کاربردهای تکنیکی ورق استیل: بخش دوم

کاربردهای تکنیکی ورق استیل: بخش دوم

مقاومت در برابر خوردگی خوب از ویژگی های تمام ورق های استیل است. گریدهای کم آلیاژ می توانند در شرایط عادی در برابر خوردگی مقاومت کنند. آلیاژهای بالاتر در برابر خوردگی توسط اکثر اسیدها، محلول های قلیایی و محیط های کلرید مقاومت می کنند.

مشخصات ورق استیل:

ترکیبات گریدها، خواص مکانیکی و مشخصات تولید توسط طیف وسیعی از استانداردهای بین المللی و ملی برای ورق استیل کنترل می شود. در حالی که سیستم شماره گذاری سه رقمی ورق استیل قدیمی AISI (به عنوان مثال ورق استیل 304 و ورق استیل 316) هنوز معمولاً برای طبقه بندی گریدهای ورق استیل استفاده می شود، سیستم های طبقه بندی جدیدی توسعه یافته اند. این سیستم ها شامل یک عددUNS  حرفی با اعداد 5 رقمی مانند S30400 هستند که توسط SAE و ASTM تعریف شده است. کشورهای اروپایی استانداردهای یکپارچه Euronorm را اتخاذ می کنند. این کشورها در حال جایگزینی یا تطبیق استانداردهای خاص کشور خود با استانداردهای یورونرم هستند. نام‌های دیگری که جایگزین می‌شوند عبارتند از شماره‌های قدیمی BS و EN مانند 304S31 و 58E.

برخی از گریدها توسط اعداد استاندارد پوشش داده نمی شوند و می توانند درجه های اختصاصی باشند یا با استفاده از استانداردهای محصولات تخصصی مانند سیم جوش نامگذاری شوند. استانداردهای ورق استیل به طور مفصل در انجمن ورق استیل بریتانیا "راهنمای مشخصات ورق استیل"، همچنین به عنوان "راهنمای آبی" BSSA توضیح داده شده است. ASTM عناوین داخل پرانتز را تشخیص نمی دهد. بسیاری از نمرات و مشخصات دیگر در دسترس هستند. مواد عرضه شده توسط Aalco مطابق با تعدادی از استانداردها بسته به محصول تولید شده است. استانداردها همچنین پوشش مواد را نیز معرفی می کنند.

خواص مکانیکی ورق استیل:

خواص مکانیکی مورد نیاز معمولاً در مشخصات خرید ورق استیل ذکر شده است. حداقل خواص مکانیکی نیز توسط استانداردهای مختلف مربوط به مواد و فرم محصول داده شده است. رعایت این خواص مکانیکی استاندارد نشان می دهد که مواد به درستی با یک سیستم کیفیت مناسب ساخته شده اند. سپس مهندسان می توانند با اطمینان از مواد در سازه هایی استفاده کنند که بارها و فشارهای کاری ایمن را برآورده می کنند. خواص مکانیکی مشخص شده برای محصولات نورد تخت معمولاً مقاومت کششی، تنش تسلیم، ازدیاد طول و سختی برینل یا راکول است. الزامات ویژگی برای میله، لوله و اتصالات معمولاً استحکام کششی و تنش تسلیم را بیان می کند.

قدرت عملکرد ورق استیل:

برخلاف فولادهای ملایم، استحکام تسلیم ورق استیل آستنیتی آنیل شده نسبت بسیار پایینی از استحکام کششی است. استحکام تسلیم فولاد ملایم معمولاً 70-65 درصد استحکام کششی است. این رقم در خانواده ورق استیل آستنیتی تنها 40 تا 45 درصد است. کار سرد به سرعت و تا حد زیادی قدرت تسلیم را افزایش می دهد. برخی از اشکال ورق استیل، مانند سیم فنری، می توانند به صورت سرد کار شوند تا استحکام تسلیم را از 80 تا 95 درصد استحکام کششی افزایش دهند.

شکل پذیری ورق استیل:

ترکیبی از نرخ سخت کاری بالا، ازدیاد طول و شکل پذیری بالا ساخت ورق استیل را بسیار آسان می کند. با این ترکیب ویژگی، ورق استیل می تواند به شدت در عملیات هایی مانند کشش عمیق تغییر شکل دهد. شکل پذیری معمولاً به عنوان درصد کشیدگی قبل از شکست در طول آزمایش کشش اندازه گیری می شود. ورق های استیل آستنیتی آنیل شده دارای کشیدگی فوق العاده بالایی هستند. ارقام معمولی 60 تا 70٪ هستند.

