بزرگترین سایت جوشکاری بزرگترین سایت جوشکاری در۲۰تیرماه با ادرس WWW.FILLERROD.IR
 
نوشته شده توسط : امیر حسین رحمان پور

امکان تشکیل کاربید کرم و جلوگیری از خوردگی بین دانه ای، آلیاژ کردن با مولیبدن برای افزایش

مقاومت در برابر خوردگی حفره ای واستفاده از درصدهای بالای عناصر آلیاژی کرم و نیکل برای

افزایش استحکام دردمای بالا و مقاومت در برابر پوسته شدن.

 فولادهای زنگ نزن آستنیتی اغلب در دماهای بالا آنیل می شوند تا عمل تبلور مجدد وانحلال کاربیدها انجام شود.برای جلوگیری از تشکیل کاربید،پس از آنیل این نوع فولادها را در آب سریع سرد می کنند.

حداقل خواص معمولی فولادهای زنگ نزن آستنیتی در شرایط آنیل شده عبارت اند از:

استحکام تسلیمmpa 205، استحکام نهایی کششmpa515 و ازدیاد طول 40 درصد.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی نوردی خوب، تک فازی بوده و عاری از کاربید، فریت و یا فازهای دیگراند.

الف) کاربیدهای بین دانه ای در فولادهای زنگ نزن آستنیتی:

حساسیت به خوردگی شدید بین دانه ای ناشی از تشکیل کاربید کرم در مرزدانه هی آستنیت و در نتیجه 

تخلیه ی کرم در این محل هاست. کاربیدهای یاد شده از نوع m23c6 گزارش شده اند. در این فرمول،

M نشان دهنده ی فلز موجوددر کاربید است که می تواند آهن،مولیبدن و همچنین کرم باشد. غلظت بالای کرم در ذرات کاربید، میزان کرم در مرزدانه های آستنیتی را به طور موضعی تا کمتر از 12درصد(میزان لازم برای مقاومت در برابر خوردگی) کاهش می دهد. مرزدانه های با زاویه زیاد محلهای مناسبتری برای نفوذ ورسوب کاربیدهاستند. علت این امر بی نظمی نسبتآ زیاد اتمها در محل برخورد و تلاقی دانه ها با جهت گیریهای متفاوت است. علاوه بر کاهش مقاومت خوردگی در مجاوررسوبهایm23c6، کاهش کرم در این نواحی موجب افزایش دمای ms شده ودر نتیجه موجب تشکیل مارتنزیت هنگام سرد شدن از دمای بالا می شود .

یکی از راههای از بین بردن خوردگی بین دانه ای، انتخاب یک فولاد زنگ نزن آستنیتی کم کربن   304یا  316 است. این فولادهاتحت عناوین L304 و 316ارائه شده وحداکثر03/0درصدکربن دارند

حداکثر آهنگ تشکیل رسوب د ر گستره ی دمایی 800 الی 900درجه ی سانتی گراد است.

محصولات فولادهای زنگ نزن آستنیتی کارشده (نوردی) را در دمایی بین1040تا1150 درجه ی سانتی گراد انیل انحلالی کرده و سپس به منظورجلوگیری از تشکیل رسوب سریع سرد می کنند. روش دیگر برای حذف امکان تشکیل رسوبات کاربید کرم عبارت از آلیاژکردن فولادهای زنگ نزن آستنیتی با عناصر کاربید ساز بسیار قوی مانند تیتانیم،نئوبیم وتانتال است. به منظور کاهش موثرتر خوردگی بین دانه ای ناشی از حضور کاربیدها، عملیات حرارتی پایدارسازی در گستره ی دمایی 840تا900درجه ی سانتی گراد پیشنهاد می شود.

ب) تشکیل مارتنزیت در فولادهای زنگ نزن آستنیتی :

در ضمن سرد شدن در زیر دمای اتاق،ممکن است در فولادهای زنگ نزن آستنیتی مارتنزیت تشکیل شود.

