در زمینه علوم و مهندسی مواد ، عملیات حرارتی یک فرآیند متداول است که برای تنظیم خصوصیات مکانیکی فولاد مانند استحکام ، سختی و چقرمگی استفاده می شود. با کنترل میزان گرمایش و سرمایش ، ریزساختار فولاد را می توان برای برآورده کردن نیازهای خاص کاربردی تغییر داد. با این حال ، همه نوع فولاد به عملیات حرارتی پاسخ نمی دهند. در میان دسته های مختلف فولادی ، فولاد ضد زنگ آستنیتی به طور معمول نوعی در نظر گرفته می شود که از طریق روشهای معمولی عملیات حرارتی مانند خاموش و خویش زدن قابل تقویت نیست. در این خبر ، دلایل این ، ویژگی های فولاد ضد زنگ آستنیتی و کاربردهای عملی آن بررسی خواهد شد.
چرا از جنس استنلس استیل آستنیتی نمی توان برای تقویت گرما استفاده کرد
برای درک اینکه چرا از جنس استنلس استیل آستنیتی قابل تصفیه نیست ، لازم است ابتدا اصل تقویت عملیات حرارتی را روشن کنید. برای بیشتر فولادها ، به ویژه فولادهای کربن و برخی از فولادهای آلیاژی ، عملیات حرارتی با تبدیل ریزساختار آنها کار می کند. به عنوان مثال ، Austenitization درجه حرارت بالا - و به دنبال آن خاموش شدن سریع می تواند ریزساختار را به مارتنزیت تبدیل کند ، که سخت و شکننده است. خویشتن داری می تواند خواص را برای دستیابی به تعادل قدرت و سختی تنظیم کند. این فرآیند به توانایی فولاد در تحولات فاز در شرایط مختلف دما متکی است.
با این حال ، فولاد ضد زنگ آستنیتی دارای ریزساختار آستنیتی پایدار در دمای اتاق است. عناصر اصلی آلیاژ آن کروم (16-26 ٪) و نیکل (8-24 ٪) هستند که فاز آستنیتی را حتی در دماهای پایین تثبیت می کنند. بر خلاف سایر فولادها ، فولاد ضد زنگ آستنیتی در هنگام خاموش شدن ، دچار تحول فاز به مارتنزیت نمی شود. هنگامی که دمای هوا گرم می شود (به عنوان مثال ، 1000-1100 درجه) و سپس به سرعت خنک می شود ، ریزساختار آن آستنیتی باقی می ماند و تغییر قابل توجهی در سختی و استحکام وجود ندارد. بنابراین ، فرآیندهای خاموش و معتدل معمولی نمی توانند آن را تقویت کنند.
لازم به ذکر است که فولاد ضد زنگ آستنیتی می تواند یک فرآیند "آنیل شدن راه حل" را انجام دهد ، اما این یک عملیات حرارتی تقویت کننده نیست. بازپرداخت محلول شامل گرم کردن فولاد به 1000-1150 درجه برای حل کاربیدها در ماتریس آستنیتی است و به دنبال آن خنک کننده سریع برای جلوگیری از بارش کاربید در مرزهای دانه است. این فرایند با کاهش بارش کاربید ، مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد ، اما باعث افزایش قدرت نمی شود. در حقیقت ، حتی ممکن است به دلیل از بین بردن هرگونه رسوب موجود ، سختی را کاهش دهد.
خصوصیات فولاد ضد زنگ آستنیتی
اگرچه فولاد ضد زنگ آستنیتی با عملیات حرارتی قابل تقویت نیست ، اما دارای مجموعه ای از خواص منحصر به فرد است که باعث می شود آن را به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده کند:
مقاومت در برابر خوردگی عالی: محتوای زیاد کروم یک فیلم اکسید کروم متراکم را روی سطح تشکیل می دهد ، که از فولاد جدا می شود و از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند. این امر باعث می شود که برای کاربردهای موجود در محیط های مرطوب ، اسیدی یا شور مناسب باشد.
انعطاف پذیری خوب و شکل گیری: ریزساختار آستنیتی آن به انعطاف پذیری بالایی می بخشد و امکان پردازش آسان مانند خم شدن ، تمبر و جوشکاری را فراهم می کند. این امر به ویژه برای تولید قطعات-} شکل بسیار مهم است.
پایداری دما بالا-: ساختار آستنیتی خود را در دماهای بالا حفظ می کند ، در برابر اکسیداسیون مقاومت می کند و خصوصیات مکانیکی را حفظ می کند. این باعث می شود آن را برای برنامه های دما {{2} بالا مانند قطعات کوره و مبدلهای حرارتی مناسب کند.
غیر - خواص مغناطیسی: بیشتر فولادهای ضد زنگ آستنیتی غیر- مغناطیسی در حالت آنیل شده هستند ، که در برنامه هایی که باید از تداخل مغناطیسی استفاده شود ، مانند تجهیزات پزشکی و اجزای الکترونیکی سودمند است.
چگونه می توان قدرت فولاد ضد زنگ آستنیتی را تقویت کرد
از آنجا که فولاد ضد زنگ آستنیتی با عملیات حرارتی قابل تقویت نیست ، تولید کنندگان به طور معمول از سرماخوردگی برای بهبود قدرت خود استفاده می کنند. فرآیندهای کار سرد ، مانند نورد ، نقاشی یا تمبر ، فولاد را در دمای اتاق تغییر شکل داده و باعث تجمع جابجایی و سخت شدن کار در ریزساختار می شود. این باعث افزایش استحکام و سختی مواد می شود ، اگرچه ممکن است انعطاف پذیری را کاهش دهد.