سختی ورق استیل:

سختی، مقاومت در برابر نفوذ سطح مواد است. سختی سنج ها عمقی را اندازه می گیرند که یک فرورفتگی بسیار سخت می تواند به سطح یک ماده فشار داده شود. از ماشین های برینل، راکول و ویکرز استفاده می شود. هر یک از اینها دارای یک فرورفتگی شکل متفاوت و روش اعمال نیروی شناخته شده است. بنابراین تبدیل بین مقیاس های مختلف فقط تقریبی است. گریدهای رسوب سخت شده و مارتنزیتی را می توان با عملیات حرارتی سخت کرد. سایر گریدها را می توان از طریق کار سرد سخت نمود.

استحکام کششی ورق استیل:

استحکام کششی به طور کلی تنها ویژگی مکانیکی مورد نیاز برای تعریف محصولات میله و سیم است. نمرات مواد یکسان ممکن است در استحکام کششی مختلف برای کاربردهای کاملاً متفاوت استفاده شود. استحکام کششی عرضه شده محصولات میله و سیم مستقیماً به استفاده نهایی پس از ساخت مربوط می شود. سیم فنری پس از ساخت دارای بالاترین مقاومت کششی است. 

چنین استحکام کششی بالایی برای استفاده از سیم در فرآیندهای شکل دهی یا بافندگی لازم نیست. سیم یا میله ای که به عنوان ماده اولیه برای اتصال دهنده ها، مانند بولت و مهره ها و پیچ ها استفاده می شود، باید به اندازه کافی نرم باشد تا سر و رزوه تشکیل شود، اما همچنان به اندازه کافی قوی باشد تا بتواند به خوبی در سرویس کار کند.

خواص فیزیکی ورق استیل:

دلیل انتخاب ورق استیل معمولاً به دلیل مزایایی است که توسط خواص فیزیکی مانند مقاومت در برابر خوردگی ارائه می شود.

علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، خواص فیزیکی مفید ورق استیل عبارتند از:

• مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و پایین
• سهولت ساخت
• استحکام بالا
• جاذبه زیبایی شناسی
• بهداشت و سهولت در نظافت
• چرخه عمر طولانی
• قابل بازیافت
• نفوذپذیری مغناطیسی کم
• مقاومت در برابر خوردگی ورق استیل

مقاومت در برابر خوردگی خوب از ویژگی های تمام ورق های استیل است. گریدهای کم آلیاژ می توانند در شرایط عادی در برابر خوردگی مقاومت کنند. آلیاژهای بالاتر در برابر خوردگی توسط اکثر اسیدها، محلول های قلیایی و محیط های کلرید مقاومت می کنند.

مقاومت در برابر خوردگی ورق استیل به دلیل محتوای کروم آنها است. به طور کلی، ورق استیل حاوی حداقل حدود 10.5٪ کروم است. کروم موجود در آلیاژ یک لایه اکسید شفاف محافظ خود ترمیم شونده را تشکیل می دهد که به طور خود به خود در هوا تشکیل می شود. ماهیت خود ترمیمی لایه اکسید به این معنی است که مقاومت در برابر خوردگی بدون توجه به روش های ساخت دست نخورده باقی می ماند. حتی اگر سطح مواد بریده شود یا آسیب ببیند، خود به خود ترمیم می شود و مقاومت در برابر خوردگی حفظ می گردد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

انتخاب ورق استیل برای کاربردهای هوافضا، نظامی و سایر کاربردهای حیاتی: بخش دوم

انتخاب ورق استیل برای کاربردهای هوافضا، نظامی و سایر کاربردهای حیاتی: بخش دوم

ورق های استیل با استحکام بالا و سوپرآلیاژهای مقاوم در برابر پیر شدن، به سرعت مورد توجه طراحان صنایع هوافضا، نظامی و سایر صنایع قرار می‌گیرند که برای برآورده کردن انتظارات عملکرد بالاتر و الزامات نظارتی دقیق با کمترین هزینه چرخه عمر به چالش کشیده می‌شوند.

