در حدود حداکثر ۵ میلیمتر ) رامی توان با استفاده از روش آستمپرینگ عملیات حرارتی کرد.در حالی که مقاطع نسبتا ضخیم از فولاد های آلیاژی که سختی پذیری نسبتا خوبی داشته باشند را می توان آستمپر نمود. لیکن،اگر سختی پذیری بسیار زیاد باشد ،‌زمان لازم برای دگرگونی آستنیت به بینیت نیز زیاد می شود که در این صورت عملا آستمپر کردن فولاد روش بسیار طولانی بوده و لذا اقتصادی نیست .

بعضی از فولاد های ساختمانی کم آلیا‍‍‍‍‍ژ نظیر فولادهای فنر تا ۱۰ میلیمتر ضخامت و فولاد های کربنی ساده تا حداکثر ۵ میلیمتر ضخامت را معمولا آستمپر می کنند.مدت زمان نسبتا طولانی لازم برای انجام کامل دگرگونی آستنیت به بینیت کاربرد عملیات حرارتی آستمپرینگ را در رابطه با فولادهای پر آلیاژ محدود می کنند.

 

ساختارهای بینیت

ساختارهای بینیت، اشاره به ریز ساختارهایی دارد که حاصل از تجزیه آستنیتهای موجود در فولاد می باشد که در دمای بالا تغییر شکل مارتنزیت و در دمای پایین واکنش آهن و کربن را به همراه دارد . این تغییر شکل می تواند به صورت هم دمایی اتفاق بیفتد یا این که در طول خنک سازی ادامه دار دگرگونی بینیتی روی می دهد .

 

ساختار بینیت و دگرگونی بینیتی

بینیت در فولادها در گستره دمایی بین پایینترین دمای تشکیل پرلیت و بالاترین دمای تشکیل مارتنزیت تشکیل می شود.از جمله مشخصه های عمده دگرگونی بینیتی که مطالعه آن را مشکل نموده طبیعت دو گانه آن است . بدین صورت که دگرگونی بینیتی از بعضی جنبه ها شبیه به دگرگونی پرلیتی و از برخی جنبه ها شبیه به دگرگونی پرلیتی و از برخی جنبه ها مشابه دگرگونی مارتنزیتی است .

یکی از نظریه های مربوط به دگرگونی بینیتی می گوید که تشکیل بینیت اساسا ناشی از یک دگرگونی شبیه به دگرگونی مارتنزیتی است که آن فریت از آستنیت به وجود می آید.در این نظریه آمده است که فریت موجود در ورقه های بینیت احتمالا در محلهایی از شبکه که در اثر نوسانات حرارتی در صد کربن آن کاهش پیدا کرده جوانه می زند . لازم به اشاره است که غلظت کربن در هر حجم بسیار کوچکی از شبکه ثابت نیست بلکه ، در اثر نوسانات حرارتی همواره در حال تغییر است . بنابراین ، قابل قبول است که در هر لحظه محلهایی درشبکه وجود داشته باشند که درصد کربن آنها به اندازه کافی از حد متوسط کمتر باشد.علت این که فرض می شود که شروع تشکیل بینیت با به وجود آمدن فریت همراه است ، این است که با کاهش درصد کربن دمای شروع تشکیل مارتنزیت افزایش می یابد .

بر اساس میکرو ساختارها ، دو شکل عمده بینیت وجود دارد،‌یکی بینیت بالایی یا بینیت پٍَر شکل که در گستره دمایی درست زیر دمای تشکیل پرلیت به وجود می آید و دیگری بینیت پایین یا بینیت سوزنی شکل که در دماهای نزدیک دمای شروع مارتنزیت تشکیل می شود .

 

 بینیت بالایی

اولین مرحله دگرگونی تشکیل بینیت بالایی ، عبارت از تشکیل صفحاتی از فریت است که در مقیاس کوچکتر کاملا شبیه به صفحات فریت وید من اشتاین است . صفحات فریت می توانند در مرز دانه های آستنیت اولیه و یا در داخل دانه ها به وجود آیند . با رشد صفحات فریت و در نتیجه خارج شدن کربن از آنها آستنیت باقیمانده در نواحی مجاور از کربن اشباع شده و در نتیجه سمنتیت در فصل مشترک فریت – آستنیت جوانه می زند پس از پایان دگرگونی همدما ، میکروساختار شامل زمینه فریتی است که ذرات ریز سمنتیت در مرزهای فرعی و در جهت طولی صفحات فریت رسوب کرده اند . در این شکل توزیع ذرات سمنتیت و ارتباط آنها با صفحات فریت بینیتی کاملا مشخص است . هرچه دمای دگرگونی تشکیل بینیت کمتر باشد و یا اینکه درصد بیشتر باشد ، صفحات فریت ظریفتر است . همچنین با افزایش در صد کربن ، پیوستگی رشته های باریک سمنتیت در مرزهای فرعی بیشتر خواهد شد.

 

 بینیت پایینی

از جمله مشخصه های ویژه بینیت پایینی ظاهر سوزنی شکل آن است . در حقیقت ، سوزن های فوق عبارت اند از مقاطع صفحات بزرگ بینیتی با صفحه پولیش که شباهت زیادی به صفحات مارتنزیتی در فولادهای پرکربن دارند . مجددا در اینجا ناحیه تیره رنگ بینیت و زمینه سفید رنگ آستنیت باقیمانده در دمای دگرگونی تشکیل بینیت بوده که در اثر سریع سرد کردن به مارتنزیت تبدیل شده است . در اینجا نیز کاربیدها ی موجود در صفحات بینیتی باعث تیره رنگ جلوه دادن آنها می شود ،‌ولی به قدری ریزند که امکان تشخیص آنها توسط میکروسکوپ نوری وجود ندارد .

همانند بینیت بالایی،در اینجا نیز اولین مرحله تشکیل بینیت پایینی عبارت از به وجود آمدن صفحات فریت از آستنیت است . از آنجایی که نفوذ کربن در گستره دمایی تشکیل بینیت پایینی بسیار کم است ، صفحات فریت یاد شده بسیار نازک اند.با رشد فریت ، کربن در سطح وسیعی از فصل مشترک های تیغه های فریت و آستنیت جمع شده و پس از این که به حالت فوق اشباع رسید،سمنتیت تشکیل می شود . دراینجا بر خلاف بینیت بالایی ، سمنتیت به جای تشکیل در بین صفحات فریت ، در داخل خود صفحات و تحت زاویه ۵۵ درجه با محور طولی صفحات فریت تشکیل می شود . در مقایسه با سمنتیت مربوط به بینیت بالایی ،‌سمنتیت در بینیت پایینی بسیار ریزند. دمای شروع بینیت تقریبا با دمای موجود در منحنی تی تی تی ( دگرگونی زمان-دما ) مساوی و برابر است .

گالوانیزه چیست

گالوانیزه آهنی است که با روي پوشانده شده باشد. این آهن، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ میماند.

ماهیت آهن گالوانیزه در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روي ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می شود که در آن روي به جاي آهن به عنوان آند بکار می رود وآهن به عنوان کاتد. روي در آند اکسید م یشود چون فلزي پست تر یا فعالتر از آهن است و داراي پتانسیل احیاء کمتري از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتري از آن دارد.

در حلبی هایی که از آن ، قوطی می سازند، عمل معکوسی انجام می شود. در حلبی ، بر روي آهن ، پوشش قلع بکار رفته است وعمل معکوس آهن گالوانیزه انجام می شود. چون آهن فلزي فعالتر از قلع است و پتانسیل احیاء قلع بیشتر از آهن است و به عنوان کاتد در حلبی به کار می رود و آهن آند م یشود. البته در صورتی که پوشش قلع بشکند، خوردگی آهن در زیر این پوشش پیش می رود.

 

ماهیت آهن گالوانیزه

در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روي ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می شود که در آن روي به جاي آهن به عنوان آند بکار می رود وآهن به عنوان کاتد. روي در آند اکسید م یشود چون فلزي پست تر یا فعالتر از آهن است و داراي پتانسیل احیاء کمتري از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتري از آن دارد. خوردگی یا زنگ زدن آهن فقط در حضور اکسیژن و آب صورت می گیرد. در جایی بر سطح جسم آهنی، اکسایش آهن انجام وجود دارد، کاهش انجام م یشود و کاتد را H2O و O2(g) می شود و آند را تشکیل م یدهد و در جایی دیگر سطح آن جسم که تشکیل می دهد و در نتیجه این عمل، ایجاد یک سلول ولتایی یا پیل ولتایی یا الکتروشیمیایی بسیار کوچک است. الکترونهاي تولید شده در ناحیه آندي در میان آهن بسوي ناحیه کاتدي حرکت می کند.

 

روش گالوانیزاسیون

در گالوانیزاسیون ، فلز فاسد شدنی را در مذاب یک فلز فاسد ناشدنی فرو می برند و بیرون می آورند تا سطح آن از یک لایه فلز فاسد نشدنی پوشیده شود. مثلا ورقه هاي نازك آهنی را در مذاب فلز روي فرو می برند و بیرون می آورند تا سطح آنها از فلز روي پوشیده شود و آهن سفید یا آهن گالوانیزه تهیه شود.