به عنوان مثال ، 304 فولاد ضد زنگ ، یک فولاد ضد زنگ آستنیتی مشترک ، در حالت آنیل شده در حدود 515 مگاپاسکال استحکام کششی دارد. پس از سرماخوردگی ، استحکام کششی آن می تواند به MPA یا بالاتر برسد. این روش به فولاد ضد زنگ آستنیتی اجازه می دهد تا بدون تکیه بر عملیات حرارتی ، نیازهای قدرت را در کاربردهای خاص برآورده کند. علاوه بر این ، برخی از فولادهای ضد زنگ آستنیتی را می توان با افزودن نیتروژن تقویت کرد ، که برای بهبود قدرت ، راه حل های جامد را با ماتریس آستنیتی تشکیل می دهد ، اما این یک اندازه گیری آلیاژ است نه عملیات حرارتی.
انواع مشترک و کاربردهای فولاد ضد زنگ آستنیتی
فولاد ضد زنگ Austenitic شامل نمرات شناخته شده - مانند 304 ، 316 ، 321 و 310 است که هر کدام دارای ترکیبات و سناریوهای کمی متفاوت هستند:
304 فولاد ضد زنگ: پرکاربردترین فولاد ضد زنگ آستنیتی ، حاوی 18 ٪ کروم و 8 ٪ نیکل. این مناسب برای تجهیزات پردازش مواد غذایی ، وسایل آشپزخانه و دکوراسیون های معماری به دلیل مقاومت در برابر خوردگی خوب و شکل گیری مناسب است.
316 فولاد ضد زنگ: مولیبدن را به 304 اضافه می کند و باعث بهبود مقاومت در برابر خوردگی در محیط های کلرید می شود. از آن در تجهیزات دریایی ، مخازن ذخیره سازی شیمیایی و وسایل پزشکی استفاده می شود.
310 فولاد ضد زنگ: دارای محتوای کروم و نیکل بالاتر (25 ٪ CR ، 20 ٪ نیکل) است که مقاومت اکسیداسیون دما {3} عالی عالی را ارائه می دهد. از آن در کوره های صنعتی ، تجهیزات تصفیه حرارتی و سیستم های اگزوز استفاده می شود.
این برنامه ها از مقاومت در برابر خوردگی ، شکل پذیری و پایداری دما {{0} بالا که به 1-}} -} {{{0} {{{0} {{{0} {{{0 {0 {{0} {{0 {0 {0 {0 {0 {0 {0 {{0. حتی بدون گرما {3} تقویت کننده ناشی از آن ، خصوصیات ذاتی آن باعث می شود که در بسیاری از زمینه ها غیرقابل جبران باشد.
مقایسه با سایر فولادها که می توانند با گرما تصفیه شوند
برای برجسته کردن منحصر به فرد بودن فولاد ضد زنگ آستنیتی ، می توان آن را با فولادها مقایسه کرد که به خوبی به عملیات حرارتی پاسخ می دهند:
به عنوان مثال ، فولاد کربن 1045 می تواند برای افزایش سختی از 197 HB به بیش از 500 HB ، از فولاد کربن 1045 خاموش شود و آن را برای شفت ها و چرخ دنده ها مناسب کند.
فولاد ضد زنگ مارتنزیتیک: مانند 440C ، که می تواند مارتنزیت را از طریق خاموش کردن ، به سختی بالا (حداکثر 58 HRC) برای برش ابزار و یاتاقان ها برساند.
فولاد آلیاژ: مانند 4140 ، که از استحکام و چقرمگی بالا پس از عملیات حرارتی استفاده می کند ، در قطعات خودرو و اجزای ساختاری استفاده می شود.
در مقابل ، ناتوانی از جنس استنلس استیل آستنیتی در برابر گرما برای تقویت با مقاومت در برابر خوردگی و شکل گیری آن جبران می شود و آن را به یک ماده مکمل در کاربردهای صنعتی تبدیل می کند.
پایان
فولاد ضد زنگ آستنیتی به عنوان نوعی فولاد که نمی تواند از طریق عملیات حرارتی معمولی تقویت شود ، ایستاده است. ریزساختار آستنیتی پایدار آن ، که در برابر تحولات فاز در هنگام گرمایش و سرمایش مقاومت می کند ، دلیل اصلی است. به جای تکیه بر عملیات حرارتی ، از طریق سرماخوردگی قدرت به دست می آورد و نیازهای صنعتی را با مقاومت در برابر خوردگی عالی ، شکل پذیری و پایداری دما {2 {} بالا برآورده می کند.
درک ویژگی های فولاد ضد زنگ آستنیتی به مهندسین و تولید کنندگان کمک می کند تا مواد مناسب را انتخاب کنند. در برنامه های کاربردی که به مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت متوسط مانند پردازش مواد غذایی و تجهیزات شیمیایی نیاز دارند ، فولاد ضد زنگ آستنیتی یک انتخاب ایده آل است. با پیشرفت فن آوری مواد ، نمرات جدید از جنس استنلس استیل آستنیتی ممکن است عملکرد را از طریق بهینه سازی آلیاژ بهبود بخشد ، اما ویژگی اساسی آنها در گرمای بودن- قابل درمان برای تقویت بدون تغییر است.
برای کسانی که به دنبال فولاد هستند که می توانند از طریق عملیات حرارتی تنظیم شوند ، فولاد کربن ، فولاد آلیاژ یا استیل مارتنزیتیک گزینه های بهتری هستند. با این حال ، هنگامی که مقاومت در برابر خوردگی و شکل گیری در اولویت قرار می گیرد ، با وجود عدم توانایی در تصفیه گرما ، فولاد ضد زنگ آستنیتی بی نظیر است.