ورق استیل نظامی:

ورق استیل سفارشی 455 استحکام و سختی بالاتری (حدود 50HRC) نسبت به Custom 450 Stainless ارائه می دهد. مقاومت در برابر خوردگی خوب همراه با سهولت ساخت دارد. Custom 465 Stainless یک آلیاژ مذاب، مارتنزیتی و مقاوم در برابر پیرشدن است که قادر به ایجاد استحکام نهایی ksi250 در دمای 950 درجه فارنهایت است که 20٪ استحکام بالاتری نسبت به ورق های استیل سنتی دارد و در حال حاضر تحت پوشش MMPDS است. این آلیاژ همچنین دارای استحکام کششی بریدگی عالی و چقرمگی شکست در این شرایط است. ترکیبی برتر از استحکام، چقرمگی و مقاومت SCC را در مقایسه با سایر ورق های استیل با PH با استحکام بالا مانند ورق استیل Custom 455 و ورق استیل 13-8 فراهم می کند.

Custom 475 Stainless جدیدترین ورق استیل ذوب شده، با استحکام بالا، مارتنزیتی و مقاوم در برابر رسوب است. مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد و برای دستیابی به ksi290 همراه با چقرمگی و شکل‌پذیری خوب در صورت رسوبات کاربیدی در دمای 975 درجه فارنهایت طراحی شده است. ترکیبات دیگری از استحکام، چقرمگی و شکل پذیری با اعمال دمای پیری تا 1100 درجه فارنهایت امکان پذیر است. این آلیاژ در حال حاضر به صورت نوار، سیم و میله با قطر کوچک موجود است.

ملاحظات عمده:

برای بسیاری از کاربردهای حیاتی، تعادل مناسب بین چقرمگی شکست آلیاژ و استحکام خاص مهم است، که شامل آلیاژهای AerMet® 100 و AerMet 310 با استحکام فوق‌العاده کارپنتر و یک درجه تیتانیوم است. این شرایط نشان می‌دهد که ترکیبی از استحکام و چقرمگی برای ورق استیل سفارشی 465 فاصله بین فولادهای با استحکام بالا و ورق های استیل معمولی را پر می‌کند. ورق استیل Custom 465 43 چقرمگی شکست بالاتری نسبت به ورق استیل Custom 455 نشان می دهد.

ارتش و هوافضا، در میان سایر بخش‌ها، مایل هستند از مزایای سبک وزن فلزاتی مانند آلومینیوم و تیتانیوم، تا حدی که توسط الزامات استحکام مجاز است، سرمایه‌گذاری کنند. یک ورق استیل با استحکام بالا، مخصوصاً ورق استیل سفارشی 465، نیاز به وزن سبک را برطرف می کند. این نسبت استحکام به وزن نزدیک به تیتانیوم دارد و می تواند به نحو احسن جایگزین آن شود. علاوه بر این، قابلیت نسبت بالاتری را در نوار نورد، سیم و میله با قطر کوچک ارائه می دهد.

ورق استیل سفارشی 465 در تحمل آسیب عالی است که این ویژگی مورد علاقه ارتش و هوافضا می باشد. این خاصیت در واقع معیاری از توانایی آلیاژ برای جذب انرژی و قابلیت دوام در حین عملکرد در صورت شکست است. مهندسان متالورژی و افرادی که خواص مواد را تعیین می کنند در برخی موارد مایل بوده‌اند که قدرت را برای تحمل آسیب و مقاومت در برابر خوردگی بیشتر کاهش دهند.

تحمل آسیب آلیاژهای مختلف در تحقیقات مختلف مقایسه شده است. آلیاژها بر اساس نتایج آزمون های KIc (چقرمگی شکست) و شکل پذیری بریدگی رتبه بندی شده اند. ورق استیل سفارشی 465 در شرایط H950 در رتبه دوم بالاترین تحمل آسیب قرار دارد و ورق استیل سفارشی 455 در شرایط H950 رتبه ششم را دارد. آلیاژ AerMet 100 که یک ورق استیل نیست، در یکی از مطالعات رتبه اول را کسب کرده است.

ورق های استیل PH در نظر گرفته شده در این بحث، همگی دارای ترکیبات برتری از استحکام کششی، چقرمگی شکست، مقاومت در برابر خوردگی عمومی و مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش هستند. ورق استیل 17Cr-4Ni PH) S17400) یک آلیاژ پایه خوب برای مقایسه است.