 

موارد استفاده از آهن گالوانیزه

از آهن گالوانیزه در ساختن لوازمی مثل لوله بخاري ، کانال کولر ، کابینت آشپزخانه ، شیروانی منازل ، لول ههاي آب و هر جا که احتمال خوردگی آهن و خسارت وجود دارد، استفاده می شود. براي آلیاژهاي آهن که تا حدود ۱،۵ درصد کربن دارند و غالبا با فلزهاي دیگر همراهند، بکار می رود. (Steel) اصطلاح فولاد خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن ، عملیات حرارتی انجام شده بر روي آن و فلزهاي آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد

 

 

استنلس استیل چیست

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل )  چيست؟

گروه وسيع و گسترده اي از آلياژهاي ويژه اي که بيشتر براي مقاومت در برابر خوردگي توسعه يافته اند را فولادهاي زنگ نزن نامند.از جمله ويژگي هاي ممتاز براي اين دسته از آلياژها شکل پذيري عالي، چقرمگي زياد در دماي اتاق و دماي پايين و مقاومت خوب در برابر پوسته شدن، اکسايش و خزش در دماي بالا ميباشد که خواص خود را نيز تا دماهاي بالا حفظ ميکنند.فولادهاي ضد زنگ جزء دسته فولادهاي آلياژي حاوي مقادير قابل توجهي کرم ميباشند.حداقل عنصر کرم متعارف در اين دسته از فولادها ۱۱% ميباشد و براي اينکه آلياژهاي آهني خاصيت زنگ نزن داشته باشند ميزان کرم در آنها نبايد کمتر از اين مقدار باشد.

عنصر کرم موجب ميگردد فولاد خاصيت ضد زنگ داشته باشد بدين معنا که مقاومت به خوردگي در آن بهبود يابد. بنابراين کرم عنصر آلياژي بهبود دهنده مقاومت به خوردگي فولادهاي زنگ نزن است که اين بهبود مقاومت در برابر خوردگي به لحاظ تشکيل لايه محافظ از اکسيد کرم روي سطح فولاد ضد زنگ ميباشد. اين لايه نازک سرتاسري تحت شرايط مساعد فولاد را در برابر مواد و محيط هاي خورنده محافظت مينمايد. علاوه بر کرم، عناصر شيميايي ديگري نيز در ترکيب فولادهاي ضد زنگ بکار ميروند که از آن جمله ميتوان به مولييدن و نيکل اشاره نمود. نيکل عمدتا موجبات انعطاف پذيري و فرم پذيري را در فولاد ضد زنگ باعث می‌گردد.

فولاد ضد زنگ به گروهی از آلیاژها با پایه آهنی گفته می‌شود که حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم (Cr) می‌باشد. کروم عنصری اساسی است که با تشکیل یک فیلم اکسید کروم در سطح فولاد آن را ضد زنگ می‌سازد.

هنگامی که فولاد ضد زنگ بریده یا خراش داده می‌شود، کروم موجود در سطح سریعاً اکسید می‌شود و فیلم اکسید ناحیه صدمه دیده را ترمیم می‌کند. به دلیل همین خاصیت خود ترمیمی (خودشفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) می‌نامند

اولین فولاد ضد زنگ به صورت آلیاژ، مارتنزیتی Fe-Cr-C  توسط دانشمند انگلیسی به نام هاری بررلی (Harry Brearley) در ۱۹۱۲ تهیه گردید. اولین ریخته‌گری تجارتی فولاد ضد زنگ در سال ۱۹۱۳ در شفیلد انگلستان به تولید رسید و حق ثبت آمریکایی جهت این اختراع در سال ۱۹۱۶ به آقای هاری بررلی اهدا گردید.

 

آیا فولاد ضد زنگ، زنگ می‌زند

در واقع این موضوع که فولاد ضد زنگ، زنگ نمی‌‌زند یک تصور نادرستی است. این برداشت ناصحیح برخی موارد منجر به مشاجرات و حتی تعقیب قانونی بین کارفرمایان و پیمانکاران می‌شود. فولادهای ضد زنگ فقط در شرایطی خاص نظیر محیط‌های غیرآلوده و آب شیرین یا آب دریا (به صورت جاری) بدون زنگ باقی می‌مانند. در هوای مرطوب دریایی یا در داخل آب ساکن (راکد) فولاد ضد زنگ نوع ۳۰۴ زنگ می‌زند، و اغلب به صورت موضعی دچار خوردگی حفره‌ای می‌گردد. به طور کلی ماهیت محیط و ترکیب شیمایی فولاد هر دو در تشکیل زنگ و خوردگی حفره‌ای فولاد ضد زنگ نقش تعیین کننده‌ای دارند.

 

دلیل پاک شدن لایه کروم در عملیات حرارتی چیست

در عملیات حرارتی و یا جوش‌کاری، دمای فولاد ضد زنگ به حدود ۸۵۰-۵۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش می‌شود و کاربایدکروم (Chromium Carbide) تولید می‌گردد که در امتداد مرز دانه‌ها رسوب می‌کند. به همین دلیل کروم موجود در منطقه اطراف مرزدانه (ناحیه مرزی) تخلیه می‌شود. ناحیه مرزی که کروم آن تخلیه شده ( فقیر نسبت به کروم ) نسبت به سایر مناطق سالم سطح فلز که کروم آن مناطق تخلیه نشده‌اند در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد.

فولاد ضد زنگی را که در ساختار بلوری آن کار باید کروم به وجود آمده باشد “حساس شده (Sensitized  ) می‌نامند. فولاد‌های حساس شده نسبت به خوردگی مرزدانه‌ای یا فساد جوش بیشتر مستعد می‌شوند.

 

انواع فولاد ضدزنگ عبارتند از

فولاد ضد زنگ  استنلس استیل   Austenitic 300

فولاد ضد زنگ  استنلس استیل   Ferritic 400

فولاد ضدزنگ  استنلس استیل    Austenitic-Ferritic Duplex

فولاد ضد زنگ استنلس استیلMartensitic

 

 

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) مارتنزیتی

برای بسیاری ازکاربردها که مستلزم نه تنها مقاومت دربرابر خوردگی است بلکه نیاز به استحکام بالا،سختی بالا،مقاومت به سایش و حفظ لبه های تیز و زوایا درقطعه است ، ازفولادهای مارتنزیتی استفاده می کنند این فولادها را می توان ابتدا آهنگری نمود و سپس با آستنیته و سریع سردکردن (تشکیل مارتنزیت) و بازپخت دادن عملیات حرارتی کرد. فولاد ضدزنگ مارتنزیتی خاصیت مغناطیسی داشته و قابلیت حصول محدوده متغیر ازسختی رادارد. برای ساخت بلید توربین های بخار ازاین نوع فولاداستفاده می گردد.

 

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) آستنیتی – فریتی

این دسته ازفولادهای ضدزنگ هردو ساختارمتالورژیکی مربوط به فاز های فریت و آستنیت را همزمان درخودداشته ازاینرو آنها را فولادهای ضدزنگduplex نیز نامگذاری کرده اند این فولادها حاوی مقادیری ازعنصرنیکل به منظور پایدارکننده فازآستنیت و حصول خواص انعطاف پذیری همچنین مقادیری از عنصر کرم به منظورپایدارکننده فازفریت وحصول خواص استحکام و چقرمگی مناسب درفولادمی باشند.

 

موارد کاربرد

صنایع پتروشیمی – کاغذسازی – قند و نیشکر همچنین کشتی سازی

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) فریتی: سری ۴۰۰ Ferritic

این دسته ازفولادهای ضدزنگ خاصیت مغناطیسی و خواص فیزیکی و مکانیکی مناسبی دارند.عنصرآلیاژی عمده دراین گروه کرم در حد کافی جهت پایدار کردن کامل فازفریت می باشد به منظور جلوگیری ازتشکیل فازهایی که دررابطه با انعطاف پذیری و چقرمگی مخرب اند، سریع سردکردن این نوع فولادها که حاوی درصد زیادتری ازعناصر آلیاژی هستند الزامی است . فولادهای ضدزنگ فریتی خواصی مشابه به فولاد ساده کربنی داشته با این تفاوت که مقاومت آنها دربرابر خوردگی به مراتب بهتراست. عموما این فولادها حاوی مقادیر بین ۱۲ تا ۱۷ درصد کرم درساختار خود می باشند که فولادهای با مقادیر حدودا ۱۲ درصد کرم بیشتر برای کاربرد در استراکچرها و فولادهای بامقادیر حدودا ۱۷ درصد کرم بیشتر در بویلرها – ماشین های لباسشویی – دکوراسیون داخلی و لوازم خانگی بکارمی روند.

 

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) آستنیتی : سری Austenitic 300

فولاد ضد زنگ آستنیتی بیشترین مورداستفاده را در بین انواع دیگر فولادهای زنگ نزن داشته و تقریبا ۸۰% بازارجهان را به خود اختصاص داده است. درساختار آن حداقل ۷%  عنصر نیکل قرار دارد که ساختارفولاد را تماما آستنیتی نموده و باعث گردیده فولاد خاصیت انعطاف پذیر، مقاوم برای کاربرد دردماهای بالا، غیرمغناطیسی و قابلیت جوشکاری مساعد ازخود نشان دهد.

بنابراین مشخصه اصلی این طبقه از فولادهای زنگ نزن، سهولت جوشکاری و مقاومت به خوردگی عالی- نرم و انعطاف‌پذیر بودن برای کارسرد و غیرمغناطیس بودن آنها می باشد. طبق آنچه بدان اشاره گردید، فولادهای زنگ‌نزن را برای استفاده در محیط های اتمسفری، آب دریا و انواع مختلف محیط‌های شیمیایی انتخاب می‌کنند. اما، بستگی به نوع محیط، باید فولاد با ترکیب شیمیایی مناسب انتخاب شود. بجز مقاومت دربرابر محیط‌های خورنده خاص، فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی دارای خواص متالورژیکی

الف- تبدیل آستنیت به مارتنزیت دراثر کارسرد درانواع ۳۰۱ ، ۳۰۲ و۳۰۴

ب- کاهش کربن و عنصرآلیاژی کرم برای حذف امکان تشکیل کاربید کرم و جلوگیری از خوردگی بین دانه ‌‌يی درانواع ۳۰۴L،۳۱۶L،۳۲۱،۳۴۷

ج- آلیاژکردن با مولیبدن برای افزایش مقاومت دربرابر خوردگی حفره‌يی درانواع ۳۱۶

د- استفاده از درصدهای بالای عناصرآلیاژی کرم و نیکل برای افزایش استحکام دردمای بالا (فولادهای نسوز) و مقاومت دربرابر پوسته شدن درانواع ۳۰۹ و ۳۱۰ نیز می‌باشند.

موارد کاربرد

مخازن نگهدارنده موادشیمیایی – لوازم آشپزخانه – لوله های صنعتی –نمای خارجی بناها – استراکچرها

 

گروه های اصلی

استنلس نگیر(غیر مغناطیسی): آلیاژآهن – کروم- نیکل با کربن کمتر از۱/۰  %   (شامل انواع۱٫۴۳۰۱/۳۰۴که معمولا عنوان ۸/۱۸ و۱۰/۱۸  نیز شناخته می شوند.)  در حالت کارنشده خاصیت غیرآهن ربایی دارد وبیش از ۶۵ درصد مصرف جهانی استنلس را به خود اختصاص می دهد.

استنلس بگیر(مغناطیسی) : آلیاژ آهن –کروم با کربن کمتر از ۰٫۱% وخاصیت آهن ربایی.

استنلس مارتنزیت : آلیاژآهن-کروم با کربن بالای ۰۱% و خاصیت آهن ربایی وسختی پذیر.

استیل دوپلکس : آلیاژ آهن-کروم ونیکل با ساختمانی از ترکیب استیل های مغناطیسی و غیر مغناطیسی وخاصیت آهن ربایی.

 

خواص اصلی

مقاوم دربرابرخوردگی – کارکرد عالی- مقاوم دربرابرحرارت- هزینه  پایین در طول عمرمفید-۱۰۰درصد قابل بازیافت- خنثی از نظر بیولوژیکی- نسبت بالای مقاومت به وزن.

 

انواع استنلس های بگیر (مغناطیسی) کدامند

پرمصرف ترین آنها ۱٫۴۰۱۶  است.استفاده از آلیاژهایی با کروم پائین درمواردی که حفظ ظاهر در اولویت نبوده وشرایط سخت محیطی موجود نمی باشد،امکان پذیراست افزایش کروم ومولیبدن باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می شود.افزایش تیتانیوم ونیوبیوم نیز خاصیت جوش پذیری را افزایش می دهد.

 

دوپلکس چیست

استنلس استیل های دوپلکس به طور کلی از نطر مقاومت مکانیکی در سطح بالاتری نسبت به انواع معمول استنلس های بگیر(مغناطیسی) ونگیر(غیرمغناطیسی)قرار دارند.استنلس ها که نوع  ۱٫۴۴۶۲ پرمصرف ترین آنها می باشد به صورت شماتیک می باشد.

 

معرفي استنلس استيل و كاربرد آنها

به طور کلی استنلس استیل، فلز بادوام، کم هزینه جهت نگهداری و صد درصد قابل بازیافت می باشد و بیش از ۶۰ درصد استنلس های جدید از ذوب قراضه استنلس استیل تهیه می گردند.

 خواص اصلی استنلس استیل ها در موارد ذیل خلاصه می گردند:

* مقاومت در برابر خوردگی

* ظاهر جذاب

* مقاومت در برابر حرارت

* هزینه ناچیز در طول عمر مفید

* بصورت کامل قابل بازیافت

* از نظر قابلیتهای بیولوژیکی خنثی می باشد

* سادگی تولید محصول

 

 گروههای استنلس استیل کدامند؟

۱- استنلس های نگیر (غیر مغناطیسی) ۲- استنلس های بگیر ( مغناطیسی) ۳ – استنلس های مارتنزیت ۴ – استنلسهای دوپلکس

 

۱- گروه استنلس های نگیر (غیر مغناطیسی)

آلیاژ آهن، کروم نیکل با کربن کمتر از یک دهم درصد شناخته می شوند مثل استنلس های ۳۰۴ و ۳۰۴L  که معمولا به عنوان ۸/۱۸ و ۱۰/۱۸ نیز نامگذاری شده و در حالت کار نشده خاصیت غیر آهن ربایی دارند.  این گروه بیش از ۶۵ درصد مصرف جهانی استنلس را به خود اختصاص می دهند.

 

۲- گروه استنلسهای بگیر( مغناطیسی)

آلیاژ آهن – کروم با کربن کمتر از یک دهم درصد و خاصیت آهن ربایی.

 

۳- گروه استنلس های مارتنزیت

آلیاژ آهن – کروم با کربن بالاتر از یک دهم درصد و خاصیت آهن ربایی همراه با سختی پذیری.

 

۴- گروه استنلس های دوپلکس

آلیاژ آهن – کروم و نیکل با ساختمانی از ترکیب استنلس های مغناطیسی و غیر مغناطیسی بوده و دارای  خاصیت آهن ربایی در درجه حرارت معمولی می باشند.

 

 خواص اصلی استنلس

مقاوم در برابر خوردگی – کارکرد عالی – مقاوم در برابر حرارت – هزینه پایین و طول عمر مفید، ۱۰۰ درصد قابل بازیافت – خنثی از نظر بیولوژیکی- سهولت در تولید و پاکیزکی و همچنین نسبت بالای مقاومت به وزن

 

 استنلسهای نگیر( غیر مغناطیسی)

در این نوع از استنلس استیل ها آلیاژ ۳۰۴ با ترکیب نیکل ۱۰-۸ درصد و کروم ۲۰-۱۸ درصد و کربن حداکثر ۸۰/۰ درصد به عنوان استنلس پایه شناخته می شود. و با تغییر ترکیب آلیاژی استنلس استیل ۳۰۴ یا ۴۳۰۱ /۱حصول آلیاژ های دیگر استنلس استیل در این گروه امکان پذیر می گردد.

با توجه به اهدف مورد نظر در هنگام  استفاده از استنلس استیل ها شرایط زیر متصور می باشند

حالت اول : اگر بهبود خواصّ مکانیکی مد نظر باشد، بستگی به روش انتخاب یکی از گروه های زیر می توانند انتخاب گردند:

گروه اول : با افزایش نیتروژن در ترکیب آلیاژی می توان به افزایش قدرت خصوصاً در دمای پائین دست یافت و در این گروه می توان به ۳۰۴N یا (۴۳۱۵/۱) و ۳۰۴LN یا (۴۳۱۱/۱) اشاره نمود.

گروه دوم: با افزایش کربن در ترکیب آلیاژی خواص مکانیکی (شامل عملیات سرد) افزایش می یابد که میتوان به نوع استنلس استیل  ۳۰۱ (۴۳۱۰/۱) اشاره نمود.

گروه سوم : با کاهش نسبی کربن و افزایش نیتروژن  در ترکیب آلیاژی استنلس استیل ۳۰۱ می توان جوش پذیری را افزایش و خاصیت غیر شکنندگی و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش داد به عنوان مثال به نوع ( ۳۰۱LN (438/1 میتوان اشاره نمود.

گروه چهارم : با افزایش نیکل تا حد  ۱۲ درصد در ترکیب آلیاژی می توان شکل دهی انبساطی (کشش با مهار) را افزایش داد که نوع ۳۰۵ (۴۳۰۳/۱) یکی از این انواع می باشد.

حالت دوم : اگر هدف افزایش مقاومت در برابر خوردگی بوده باشد می توان با استفاده از استیل پایه (۳۰۴) به دو گروه زیر دست یافت

گروه اول: چنانچه مقاومت در برابر اکسیداسیون در درجه حرارتهای بالا مورد نظر باشد  استنلس استیل هایی که  در ترکیب آلیاژی آنها کروم و نیکل افزایش پیدا می نمایند ، مناسب می باشند از بارزترین آنها می توان به انواع  ۳۰۹ S(4833/1) 310/314 (4841/1) و ۳۱۰S (4845/1) اشاره نمود.

گروه دوم :  جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی  می توان با افزایش مولیبدن در ترکیب آلیاژی استیل پایه مقاومت در برابر خوردگی را افزایش داد.۳۱۶ (۴۴۰۱/۱) با مولیبدن ۲ درصد و ۳۱۶ (۴۴۳۶/۱) با  مولیبدن ۵/۲ درصد و ۳۱۷ با مولیبدن ۳ درصد از جمله این نوع از استنلسها می باشند.