ورق استیل سفارشی 465، جدیدترین آلیاژ در این گروه است که از استحکام بیشتری نسبت به ورق های استیل PH برخوردار است. در واقع، می تواند بیش از 20٪ استحکام بیشتری نسبت به سایر آلیاژهای ضد زنگ نشان داده شده با PH بدست آورد. علاوه بر این، Custom 465 Stainless دارای مقاومت در برابر خوردگی به وضوح بهتر از Custom 455 Stainless است و برابر با سایر درجات این سری است.

انتخاب آلیاژ:

کارپنتر یک تکنیک انتخاب ساده را برای انتخاب ورق های استیل ایجاد کرده است که به روش Selectaloy® معروف است. این یک رویکرد ساده برای انتخاب مناسب ترین آلیاژ برای یک کاربرد بر اساس دو معیار مقاومت در برابر خوردگی و استحکام است. توضیح مختصری درباره این روش انتخاب ممکن است به درک نحوه کارکرد آن کمک کند.

فرآیند انتخاب پس از در نظر گرفتن هزینه‌های چرخه عمر به جای کمترین هزینه اولیه آغاز می‌شود. به عنوان مثال، چه چیزی مهم‌تر است، هزینه اولیه آلیاژ یا هزینه تولید و شکست فرآیند یا عملکرد ضعیف اگر انتخاب آلیاژ اشتباه باشد؟
سپس مشخص کننده مواد باید تعیین کند که چه مقدار مقاومت در برابر خوردگی و چه مقدار مقاومت برای کاربرد خاص مورد نیاز است. مقاومت در برابر خوردگی از پایین به بالا محور عمودی در نمودار اصلی افزایش می یابد و استحکام نیز از چپ به راست در امتداد محور افقی افزایش می یابد.

گرداورنده: سید رحیم کیاحسینی

ورق استیل: تعریف، ترکیب، انواع، درجه ها، ویژگی ها و کاربردها: بخش دوم

ورق استیل: تعریف، ترکیب، انواع، درجه ها، ویژگی ها و کاربردها: بخش دوم

هنگامی که ورق استیل ذوب و تصفیه شد، عموماً به صورت خشن به شکل بیلت ریخته می شود. سپس این بیلت ها با استفاده از طیف وسیعی از فرآیندهای تولیدی، از جمله ریخته‌گری ورق استیل شامل ریختن فلز مذاب در یک حفره ریخته‌گری می‌شود.

تولید نهایی ورق استیل:

هنگامی که ورق استیل ذوب و تصفیه شد، عموماً به صورت خشن به شکل بیلت ریخته می شود. سپس این بیلت ها با استفاده از طیف وسیعی از فرآیندهای تولیدی، از جمله ریخته‌گری ورق استیل شامل ریختن فلز مذاب در یک حفره ریخته‌گری می‌شود.

نورد ورق استیل باعث می شود که شمش های خام از یک سری غلتک های دقیق گیره عبور کنند تا ضخامت آنها کاهش یابد و فولاد به ورق یا اشکال دیگر شکل بگیرد. این فرآیند را می توان به صورت گرم یا سرد انجام داد تا مواد نهایی متنوعی با استحکام و ساختارهای کریستالی متفاوت تولید شود. آهنگری ورق استیل نیاز دارد که حرارت داده شود و سپس با چکش کاری یا فشار دادن آن به شکل دلخواه شکل داده شود. ماشینکاری ورق استیل این امکان را به آن می دهد تا با استفاده از ماشین های مختلف مانند تراش و آسیاب، برش و شکل داده شود. پس از اینکه ورق استیل به شکل نهایی خود در آمد، ممکن است برای بهبود خواص آن، پردازش های اضافی مانند عملیات حرارتی، پرداخت، یا پوشش انجام شود.

ویژگی های ورق استیل چیست؟

برخی از ویژگی های ورق استیل عبارتند از:

• به طور کلی در برابر خوردگی بسیار مقاوم است.
• قوی و بادوام، مقاوم در برابر خم شدن، ترک خوردن و شکستن.
• غیر متخلخل و غیر واکنشی و به راحتی تمیز می شود و اتوکلاو می گردد.
• می تواند به طیف وسیعی از پرداخت های با کیفیت دست یابد.
• می تواند دمای بالا را بدون تخریب تحمل کند.
• مناسب برای استفاده در دماهای برودتی
• مواد پایدار، به این دلیل که 100٪ قابل بازیافت بدون از دست دادن یا تخریب هستند.