در حالت سوم : چنانچه بهبود کیفیت جوش پذیری مد نظر قرار گیرد می توان گروه های زیر را در شرایط گوناگون متصّور نمود:

گروه اول:

با کاهش کربن و افزایش نسبی تیتانیوم می توان جوش پذیری استنلس استیل را بهبود داد و همزمان از خوردگی داخل  دانه ای  پس از جوش جلوگیری نمود.

انواع این گروه شامل استنل های سری ۳۲۱  (۴۵۴۱/۱) دارای تیتانیوم و یا سری های ۳۰۴ (L(4307/1  و (۴۳۰۶/۱) با کربن پائین می باشند .

گروه دوم : با کاهش کربن و افزایش مولیبدن و نیز تیتانیوم می توان علاوه بر بهبود جوش پذیری مقاومت در برابر خوردگی را همزمان افزایش داد. استنلسهای  ۳۱۶ TI  ۴۵۷۱/۱  و ۳۱۶ L و ۳۱۷L از این جمله اند.

گروه سوم: در این نوع از استنلسها با افزایش کروم ، مولیبدن و نیتروژن در استنلس استیل پایه (۳۰۴) مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته و کیفیت جوش پذیری نیز بهبود می یابد . استنلسهای ۴۵۴۷/۱، ۴۵۲۹/۱ با مولیبدن ۶ درصد  از این جمله اند.

 

 انواع استنلس های بگیر(غیر مغناطیسی )

پر مصرف ترین استنلس استیل در این گروه نوع  (AISI 430)یا ۴۰۱۶/۱می باشد . این نوع از استنلسها در شرایطی که حفظ ظاهر در اولویت بوده و شرایط سخت محیطی موجود نمی باشد، دارای کاربرد فراوانی می باشند. افزایش کروم و مولیبدن در این نوع از استنلس ها باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی شده و اضافه نمودن  تیتانیوم و نیوبیوم نیز خاصیت جوش پذیری را افزایش می دهند.

 تقسیم بندی استنلس استیل های مغناطیسی ( بگیر)

گروه اول:

این گروه شامل استنلس استیل های ۴۰۹- ۴۱۰- ۴۲۰- ۴۱۰L که کروم موجود انها بین ۱۰ تا ۱۴ درصد می باشد و ۳۰ درصد کل مصرف این نوع استنلس استیل را شامل می گردد. این گروه دارای کمترین میزان کروم و ارزانترین نوع استنلس استیل  می باشد . در محیط های غیره خورنده و یا دارای خورندگی ناچیز و یا جاهایی که مقدار کمی از زنگ زدگی سطحی قابل قبول باشد مصرف می گردد. بیشتر در فضای بسته ( شرایطی که با آب در تماس مستقیم نبوده و یا به صورت دائم خشک است) و نیز برای صدا خفه کن اگزوزها ی ماشین مصرف عمده دارد.

سری ۴۱۰ L جهت استفاده در کانتینرها – اتوبوسها و مینی بوسها و اخیراً فریمهای LCD به کار گرفته می شود.

گروه دوم:

استنلس استیل ۴۳۰ شاخص این گروه نوع می باشدکه کروم آن بین ۱۴- ۱۸  درصد می باشد و پر  مصرف ترین استنلس استیل از نوع مغناطیسی ( بگیر) می باشد ( حدوداً ۴۸ درصد مصرف جهانی این نوع   از استنلس استیل به خاطر بالا بودن میزان کروم ( ۱۴ -۱۸ درصد ) دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی بوده و شباهت زیادی به استنلس استیل پایه گروه غیر مغناطیسی یعنی  ۳۰۴ دارد. مصارف دیگر این استنلس استیل در ساخت دیگهای ماشین لباس شویی وپانلهای داخلی است استنلس استیل ۴۳۰ معمولا جایگزین خوبی برای  استیل غیر مغناطیسی  ۳۰۴ بوده و در اقلام  وسایل خانگی مانند ماشینهای ظرفشویی، ظروف آشپزخانه ( قابلمه و تابه ) مورد استفاده گسترده دارد.

گروه سوم : استیل های این گروه نیز شامل (۱۴- ۱۸  درصد کروم ) بوده هر چند عناصر تثبیت کننده مانند تیتانیوم ، نیوبیوم نیز به صورت فعال در ترکیب وجود دارند از جمله این استیلها به انواع  ۴۳۰TI-439-441 ) می توان اشاره نمود. در مقایسه با گروه ۲ این سری از استنلسهای بگیر قابلیت بهتری در جوش پذیری و فرم گیری از خود نشان می دهند و در اکثر موارد از سری های غیر مغناطیسی ۳۰۴ رفتار بهتری از خود بروز می دهند.

مصارف عمده این گروه ساخت سینک ها ، لوله های تبادل حرارتی (صنایع شکر و انرژی و غیره) سیستم های اگزوز با عمر طولانی تر( از نوع  ۴۰۹) و نیز قسمتهای جوش شده در ماشینهای لباسشویی می باشد. در موارد مصرفی که استفاده از استنلس های ۳۰۴ به نظر بالاتر از حد مورد نیاز و غیر اقتصادی بنظر می آیند این نوع از استنلسهای بگیر جایگزین مناسبی می باشند.

گروه چهارم: شامل استنلسهای ۴۳۴،۴۳۶، ۴۴۴ ( مولیبدن در ترکیب ) که ۷ درصد از مصرف را به خود اختصاص می دهند. این گروه شامل مقداری مولیبدن اضافه شده جهت افزایش مقاومت در برابر  خوردگی می باشد . مصارف معمول این گروه در ساخت تانک های آب گرم ، آبگرمکن های خورشیدی ، قسمتهای بیرونی سیستم اگزوز ، کتری برقی، قطعات اجاق های مایکروویو، پنل های  خارجی و غیره می باشد.

سری ۴۴۴ از نظر مقاومت در برابر خوردگی می تواند مشابه سری ۳۱۶ عمل نماید.

گروه پنجم : شامل استنلسهای با ۳۰ – ۱۸  درصد کروم می باشند که در گروههای دیگر قابل دسته بندی نباشند. از انواع آن می توان به نوع های ۴۴۵، ۴۴۶،۴۴۷، و غیره اشاره نمود. ( این گروه ۲ درصد از مصرف کل را به خود اختصاص می دهند.)

این سری دارای کروم اضافه و نیز مولیبدن جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون می باشد (مانند نوع ۳۱۶ )  و  مصرف عمده این سری در محیطهای ساحلی و در شرایط سخت خوردگی است. شایان ذکر است مقاومت خوردگی سری JIS 447  معادل فلز تیتانیوم می باشد .

 مزیت آهن ربا بودن استنلسهای مغناطیسی (بگیر)

اینگونه متصور است که چون استنلس بگیر دارای خاصیت آهن ربایی است، بنابراین به صورت واقعی ضد زنگ نبوده و مانند فولادهای کربنی زنگ می زند. این تصور کاملا اشتباه است . لازم به ذکر است تنها به علت تفاوت ساختمان اتمی است که بعضی از استنلسها مغناطیسی ( بگیر) و شماری از آنها غیر مغناطیسی (نگیر) می گردند .

 خواص ضد خوردگی استنلسهای مغناطیسی (بگیر)

فلز استنلس استیل بعلت داشتن کروم در برابر خوردگی مقاوم گردیده است.

فلزات کلا در مقابل خوردگی به نسبتهای مختلف دارای ضعف می باشند هرچند استنلس استیل بصورت چشمگیری نسبت به فولادهای کربنی در مقابل خوردگی مقاوم می باشد.

فلز کروم در استنلس استیل ( نه نیکل که بعضی اوقات تصور می گردد) عامل اصلی مقاومت این فلز در برابر خوردگی است.  به همین دلیل استنلسهای مغناطیسی ( بگیر ) به نسبت کروم موجود در آنها مقاومت خوبی در برابر خوردگی از خود نشان می دهند.

 مقاومت موضعی در برابر خوردگی در استنلسهای مغناطیسی

مقاومت استنلس استیل در برابر خوردگی ناشی از ترکیب  شیمیایی آن بوده و بستگی به ساختمان اتمی نوع بگیر یا نگیر آن ندارد. در استنلس استیل های ۴۳۶ و ۴۴۴ به علت داشتن مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی در سطح بالاتری از ۳۰۴ قرار دارد هرچند استنلس نگیر ۳۰۴ مقاومتش بیشتر ازاستنلسهای بگیر سری ۴۴۱، ۴۳۹، ۴۳۰ می باشد .

خواص فیزیکی و مکانیکی استنلسهای مغناطیسی (بگیر)

استنلس های بگیر برای تولیدات مختلف بسیار مناسب بوده و دارای کاربردهای وسیعی می باشد.

استنلس های بگیر مشخصات مکانیکی مناسب داشته و در مقایسه با استنلس های نگیر موقعیت میانی قابل قبولی دارند. تنش تسلیم استنلس های بگیر از نگیر بالاتر بوده در حالیکه مشخصات تغییر طول و شکل پذیری آن مشابه فولاد های کربنی می باشد. دو مشخصه برتر اینگونه استنلس استیل ها نسبت به  استنلس های نگیر انبساط حرارتی و هدایت حرارتی آنها می باشد.

 مشخصات فیزیکی استنلسهای مغناطیسی (بگیر)

به طور کلی مشخصات فیزیکی یک فلز آلیاژی منعکس کننده توانائی فلز جهت انتقال حرارت، انتقال الکتریسیته ،

انبساط و انقباض و غیره می باشد.

استنلس های بگیر دارای خاصیت مغناطیسی بوده و در عین حال دارای مزیت های متعددی نسبت به استنلس های نگیر می باشند به عنوان مثال انتقال حرارت به میزان قابل توجهی درآنها بوده و در مصارفی چون اطوهای برقی ، یا مبدل های حرارتی لوله یا ورق ایده ال می باشند.

ضریب انبساط حرارتی استنلس های بگیر مشابه فولاد های کربنی بوده و به مراتب از استنلس های نگیر پایین تر است در نتیجه استنلس های بگیر در مقابل حرارت کمتر تغییر شکل می دهند.

 گازهای محافظ جهت جوشکاری استنلسهای مغناطیسی

استنلس استیل در حالت ذوب به علت داشتن کروم بالا دارای قابلیت اکسید شدن بالا می باشد چنانچه در هنگام ذوب این فلز از هوا مصون نگردد کروم موجود در فلز به اکسید تبدیل شده و مقاومت در برابر خورندگی در محل جوش کاهش می یابد.

برای جلوگیری از وقوع این امر از گاز محافظ استفاده می گردد گازهای محافظ می توانند آرگون و یا هلیوم و ترکیبی از آنها باشند.

جهت استنلس های بگیر گازهای محافظ می بایست آرگون خالص و یا ترکیب آرگون و هلیوم باشند.

گاز آرگون معمول ترین گاز حفاظتی در پشت کار می باشد و گاز نیتروژن نمی بایست در استنلس های بگیر مورد استفاده قرار گیرد.

 اسید شویی ، خنثی سازی و گند زدایی

تغییر رنگ جزئی ناشی از جوشکاری باید با روشهای مکانیکی و یا شیمیایی ( به نام اسید شویی) از بین برده شود . اسید شویی به وسیله ترکیبی از اسید های فلوئیدریک و نیتریک و یا خمیر های مخصوص می باشد.

عملیات خنثی سازی و گند زدایی جهت بازآوری لایه سطحی و آزاد شدن رسوبات متالیک از طریق غوطه ور کردن قطعه در آب سرد حاوی ۲۰ تا ۲۵ درصد اسید نیتریک بدست می آید.

 به طور اختصار دسته بندی استنلسهای مغناطیسی (بگیر) به صورت زیر خواهد بود :

گروه اول :    کروم ۱۴ – ۱۰ درصد( ۴۰۹-۴۱۰-۴۲۰)

گروه دوم :    کروم  ۱۸- ۱۴ درصد (۴۳۰)

گروه سوم :   کروم  ۱۸- ۱۴ درصد و فلزات تثبیت کننده  مانند نیوبیوم و تیتانیوم مانند انواع  ۴۳۰TI، ۴۳۹، ۴۴۱

گروه چهارم : حاوی ۵ درصد مولیبدن اضافه مانند انواع ۴۳۴، ۴۳۶ و۴۴۴

گروه ۵ : حاوی ۳۰- ۱۸ درصد کروم که در گروه های دیگر نباشد مانند انواع ۴۴۵،۴۴۶،۴۴۷

 

دوپلکس چیست؟

استنلس استیل های دوپلکس بطور کلی از نظر مقاومت در سطح بالاتری نسبت به انواع معمول استنلس های بگیر  و نگیر قرار دارندو پر مصرف ترین آنها نوع ۴۴۶۲/۱ EN می باشد

انواع استنلس های دوپلکس

ASTM                             EN

۳۲۱۰۱S                      ۴۱۶۲/۱

۳۲۳۰۴S                      ۴۳۶۲/۱

۳۲۲۰۵S                      ۴۴۶۲/۱

۳۱۸۰۳S

۳۲۷۶۰S                      ۴۵۰۱/۱

۳۲۷۵۰S                      ۴۴۱۰/۱

 

مشخصات اختصاصی

قدرت بالا ۲- مقاومت بالادر برابر نفوذ حفره ای و خوردگی موئی  ۳- مقاومت بالا در برابر تنش های منجر به ترک خوردگی و خستگی هر دو ناشی از خوردگی  ۴- مقاومت بالا در برابر خوردگی های یکپارچه  ۵- مقاومت خوب در برابر خستگی  ۶- قدرت جذب انرژی بالا  ۷- انبساط حرارتی پائین  ۸- جوش پذیری خوب

 کاربردها

۱- مبدل های حرارتی  ۲- آبگرمکن ها   ۳- محفظه های تحت فشار  ۴- تانکرها   ۵- شفت ها و جلو برندها قطعات گردشی دیوارهای موج شکن  حائل در سکوهای دریایی ۶- تانکرهای حمل مواد و نیز سیستم های لوله کشی جهت تانکرهای شیميایی   ۷- هضم کنندها و سایر دستگاها در صنایع کاغذ و خمیر کاغذ  ۸- داکتهای تصفیه گاز  ۹- سیستم آب دریا  ۱۰- کارخانجات آب شیرین کن.

 مختصات عمومی

استنلسهای دوپلکس به عنوان استنلس های بگیر- نگیر ( مغناطیسی- غیر مغناطیسی) نیز شناخته شده که تعداد زیادی از خواص مفید هر دو نوع استنلس استیل بگیر و نگیر را دارا می باشد.

به علت درصد بالای کروم و نیتروژن و همچنین در اکثر موارد مولیبدن دارای مقاومت بالا در برابر خوردگیهای نقطه ای و یکنواخت می باشند. ساختمان میکروسکوپی استنلسهای دوپلکس موجب افزایش توانایی (قدرت) و مقاومت آن در برابر ترک خوردگی های ناشی از تنشهای خوردگی می گردد. استنلسهای دوپلکس درای خصوصیت جوش پذیری خوبی نیز می باشند.

 مقاومت در برابر خوردگی

استنلس های دوپلکس به علت برخورداری از درصد بالای کروم مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی در بسیاری از محیط ها را دارند.

 خوردگی یکنواخت (uniform corrosion)

این نوع خوردگی در هنگامی اتفاق می افتد که کل سطح استیل در مجاورت محیط خورنده قرار گرفته و بصورت یکنواخت در معرض خوردگی قرار می گیرد . بطور کلی هنگامی که سرعت خوردگی در استیل کمتر از ۰/۱ میلیمتر در سال باشد ، استیل با مقاومت خوب در برابر خوردگی تلقی می گردد.

استیلهای دوپلکس به علت برخورداری از درصد بالای کروم مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی در بسیاری از محیطها را دارند.

۲۳۰۴SAF در بسیاری از مواقع معادل ۴۴۰۴ بوده و انواع دیگر استیلهای دوپلکس با آلیاژهای بالاتر مقاومتهای بیشتری در برابر خوردگی از خود نشان می دهند. در اسید سولفوریک که یا یونهای کلر همراه گردیده ، دوپلکس ۲۲۰۵ از استنلس نوع ۴۴۰۴ مقاومت خیلی بهتری در برابر خوردگی از خود نشان داده و مقاومت آن معادل استنلس نوع ۹۰۴ L می باشد

 خوردگی حفره ای و موئی (PITTING)

با افزایش کروم ، مولیبدن و نیتروژن در استیل مقاومت آن در برابر خوردگی حفره ای افزایش می یابد.

 ترک ناشی از تنش خوردگی

در محیط های کلریدی با درجه حرارت بالا، استنلس استیلهای نگیر در معرض بروز ترک بر اثر تنش خوردگی قرار می گیرند. استنلس استیلهای از نوع دوپلکس به علت تداوم فاز مغناطیسی شان به میزان بسیار کمتری در مقابل اینگونه خوردگی حساس می باشند.

 تنش خوردگی سولفاید منجر به ترک

در شرایط حضور محلول های هیدرو سولفاید و هیدروکلراید، امکان بروز تنش خوردگی منجر به ترک در درجه حرارت های پائین تر بیشتر می گردد. چنین شرایطی در بدنه چاههای نفت و گاز به شدت امکان وقوع پیدا می کند. در حالیکه انواع استیلهای ۲۲۰۵و ۲۵۰۷SAF  مقاومت خوبی در اینگونه شرایط از خود نشان می دهند در حالیکه استنلسهای با ۱۳ درصد کروم تمایل بیشتری به تنش خوردگی منجر به ترک دارند.

 خستگی خوردگی (CORROSION FATIGUE)

استیلهای دوپلکس به علت قدرت مکانیکی بالا و مقاومت زیاد در برابر خوردگی دارای توانائی بالا در برابر خستگی خوردگی می باشند مقاومت استیل ۲۲۰۵ در آب دریا (مصنوعی) بیشتر از انواع دیگر آن می باشد

 خوردگی داخل کریستالی

به علت ساختمان میکروسکوبی خاص و درصد پائین کربن این نوع استنلسها دارای مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی داخل کریستالی می باشند و به گونه ای هستند که پدید آمدن حالت غیر مغناطیسی در منطقه حرارت دیده جوش را تضمین می نمایند و پدید آمدن کاربیدها و نیتریدهای ناخواسته در مرزهای دانه ای در اینگونه استیل ها به حداقل کاهش می یابد.

 جوش

جوش پذیری استیل های دوپلکس خوب بوده و روشهای معمول جوشکاری در استنلس استیل ها در مورد آنها نیز صادق می باشد.