رنگ ورق استیل چیست؟

ورق های استیل به طور طبیعی دارای رنگ نقره ای یکنواخت هستند، اگرچه شرکت های مختلف فرآیندهای "رنگ آمیزی ضد زنگ" اختصاصی را ارائه می دهند که مشابه آندایزینگ است. طیف وسیعی از رنگ‌های برنزی تا طلایی را می‌توان با حرارت دادن ورق استیل در اجاق تا دمای حدود 700 درجه سانتی‌گراد در فضای اکسیژن به دست آورد. این منجر به تشکیل اکسیدهای آهن در لایه سطحی می شود که بسته به دما و زمان با لایه های زرد، طلایی و قهوه ای رنگ می شود. ورق استیل همچنین با فرآیند اکسیداسیون، هنگامی که در دمای 250 درجه سانتیگراد در هوا گرم می شود، رنگ های آبی ایجاد می کند.

 

ورق استیل چگونه به نظر می رسد؟

قطعات فولادی ضد زنگ اغلب با پرداخت الکتریکی به صورت آینه ای پرداخت می شوند. این منجر به یک رنگ بازتابنده و به طور کلی نقره ای می شود، اما می تواند همانطور که در بالا توضیح داده شد رنگ آمیزی شود. قطعات فولادی ضد زنگ همچنین می توانند انواع و سطوح مختلف بافت از سندبلاست تا لایه برداری شات، برسکاری نهایی تا اچ کردن را اضافه کنند. برای کاهش تخریب ظاهری که در اثر خراش ایجاد می‌شود، اغلب برای روی مبلمان خیابان و روکش‌های ساختمان از سطوح برس‌کاری شده یا روکش شده استفاده می‌شود. 

انواع مختلف ورق استیل چیست؟

نامگذاری اساسی برای گریدهای گسترده ورق استیل به شرح زیر است:

1. ورق استیل آستنیتی:

ورق استیل آستنیتی رایج ترین طبقه بندی است که مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و چقرمگی بالایی را ارائه می دهد. این آلیاژ با حداقل 16٪ کروم و 6٪ نیکل، با سایر فلزات یا غیر فلزات مانند منگنز، نیتروژن و گاهی اوقات مولیبدن آلیاژ می شود. این فولادها می توانند در معرض نمک قرار بگیرند، اگرچه ممکن است لکه های قهوه ای وجود داشته باشد.

2. ورق استیل مارتنزیتی:

این نوع ورق استیل به طور کلی قوی تر و سخت تر است اما مقاومت خوردگی کمتری دارد. آنها حاوی 12 تا 18٪ کروم هستند و ممکن است شامل نیکل یا مولیبدن نیز باشند.

3. ورق استیل فریتی:

ورق های استیل فریتی می توانند طیف وسیعی از محتوای کروم (10.5 تا 27٪) داشته باشند و از فولادهای حاوی کربن بالاتر نسبت به انواع آستنیتی استفاده کنند. این گروه دارای انعطاف پذیری کمتر و سخت تر است، اما همچنان مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد و اغلب برای کاربردهای خودرو استفاده می شود. این فولادها نسبت به نمک کمتر واکنش نشان می دهند و عموماً در محیط های دریایی استفاده نمی شوند.

4. ورق استیل دوبلکس:

ورق های استیل دوبلکس ورق های استیل آستنیتی و فریتی را با نسبت دقیق تنظیم شده هر دو نوع ساختار کریستالی ترکیب می کنند. آنها دارای استحکام بالاتر همراه با مقاومت در برابر خوردگی زیاد هستند و اغلب در پردازش های شیمیایی و کاربردهای نفت و گاز استفاده می شوند.

5. ورق استیل رسوب سخت شده:

ورق استیل رسوب سخت شده با تشکیل ذرات کوچکی که در داخل مواد رسوب می‌کنند، به دست می‌آید که با القای تنش شبکه، استحکام و سختی آن را افزایش می‌دهد. این معمولاً می تواند 3 تا 4 برابر استحکام ورق استیل آستنیتی اولیه را ارائه دهد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

بررسی سختی انواع ورق استیل

ورق های استیل مارتنزیتی که بر پایه کروم ساخته شده اند، این ورق های استیل حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن بوده که مقادیر بیشتر کربن به آنها اجازه می دهد تا مانند فولادهای کربنی و کم آلیاژ سخت شوند.