 روشهای معمول جوش استنلس استیل

جوش قوسی  فلز  با حفاظت

جوش قوسی تنگستن با  گاز

جوش قوسی فلز با گاز

جوش قوسی با الکترود

جوش قوسی با پلاسما

جوش قوسی زیر پودری

 

 دستور العمل کلی زیر درهنگام جوشکاری می تواند عموما مورد استفاده قرار بگیرد:.

۱- جوش ماده می بایست بدون پیشگرم انجام پذیرد.

۲- ماده باید فرصت سرد شدن تا حد پایین تر از ۱۵۰ در جه سانتیگراد در بین مراحل مختلف جوش را داشته باشد .

۳- جهت حصول مشخصات خوب برای فلز جو ش شده ، مواد پر کننده مورد استفاده قرار گیرد .

۴- جهت حصول شرایط مناسب تعادلی بین حالت مغناطیسی و غیر مغناطیسی در جوش ، قدرت قوس جوش می بایست در محدود های توصیه شده باقی بماند.

۵- برای اطمینان از عدم وقوع خوردگی حفر ه ای در جوشکار های  GTIMوPAW ، اضافه نمودن نیتروژن در گاز محافظ توصیه می گردد.

 

فولاد ضدزنگ آستنیتی : سری Austenitic 300

فولاد ضدزنگ آستنیتی بیشترین مورداستفاده را در بین انواع دیگر فولادهای زنگ نزن داشته و تقریبا ۸۰% بازارجهان را به خود اختصاص داده است. درساختار آن حداقل ۷%  عنصر نیکل قرار دارد که ساختارفولاد را تماما آستنیتی نموده و باعث گردیده فولاد خاصیت انعطاف پذیر، مقاوم برای کاربرد دردماهای بالا، غیرمغناطیسی و قابلیت جوشکاری مساعد ازخود نشان دهد.

بنابراین مشخصه اصلی این طبقه از فولادهای زنگ نزن، سهولت جوشکاری و مقاومت به خوردگی عالی- نرم و انعطاف‌ پذیر بودن برای کارسرد و غیرمغناطیس بودن آنها می باشد. طبق آنچه بدان اشاره گردید، فولادهای زنگ نزن را برای استفاده در محیط های اتمسفری، آب دریا و انواع مختلف محیط‌های شیمیایی انتخاب می‌کنند. اما، بستگی به نوع محیط، باید فولاد با ترکیب شیمیایی مناسب انتخاب شود. بجز مقاومت دربرابر محیط‌های خورنده خاص، فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی دارای خواص متالورژیکی

الف- تبدیل آستنیت به مارتنزیت دراثر کارسرد درانواع ۳۰۱ ، ۳۰۲ و۳۰۴

ب- کاهش کربن و عنصرآلیاژی کرم برای حذف امکان تشکیل کاربید کرم و جلوگیری از خوردگی بین دانه‌‌يی درانواع L304 L316 ، ۳۲۱ ، ۳۴۷

ج- آلیاژکردن با مولیبدن برای افزایش مقاومت دربرابر خوردگی حفره‌يی درانواع ۳۱۶

د- استفاده از درصدهای بالای عناصرآلیاژی کرم و نیکل برای افزایش استحکام دردمای بالا (فولادهای نسوز) و مقاومت دربرابر پوسته شدن درانواع ۳۰۹ و ۳۱۰ نیز می‌باشند.

 

موارد کاربرد

مخازن نگهدارنده موادشیمیایی – لوازم آشپزخانه – لوله های صنعتی –نمای خارجی بناها – استراکچرها

فولاد ضدزنگ فریتی : سری ۴۰۰ Ferritic

این دسته ازفولادهای ضدزنگ خاصیت مغناطیسی و خواص فیزیکی و مکانیکی مناسبی دارند.عنصرآلیاژی عمده دراین گروه کرم در حدکافی جهت پایدار کردن کامل فازفریت می باشد به منظور جلوگیری ازتشکیل فازهایی که دررابطه با انعطاف پذیری و چقرمگی مخرب اند، سریع سردکردن این نوع فولادها که حاوی درصد زیادتری ازعناصر آلیاژی هستند الزامی است . فولادهای ضدزنگ فریتی خواصی مشابه به فولاد ساده کربنی داشته با این تفاوت که مقاومت آنها دربرابر خوردگی به مراتب بهتراست. عموما این فولادها حاوی مقادیر بین ۱۲ تا ۱۷ درصدکرم درساختارخودمی باشند که فولادهای بامقادیر حدودا ۱۲ درصد کرم بیشتر برای کاربرد دراستراکچرها و فولادهای بامقادیر حدودا ۱۷ درصد کرم بیشتر در بویلرها – ماشین های لباسشویی – دکوراسیون داخلی و لوازم خانگی بکارمی روند.

فولاد ضدزنگ آستنیتی – فریتی : ( Austenitic-Ferritic ( Duplex

این دسته ازفولادهای ضدزنگ هردو ساختارمتالورژیکی مربوط به فاز های فریت و آستنیت را همزمان درخودداشته ازاینرو آنها را فولادهای ضدزنگduplex نیز نامگذاری کرده اند این فولادها حاوی مقادیری ازعنصرنیکل به منظور پایدارکننده فازآستنیت و حصول خواص انعطاف پذیری همچنین مقادیری از عنصر کرم به منظورپایدارکننده فازفریت و حصول خواص استحکام و چقرمگی مناسب درفولادمی باشند.

موارد کاربرد

صنایع پتروشیمی – کاغذسازی – قند و نیشکر همچنین کشتی سازی

فولاد ضدزنگ مارتنزیتی : Martensitic

برای بسیاری ازکاربردها که مستلزم نه تنها مقاومت دربرابر خوردگی است بلکه نیاز به استحکام بالا،سختی بالا،مقاومت به سایش و حفظ لبه های تیز و زوایا درقطعه است ، ازفولادهای مارتنزیتی استفاده می کنند این فولادها را می توان ابتدا آهنگری نمود و سپس با آستنیته و سریع سردکردن (تشکیل مارتنزیت) و بازپخت دادن عملیات حرارتی کرد. فولاد ضدزنگ مارتنزیتی خاصیت مغناطیسی داشته و قابلیت حصول محدوده متغیر ازسختی رادارد. برای ساخت بلید توربین های بخار ازاین نوع فولاداستفاده می گردد

بر خلاف آنچه که به صورت عمومی تصورمی گردد که استنلس استیل زنگ نمی زند ، استنلس استیل بخاطر ترکیب الکترونی آن امکان زنگ زدن را دارد .

استنلس استیل با افزایش ۵/۱۰ درصد کروم به فولاد معمولی بوجود می آید بنابراین هر استنلس استیلی که کمتر از ۵/۱۰ درصد کروم داشته باشد نباید آنرا استنلس استیل دانست . نیکل و ترکیبات دیگر خواص دیگری را در استنلس استیل افزایش می دهند. برای مثال ، عنصر نیکل خواص قابلیت فرم دهی ، شفاف بودن ومقاومت در دمای بالا را به استنلس استیل می بخشد.

استنلس استیل همانگونه که ذکر شده با افزودن ۵/۱۰ درصد کروم به فولاد به وجود می آید این ترکیب در مجاورت اکسیژن موجود در هوا به اکسید کروم Cr2O3 تبدیل می شود ضخامت این پوشش ۱۳۰ انگستروم Angstroms می باشد . ( هر انگستروم معادل یک صد میلیونیم سانتیمتر است ) وبلا فاصله روی آهن را گرفته و مانع از زنگ زدگی آن می گردد. این پوشش آگر چه مانند سرامیک سخت است ولی آسیب پذیر می باشد وبه مجرد خراش چنانچه اکسیژن کافی درمحیط موجود نباشد امکان تشکیل لایه مجدد را پیدا نکرده و به تدریج دچار زنگ زدگی می گردد . به خاطر همین مطلب است که وقتی یک واشر استنلس استیل را همراه با یک واشر لاستیکی به شدت محکم می کنیم به مرور زمان در اثر کمبود اکسیژن دچار زنگ زدگی می شود . این موضوع شایان توجه است که در اثر فرم دهی خمکاری و سایر عملیات مرتبا این پوشش از بین میرود و تشکیل می گردد.

استنلش استیل در مقابل آب دریا که مقدار زیادی نمک دارد و همچنین آب های که دارای کلر زیاد هستند ، دچار آسیب می گردد زیرا کلر در سطح خارجی استنلش استیل اثر گذار بوده و در صورتی که خراش بر روی سطح استنلس استیل باشد امکان ترمیم آن را پیدا نمی کند و از همین مجرای کوچک ، آب های با نمک بالا یا کلر زیاد هر روز شروع به تخریب استنلس استیل می ننماید و این اثر به صورت لک های زنگ زدگی ملاحظه و به تدریج گسترش پیدا می نماید . انچه که بایستی در مورد استنلس استیل و مشتقات آن مورد توجه قرار داد اینست که استنلس استیل بایستی مرتب با هوا در تماس باشد و اگر در اثر کار سرد مثل خمکاری ، برش ، فرم دهی و غیره پوشش سطحی آن دچار آسیب شده باشد و در مجاورت اکسیژن نباشد ، دچار زنگ زدگی خواهد شد.