مقدمه:
در متالورژی، ورق استیل یک آلیاژ فولادی با حداقل 10.5 درصد کروم و سایر عناصر آلیاژی و حداکثر 1.2 درصد کربن بر حسب جرم است. ورق های استیل، همچنین به عنوان فولادهای inox از واژه فرانسوی inoxydable (غیر اکسید شونده) شناخته می شوند. این فلزات آلیاژهای فولادی هستند که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی خود بسیار شناخته شده هستند، که با افزایش محتوای کروم مقاومت به خوردگی آنها افزایش می یابد. مقاومت در برابر خوردگی نیز ممکن است با افزودن نیکل و مولیبدن افزایش یابد. مقاومت این آلیاژهای فلزی در برابر اثرات شیمیایی عوامل خورنده و بر اساس غیرفعال سازی است. برای اینکه غیرفعال شدن اتفاق بیفتد و پایدار بماند، آلیاژ Fe-Cr باید دارای حداقل مقدار کروم حدود 10.5 درصد وزنی باشد تا فعل و انفعال شیمیایی جهت تشکیل لایه اکسیدکروم رخ دهد و در کمتر از آن غیرممکن است. کروم می تواند به عنوان یک عنصر سخت کننده استفاده شود و اغلب با یک عنصر سخت کننده مانند نیکل برای ایجاد خواص مکانیکی برتر استفاده می شود.

 

ورق های استیل سخت شده:

1- ورق های استیل مارتنزیتی:

ورق های استیل مارتنزیتی شبیه به فولادهای فریتی هستند که بر پایه کروم ساخته شده اند، اما سطح کربن بالاتری تا 1٪ دارند. آنها گاهی اوقات به عنوان ورق های استیل مارتنزیتی کم کربن و با کربن بالا طبقه بندی می شوند. این ورق های استیل حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن بوده ولی نیکل موجود در آن بسیار محدود است. مقادیر بیشتر کربن به آنها اجازه می دهد تا مانند فولادهای کربنی و کم آلیاژ سخت شوند. آنها مقاومت به خوردگی متوسطی دارند، اما سخت، قوی و کمی شکننده در نظر گرفته می شوند. آنها مغناطیسی هستند و برخلاف ورق استیل آستنیتی می توانند با استفاده از روش بازرسی ذرات مغناطیسی به طور غیرمخرب آزمایش شوند. یک ورق استیل مارتنزیتی معمولی AISI 440C است که حاوی 16 تا 18 درصد کروم و 0.95 تا 1.2 درصد کربن است.

ورق استیل درجه 440C در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرد: 

بلوک گیج، کارد و چنگال، بلبرینگ، قالب و چاقو. 

همانطور که ذکر شد، ورق های استیل مارتنزیتی را می‌توان از طریق روش‌های مختلف پیری عملیات حرارتی کرد و آنرا سخت یا نرم نمود. 

2- ورق های استیل رسوب سخت شده (PH):

ورق های استیل PH (رسوبی-سختی) حاوی حدود 17 درصد کروم و 4 درصد نیکل هستند. این فولادها می توانند از طریق افزودن آلومینیوم، تیتانیوم، نیوبیم، وانادیم و یا نیتروژن استحکام بسیار بالایی داشته باشند که در طی فرآیند عملیات حرارتی که پیری حرارتی نامیده می شود، رسوبات بین فلزی منسجم را تشکیل می دهند. همانطور که رسوبات منسجم در سراسر ریزساختار تشکیل می شوند، شبکه کریستالی را تحت فشار قرار می دهند و مانع حرکت نابجایی ها یا نقص در شبکه کریستالی می گردند. از آنجایی که نابجایی ها اغلب حامل های غالب پلاستیسیته هستند، این امر باعث سخت شدن مواد می شود. به عنوان مثال، ورق استیل سخت شده با روش رسوب سختی 17-4 PH (AISI 630) دارای ریزساختار اولیه آستنیت یا مارتنزیت است.

گریدهای آستنیتی از طریق عملیات حرارتی (مثلاً از طریق عملیات حرارتی در حدود 1040 درجه سانتیگراد و به دنبال آن سرد کردن) قبل از انجام رسوب سختی به گریدهای مارتنزیتی تبدیل می شوند. عملیات پیری بعدی در حدود 475 درجه سانتی گراد، فازهای Nb و غنی از مس را رسوب می دهد که استحکام را تا بالاتر از 1000 مگاپاسکال افزایش می دهد. با این حال، برخلاف آلیاژهای آستنیتی، عملیات حرارتی فولادهای PH را تا سطوح بالاتر از آلیاژهای مارتنزیتی تقویت می کند. ورق های استیل رسوب سخت شده توسط سری 600 AISI مشخص شده اند.

از بین تمام گریدهای ورق استیل موجود، آنها به طور کلی بیشترین ترکیبی از استحکام بالا را همراه با چقرمگی عالی و مقاومت در برابر خوردگی ارائه می دهند. آنها به اندازه گریدهای آستنیتی در برابر خوردگی مقاوم هستند. کاربردهای متداول آنها در هوافضا و برخی دیگر از صنایع با تکنولوژی بالا است.

سختی ورق های استیل:

در علم مواد، سختی توانایی مقاومت در برابر فرورفتگی سطح (تغییر شکل پلاستیک موضعی) و خراش است. سختی احتمالاً بدترین ویژگی ماده است زیرا ممکن است نشان دهنده مقاومت در برابر خراش، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر فرورفتگی یا حتی مقاومت در برابر شکل دادن یا تغییر شکل موضعی پلاستیک باشد. سختی از نقطه نظر مهندسی مهم است زیرا مقاومت در برابر سایش ناشی از اصطکاک یا فرسایش بخار، روغن و آب به طور کلی با سختی افزایش می یابد.

در ذیل به بیان سختی برخی از انواع ورق استیل پرداخته شده است:

• سختی برینل ورق استیل 304 تقریبا 201 مگاپاسکال است.
• سختی برینل ورق استیل فریتی گرید 430 تقریباً 180 مگاپاسکال است.
• سختی برینل ورق استیل مارتنزیتی گرید 440C تقریباً 270 مگاپاسکال است.
• سختی برینل ورق های استیل دوبلکس SAF 2205 تقریباً 217 مگاپاسکال است.
• سختی برینل فولادهای رسوب سخت شده 17-4PH تقریباً 353 مگاپاسکال است.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 .

کاربردهای تکنیکی ورق استیل: بخش اول

تغییر محتوای کروم و افزودن عناصر دیگر مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیم، خواص مکانیکی و فیزیکی ورق استیل را تغییر می‌دهد. این منجر به صدها گرید مختلف ورق استیل می شود که توسط طیف وسیعی از استانداردهای ملی و بین المللی پوشش داده شده است.

مقدمه:

نام ورق استیل انواع فولادهای مقاوم در برابر خوردگی که حاوی عناصر آلیاژی مربوط جهت افزایش مقاومت به خوردگی هستند را پوشش می دهد. تغییر محتوای کروم و افزودن عناصر دیگر مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیم، خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد را تغییر می‌دهد. این منجر به صدها گرید مختلف ورق استیل می شود که توسط طیف وسیعی از استانداردهای ملی و بین المللی پوشش داده شده است.

خانواده گریدهای ورق استیل:

هر یک از گریدها در یکی از پنج خانواده ورق استیل گروه بندی می شوند. این خانواده ها به دلیل ریزساختار متالورژیکی آنها نامگذاری شده اند که شامل پنج گروه آستنیتی، فریتی، دوبلکس، مارتنزیتی و رسوب سخت شده هستند.

ورق های استیل فریتی:

عدم وجود عناصر آلیاژی دیگر به این معنی است که ورق استیل فریتی به عنوان فولادهای کروم ساده شناخته می شود. آنها دارای محتوای کروم بین 12 تا 18 درصد هستند. محتوای کربن در ورق استیل فریتی بسیار کم است، همین امر باعث گردیده تا دارای خواص زیر باشد:

• مقاومت خوردگی متوسطی داشته باشد
• در برابر خوردگی تنشی حساس نیستند
• مغناطیسی هستند
• با عملیات حرارتی سخت نمی شود
• همیشه در شرایط آنیل شده استفاده می شوند
• دارای جوش پذیری ضعیف برای اکثر گریدها باشند

گریدهای فریتی متداول شامل ورق استیل اختصاصی 430 و ارزان ترین ورق استیل، ورق استیل درجه 409 است. ورق استیل 409 به دلیل ترکیبی از قیمت پایین، مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری عالی، ماده انتخابی برای اگزوزهای خودرو است.