در مورد المنت استنلس استیل نظر به نامشخص و مطمئن نبودن منابع تولید و نوع واردات که اغلب بدون دانش فنی صحیح وارد کشور می شود به هیچ عنوان نمی توان صرفا به اظهار نظر فروشنده متکی بود زیرا تشخیص نوع استنلس استیل اسید مقاوم یا آتش مقاوم برای هیچ فروشنده ای امکان پذیر نمی باشد مگر با ارائه مدارک و اسناد

زاماک چیست

 نحوه آلياژسازي زاماك (Zn-Cu-AL)

براي تهيه آلياژ زاماك ابتداء آلومينيوم را ذوب كرده (به مقدار مورد نياز )سپس تكه هاي مس خا لص را داخل مذاب انداخته ودرجه حرارت را با لا برده تا اينكه مس در داخل الو مينيوم حل شود.

پس از اينكه آميژان AL-Cu آماده شد انرا شمش ريزي مي كنيم آميژان Al-Cuترد شكننده است به خاطر ايجاد فاز(CuAl?) ، پس از اينكه شمش ها منجمد شدند در داخل بوته ديگر نيز روي را ذوب كرده (به مقدار مورد نياز) پس از اينكه روي ذوب شد شمش آميژانAl-Cuكه منجمد شده بود را داخل بوته اي كه در آن روي ذوب شده انداخته ويك تكه اي از روي را بر روي شمش AlCu گذاشته تا اينكه فشار سنگين روي باعث شود كه شمش (اميژان CuAl) به پايين رفته وكا ملا در داخل مذاب حل شود پس از اينكه آلياژآماده شده آنرا ريخته گري مي كنيم . البته اين آلياژ زاماك با اين درصد كه ريخته گري مي كنيم مخصوص ماسه قا لبگيري مي باشد.

 

خصوصيات زاماك

با توجه به اينكه زاماك از دامنه انجماد بسيار كوتاهي بر خوردار است از اين رو تمايل شديد به انجماد پوسته اي باعث مي گردد كه ازانها در ريخته گري هاي مجوف وپيستوني نيزاستفاده شود و از طرف ديگر تغذيه گذاري وجهت انجماد در آنها به سهولت تعين گردد وزن مخصوص اين الياژ سنگين مي باشد بنابر اين بايد سيستم هنگامي از نوع فشاري بوده وتغذيه از نوع كور بوده و همچنين هنگام بارريزي نيز وزنه گذاري فراموش نشود.

زاماك با توجه به نقطه ذوب پايين وسياليت مناسب و انقباض از نوع متمركز يك الياژ مناسبي براي ريخته گري مي باشد خواص مكانيكي زاماك خوب مي باشد وسختي اش شايد از بعضي برنجها هم بالاتر باشد . سختي زاماك ۸۵ برينل است در قالبهاي دايمي هم به ۱۲۰ برينل هم مي رسد كه سختي اش نز ديك فولاد ساختماني مي باشد مقاومت به اكسداسيون زاماك تا ۲۰۰ درجه سانتيگراد خوب است چقرمگي زاماك واقعا چشمگير است اگر نمونه اي از زاماك را تحت كشش قرار بدهيم نشان مي دهد كه چقرمگي اش فوق العاده بالا است.

كاربرد زاماك در قطعاتي است كه تحت فشار هستند مانند دستگيره در اتومبيل ها و غيره . همجنين با توجه به زيبايي زاماك كاربرد اش بيشتر در قطعات تزئيني مثل اسباب بازي ها نيز مي باشد .

زاماك به عنوان سرب خشك نيز در بازار مطرح است ولي اين لفظ غلط است .سرب خشك الياژي است از سرب با انتيموان براي زاماك عمليات كيفي معني ندارد چون فشار بخار زاماك بالا است. براي زاماك خطرناك ترين عنصر سرب واهن مي باشد چون نقطه ذوب سرب پايين تر از زاماك مي باشد ودر روي انحلال ندارد در نتيجه به طرف مرز دانه ها زده مي شود در نتيجه باعث شكست گرم مي شود وخواص قطعه به شدت پايين مي ايد اهن نيز با الومينيوم مي تواند توليد FeAI بكند و حداكثر حلاليت اهن در روي ۲۰% ميباشد هيچگاه نمي توان از اهن به عنوان ريز كننده استفاده مطلوب نمود.

 

سوپر آلیاژ پایه نیکل

سوپر آلیاژها، آلیاژهای مقاوم به گرما در دمای بالا هستندو قادرند که استحکام خود را در دماهای بالا حفظ نمایند. سوپر آلیاژها همچنین مقاومت خوبی به خوردگی و اکسایش و مقاومت زیادی به خزش و شکست در دمای بالا دارند. بطور کلی سه دسته اساسی سوپر آلیاژ وجود دارد:۱-پایه نیکل   ۲-پایه نیکل/ آهن    ۳-پایه کبالت

اولین آلیاژ پایه نیکل قابل رسوب سختی Nimonic80 در سال ۱۹۴۱در بریتانیای کبیر توسعه یافت. این آلیاژ محلول جامد ۲۰%Cr,2.25%Ti,1%Al,Niکه عمدتا دارای رسوبات با ترکیب Ni3(Ti,Al) میباشد.وسیعترین کاربرد سوپر آلیاژها مربوط به صنایع هواپیما و توربینهای گازی است،ماشینهای فضایی، موتورموشک ،هواپیمای آزمایشی رآکتورهای هسته ای، زیردریائیها،دیگهای بخار،تجهیزات پتروشیمی و….

 

تقسیم بندی سوپر آلیاژهای پایه نیکل:

۱ )    تقسیم بندی سوپر آلیاژ نیکل بر اساس ذوب

الف( آلیاژهای اولیه ذو ب شونده در هوا

ب( آلیاژهای جدید ذو بشونده در هوا

ج ( آلیاژهای اولیه ذوب در خلا

د ( آلیاژهای ذوب شونده در خلا با استحکام بالا

 

۲)    تقسیم بندی سوپر آلیاژهای نیکل بر حسب ترکیب شیمیایی

۱) آلیاژهای با Moبالا

۲) آلیاژها با Ni-Cr(75-15)

۳) آلیاژها باNi-Cr(75-20)

(۴ آلیاژها باNi(35-60),Cr-Co(20-20)

(۵آلیاژها با درصد مختلف از Ni,Cr,Co,Mo

(۶ آلیاژهای اصلاح شده گروه پنج با کبالت کمتر

۷) آلیاژهای اصلاح شده گروه پنج با آهن بیشتر و کبالت کمتر

۸) آلیاژهای اصلاح شده گروه یک با آهن زیاد و مولیبدن کم

 

گروه یک سوپر آلیاژ نیکل

بیشتر از ۱۵%Mo داشته .دارای مقاومت خوبی در برابر اسیدها می باشند.مثلا:HastelloyB آلیاژی بود که برای ساخت پره های تولید شده از طریق فورج در موتور توربین I-16 بکار رفت.

 

گروه دو سوپر آلیاژ نیکل

دارای ۷۵%Ni,15%Cr,10% عناصر دیگر می باشد.قابل رسوب سختی می باشند. بعضی از آلیاژهای این گروه در دو مرحله پیر سختی می شوند.

کار سرد میتواند سبب افزایش استحکام در کاربردهای با دمای پائین تر گرددکه در این حالت مواد می توانند به سادگی تنش زدایی شوند.تولیدات کار سرد و کشش سرد در حدود ۱۸۰۰f آنیل می شوند.

 

گروه سوم سوپر آلیاژ نیکل

این آلیاژها در انگلستان توسعه یافته و بر مبنای آلیاژ نیکروم(۸۰Ni-20Cr) که به میزان زیادی برای ساخت المنتهای کوره های الکتریکی بکار می رود ، طراحی گردیدند.

 

گروه چهارم سوپر آلیاژ نیکل

مشابه گروه دو و سه بوده بجز آنکه با کاهش Niحدود ۲۰%Co افزوده گردیده. نسبت به گروههای قبلی استحکام خزش-گسیختگی بیشتری دارد.

 

گروه پنجم سوپر آلیاژ نیکل

با چهار گروه قبلی متفاوتند. دارای حدود ۳% یا بیشتر Mo می باشند. به منظور ساخت اجزاء توربین گازی، نظیر پره های توربین،دیسکها،پره های هدایت کننده، محفظه احتراق، پس سوزو… استفاده می شوند.برای ساخت اجزائی که در دمای بالا بکار رفته و نیازمند استحکام بالا در دماهای بالا می باشند مناسب اند.

 

گروه ششم سوپر آلیاژ نیکل

بسیار شبیه گروه پنج بوده با مقدار کبالت بسیار کم و درصد Ni بالاتر مانند ترکیب گروه های ۲,۳ با بیش از ۴%Mo یاW می باشند.درنتیجه استحکام خزش-گسیختگی بیشتری نسبت به گروه دو و سه دارند.

گروه هفتم سوپر آلیاژ نیکل

افزایش مقدار آهن بیش از ۱۵% و کاهش کبالت و کاهش میزان نیکل برای ساخت قطعات پیچیده از طریق جوشکاری و ورقها که نیاز به ترکیبی از قابلیت ساخت عالی ، استحکام در دماهای بالا و مقاومت اکسیداسیون دارند مناسب اند.

 

گروه هشتم سوپر آلیاژ نیکل

(۱۷-۲۰)% FeوMo کمتر از ۱۰% داشته

استحکام خزش-گسیختگی این گروه باندازه سایر گروهها نمی باشد اما مزیتهای آن قیمت پائین تر و ساخت آسانتر می باشد. برخی از کاربرد های این آلیاژ در دماهای بالا،قطعات کوره ها و کاربرد در اجزاء موتور هواپیما نظیر پس سوز، پره های توربین،پره های هدایت کننده و…می باشند. معمولا از HastelloyF بخاطر مقاومت خوردگی خوب آن استفاده می شود.آلیاژ HastelloyX برای بویلرها و مخازن تحت فشار بکار میرود.

 

فازهای موجود در سوپر آلیاژهای پایه نیکل

در ساختار میکروسکوپی سوپر آلیاژهای پایه نیکل چند نوع فاز دیده می شود که مهمترین آنها عبارتند از فازУوỳو کاربیدها، بعلاوه ممکن است فازهایی مانند ỳمرز دانه ای و بوریدها نیز تشکیل گردد. همانطور که میدانید عوامل موثر بر حلالیت ۱-تشابه ساختار کریستالی ۲-تشابه ظرفیت اتمی ۳- پائین بودن اختلاف اندازه اتمی میباشد که اختلاف اندازه اتمی عنصر حل شونده با عنصر زمینه نباید از ۱۵% تجاوز نماید .

عناصری که در فاز Уحل می شوند معمولا این اختلاف زیر ۱۵% است .هر چه اندازه اختلاف بیشتر باشد استحکام ناشی از حل شدن در محلول جامد بیشتر می گردد در نتیجه عناصری که اختلاف اندازه اتمی بیشتری با Ni دارند حلالیت کمتری داشته اما استحکام محلول جامد را بیشتر افزایش می دهند مثلا:کربن یک عنصر حل شونده در فاز Уاست که ۲۷% اختلاف اندازه اتمی با نیکل داردپس به مقدار کمی در نیکل حل شده اما استحکام آن را به مقدار زیادی افزایش می دهد.(Ni,Co,Fe,Re,W,V,Cr,Hf)

 

عناصری که در رسوب Уقرار می گیرند و معمولا دارای فرمولNi3X می باشند.(Ta,Ti,Al,Nb)

عناصری که تمایل به جدایش در مرز دانه ها دارند(Zr,Cr,B)

عناصر کاربید زا و عناصری که پوسته اکسیدی تشکیل می دهند (عناصرMo,Cr,Ta موجب تشکیل کاربید میگردند و عناصر Al,Cr باعث ایجاد پوسته اکسیدی می گردند.)

Hf می تواند در فازهای مختلف Уوỳقرار گیرد.

فاز : y

این فاز محلول جامدی از Уبا شبکهfcc است که عناصری مانند Cr,Co,Fe,Mo,W,V,… با حل شدن در آن باعث افزایش استحکام می گردند .

عناصری مانند Mo,W بعلت دارا بودن ضریب نفوذ پائین باعث کاهش خزش می گردند. و Co نیز با کاهش انرژی نقص در چیده شدن بین نا بجایی ها، پدیده لغزش را مشکل ساخته و لذا باعث افزایش مقاومت خزشی این آلیاژها می گردد.

فازỳ: این فاز که در حین عملیات رسوب سختی سوپر آلیاژها بصورت ذرات ریز و پراکنده در زمینه yراسب گردیده اند که دارای ساختار کریستالی fccو ترکیبNi3X بوده وعامل سخت کنندگی رسوبی در سوپر آلیاژهای پایه نیکل است.

Xمیتواند عناصر الکتروپوزیتیو مثل (Al, Ti,Cb) باشد و عناصر الکترونگاتیو مانند (Fe,Co) می توانند جانشین نیکل شوند. مهمترین ترکیب این فازهاNi3Al ویاNi3(Al,Ti) می باشد.

ỳ: مورفولوژی(ریخت شناسی) ذرات ỳبستگی به عدم انطباق پارامتر شبکه دارد .معمولا عدم انطباق پارامترشبکه یک درصد می باشد.این عدم انطباق باعث ایجاد کرنش های الاستیک گردیده که بعنوان موانعی در برابر حرکت نابجایی ها عمل می کنند.

افزایش درصد حجمی ỳموجب افزایش استحکام در دمای بالا می گردد.

 

فازهای کاربیدی

میزان انحلال کربن در زمینه کم میباشد لذا مقدار اضافی بصورت ترکیبات کاربیدی راسب می گردند. مقدار کربن در آلیاژهای کارپذیر بین ۲/۰-۰۲/۰ درصد و در آلیاژهای ریختگی حدود ۶/۰ در صد می باشد. اگر ترکیب کربن با عناصر دیگر بصورت کاربیدهای پیوسته در مرز دانه ها راسب گردنداستحکام و داکتیلیته را بشدت کاهش میدهنداما اگر بصورت غیر پیوسته در مرزها رسوب کنند باعث کاهش لغزش مرز دانه ای میگردند.

 

کاربیدهای موجودMC,M6C,M23C6,گاهیM7C3

کاربیدMC

در حین انجماد سوپر آلیاژها تشکیل شده و معمولا بصورت ذرات جدا از هم و بطور پراکنده در زمینه توزیع می شوند که دارای ساختار fccبوده و بسیار متراکم اندعنصرM معمولا از عناصر فعال یا دیرگداز بوده است.کمبود کرم و بالا بودن Nb,Ta,Fe موجب پایداری این کاربید میگردد.ممکن است درداخل دانه ها یا مرز دانه ها راسب گردند،در واقع این کاربیدها عامل اصلی تشکیل سایر کاربید هستند.

 

کاربیدهای نوعM23C6

در حین عملیات حرارتی یا سرویس دهی سوپر آلیاژها در محدوده دمایی (۹۸۰-۷۶۰)کاربیدهای MC تجزیه شده و باعث ایجاد کربن میگردد که این کربن می تواند باعث ایجاد این نوع کاربید گردد و بعلاوه باعث تشکیل فازy’ که فاز سخت کننده رسوبی است شود.واکنش بصورت زیر می باشد:

MC+У=M23C6+ỳ

 

معمولا با مقادیر زیاد کروم تشکیل شده و عنصر M معمولا کروم می باشد.می توانند بشکل بلوکی یا سلولی شکل باشندکه معمولا تمایل به تشکیل در مرز دانه ها دارند.نوع بلوکی آن در مرز دانه ها از لغزش مرز دانه ای جلوگیری میکند ولی نوع سلولی باعث کاهش زیاد چقرمگی می شود

 

کاربید هایM6C

Ú     معمولا در محدوده دمایی ۸۱۵تا۹۵۰ تشکیل میشوند.

Ú     MC+У=M6C+ỳ واکنش تشکیل آن میباشد.

Ú     بعلاوه ممکن استM6C+M’=M23C6+M”

Ú     این کاربیدها دارای ساختار مکعبی پیچیده بوده و معمولا بصورت اتفاقی در زمینه توزیع میشوند.

Ú     هنگامی تشکیل می شوند که مقدار Mo,Wدرزیاد باشد هنگامیکه این مقدار حدود (۸-۱)% ویا بیشتر باشد کاربیدهای M6CیاM23C6تواما در مرز دانه ها رسوب میکنند .

نکته

گاهی اوقات در برخی از سوپر آلیاژها که دارای Al,Cr,Tiمی باشندونوع خاصی از کاربیدها با ترکیب M7C3تشکیل می شود که Mمعمولا کرم می باشد با افزودنMo,Nb,W,Co به آلیاژ می توان این کاربید را خنثی کرد.

 

بوریدها

عنصر B در مقادیر خیلی کم (حدود ۰۱/۰%)جهت اصلاح خواص مکانیکی اضافه میگردد. اگر مقدار بور اضافه شده از این مقدار بیشتر گزدد باعث ایجاد فاز جدیدی با ترکیب M3B2 میگرددکه این فاز تمایل به رسوب در مرز دانه ها دارد. M  مهمولا عنصر مولیبدن است اما می تواند عناصری مانندTi,Ni,Cr نیز باشد. دارای شبکه کریستالی تتراگونال می باشند.ذراتی بسیار سخت بوده و دارای مورفولوژی بلوکی شکل هستند.

عملیات حرارتی انحلال سوپر آلیاژها

هدف اولیه از این عملیات، حل کردن فازهای رسوب کرده خصوصا y’و کاربیدها که از پیش از انجام عملیات پیر سختی راسب گردیده اند و یا در حین سرد شدن راسب گردیده اند می باشد.عملیات حرارتی انحلال در دماهی پایین تر از ۱۰۸۰ سبب سرعتهای خزشی بالا تر شده و بهمین صورت عملیات حرارتی انحلال در دماهای بالاتر سبب گسیختگی در کرنش های خزشی کمتر می گردد .

اندازه دانه های هر آلیاژتابع درجه حرارت انحلال است . با افزایش اندازه دانه خزش در دمای بالا کمتر شده و لی استحکام قطعه نیز کمتر می شود.

 

سختی رسوبی

به منظور راسب کردن فازهای سخت کننده جهت رسیدن به خواص مکانیکی مورد نیاز صورت میگیرد. گاهی عملیات پیر سختی دو مرحله ایصورت میگیرد.تغییر دمای رسوبỳ بر مقاومت خزشی و تنش شکست تاثیر میگذارد. وقتیکه عملیات رسوب سختی در دمای خیلی کم زیر دمای انحلال صورت پذیرد سرعت خزش زیاد می گردد و عمر کاری قطعه کم میگرد.