ورق های استیل آستنیتی:

افزودن نیکل به ورق استیل به مقدار کافی، ریزساختار را به "آستنیت" تغییر می دهد. 70 درصد ورق استیل تولیدی تجاری از نوع آستنیتی است. رایج ترین گرید ورق استیل 304 (1.4301) است. در سطح جهان، 304 بیش از 50 درصد از ورق استیل مصرفی را تشکیل می دهد. نام رایج 304 ورق استیل 8-18 است. این نام به ترکیب متوسط 18٪ کروم و 8٪ نیکل اشاره دارد. گاهی اوقات به طور کلی برای ورق استیل آستنیتی غیر از 304 استفاده می شود، حتی اگر ترکیب واقعی آن بسیار متفاوت باشد.

برخی از ویژگی های ورق استیل آستنیتی عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی عالی
• غیر مغناطیسی در هنگام بازپخت
• با کار سرد سریع مستحکم می شود
• با عملیات حرارتی سخت نمی شود
• شکل پذیر است و به راحتی تغییر شکل داده می شود
• جوش پذیری عالی
• بهداشتی با قابلیت تمیزکاری عالی
• عملکرد خوب در دماهای بالا
• عملکرد عالی در دماهای پایین

به غیر از ورق استیل 304، سایر گریدهای آستنیتی رایج عبارتند از گرید محبوب دریایی، ورق استیل 316 و درجه میله ماشینکاری، ورق استیل 303.

ورق های استیل مارتنزیتی:

اولین ورق استیلی که برای کاربردهای تجاری ساخته شد، ورق استیل مارتنزیتی بود. از این فولادها برای کارد و چنگال استفاده می شد. در مقایسه با سایر ورق های استیل، گروه ضد زنگ مارتنزیتی دارای محتوای کربن نسبتاً بالایی است (0.1 تا 1.2٪). مانند ورق استیل فریتی، آنها فولادهای کرومی ساده هستند که بین 12 تا 18 درصد کروم دارند.

ویژگی های ورق استیل مارتنزیتی عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی متوسط
• قابل عملیات حرارتی
• مغناطیسی
• عدم توانایی در سرد شدن
• جوش پذیری ضعیف

گریدهای مارتنزیتی شامل ورق استیل 420 است که در کاربردهای مهندسی مانند شفت استفاده می شود.  ورق استیل 440 سخت ترین و مقاوم ترین ورق استیل در برابر سایش است.

ورق های استیل دوبلکس:

ورق استیل دوبلکس نام خود را از این واقعیت گرفته است که دارای هر دو ساختار فریتی و آستنیتی هستند. آنها دارای محتوای کروم نسبتاً بالایی بین 18 تا 28٪ می باشند. میزان نیکل در حد متوسط 4.5 تا 8 درصد است. در این سطح، محتوای نیکل برای ایجاد یک ساختار کاملاً آستنیتی بسیار کم است. این منجر به یک ریزساختار دوبلکس حاوی هر دو فاز فریتی و آستنیتی می شود. ورق استیل دوبلکس همچنین دارای 2.5 تا 4٪ مولیبدن است. مزیت اصلی ضد زنگ دوبلکس ترکیبی از خواص به دست آمده از ورق استیل آستنیتی و فریتی است.

ورق استیل دوبلکس دارای خواص زیر است:

• مقاومت در برابر خوردگی عالی
• افزایش مقاومت در برابر حمله کلرید
• مقاومت خوب در برابر ترک خوردگی تنشی
• استحکام کششی و تسلیم بالاتر از درجه آستنیتی یا فریتی
• جوش پذیری خوب
• شکل پذیری خوب

ورق استیل 2205 با مقاومت در برابر خوردگی عالی، در مبدل های حرارتی، مخازن شیمیایی و پالایشگاه ها استفاده می شود.

ورق استیل رسوب سخت شده:

ورق استیل رسوب سخت شده می تواند مارتنزیتی، نیمه آستنیتی یا آستنیتی باشد. آنها خواص ترکیبی مقاومت به خوردگی از گریدهای آستنیتی را با قابلیت عملیات حرارتی درجه های مارتنزیتی ارائه می دهند. گریدهای رسوب سخت شده مانند PH 17-4 (همچنین به عنوان ورق استیل 630 نیز شناخته می شود)، به عنوان میله های تصفیه شده با محلول عرضه می شوند. سپس می توان آنها را قبل از سخت شدن ماشینکاری کرد. فرآیند سخت شدن این ورق یک مرحله ای با دمای پایین پیری است.

ویژگی های ورق استیل رسوب سخت شده عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی خوب تا متوسط
• جوش پذیری خوب
• استحکام بسیار بالا
• مغناطیسی

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
 .