این امر در اثر فرآیند حرارتی یا کار سرد مکانیکی امکان پذیر است. میزان نیتروژن در فولادهای زنگ نزن آستنیتی در گستره ی 03/0تا07/0 درصد وزنی است. هنگامی که این میزان نیتروژن با کربن در آمیخته شود ممکن است اثرات بسیار قوی تثبیت کنندگی آستنیت را داشته باشد.با تشکیل کاربیدهای m23c6 در مرزدانه های آستنیت ،کربن و کرم هر دو از نواحی مجاور مرزدانه ها تخلیه شده و در نتیجه دمای ms به طور موضعی افزایش پیدا می کند. تحت چنین شرایطی ممکن است مارتنزیت در مرزدانه ها تشکیل شود. در واقع از این پدیده به عنوان یکی از روشهای تشکیل مارتنزیت در فولادهای زنگ نزن نیمه آستنیتی سخت شونده رسوبی استفاده می شود. هنگام سرد شدن فولادهای زنگ نزن آستنیتی در زیر دمای اتاق ،دو نوع مارتنزیت به طور همزمان تشکیل می شود: مارتنزیت اپسیلون با شبکه ی بلوری منشور شش وجهی فشرده و مارتنزیت آلفا پیرین با شبکه ی بلوری مکعب مرکز دار.

تحریک تشکیل مارتنزیت توسط تغییر شکل یا کرنش از جمله مشخصه های منحصر به فرد ذیگر فولادهای زنگ نزن آستنیتی است. تحریک تشکیل مارتنزیت در اثر تغییر شکل به طور قابل توجهی استحکام حاصل از کار سرد را افزایش می دهد.  به منظور استفاده از این مکانیزم برای افزایش استحکام ، انواع فولادهای زنگ نزن آستنیتی گروه 301و302 با درصدهای کمتر کرم و نیکل پیشنهاد شده و توسعه یافته اند.

وسعت دگرگونی آستنیت به مارتنزیت در اثر کرنش بستگی به دما،میزان کرنش، آهنگ کرنش و ترکیب شیمیایی فولاد دارد. پدیده ی کرنش سختی حاصل از این دگرگونی استحکام کششی زیادی را موجب می شود.

 

 

 

ج) فازهای دیگردر فولادهای زنگ نزن آستنیتی

میکروساختار ایده آل فولادهای زنگ نزن آستنیتی فقط شامل آستنیت چند بلوری است. اما به علت جدایش در ضمن انجماد،فریت تمایل به تشکیل داشته و در فولادهای زنگ نزن آستنیتی ریختگی و جوشکاری شده اغلب دیده می شود. حضور فریت در فولادهای زنگ نزن آستنیتی ممکن است منجر به تشکیل فاز سیگما شود. این فاز اثرات سوء بر انعطاف پذیری ، چقرمگی و مقاومت  خوردگی فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارد. فاز سیگما یک فاز بین فلزی بوده و ترکیب شیمیایی آن شامل مقادیر تقریبآ مساوی کرم و آهن است. فاز سیگما اغلب در قطعات فولادهای زنگ نزن آستنیتی که برای مدت زمان طولانی در گستره ی دمایی 500الی 700 درجه ی سانتی گراد قرار گرفته باشند دیده می شود. فاز سیگما بیشتر تمایل به جوانه زنی و رشد در فصل مشترک فریت _آستنیت دارد.

در فولادهای زنگ نزن، بجز فازهای فریت ،سیگماو  m23c6، فازهای دیگری نیز ممکن است تشکیل شوند. این فازها شامل انواع مختلف کاربیدها، نیتریدهاو فازهای بین فلزی اند.

د) فولادهای زنگ نزن آستنیتی دیگر

علاوه بر فولادهای زنگ نزن آستنیتی کار شده حاوی18درصد کرم و8 درصد نیکل، گروههای دیگری از فولادهای زنگ نزن آستنیتی برای کاربرد در موارد خاص نیز وجود دارند.برای هر کدام از فولادهای زنگ نزن آستنیتی کار شده یک نوع فولاد زنگ نزن ریختگی مشابه نیز وجود دارد.در مقایسه با آلیاژهای کار شده، در آلیاژهای ریختگی مقدیر کرم و سیلیسیم بیشتر و مقدار نیکل کمتر است.در نتیجه ، فریت دلتا که حساس بودن به ترک برداشتن داغ را کاهش می دهد، اغلب در فولادهای زنگ نزن آستنیتی ریختگی وجود دارد.

بسیاری از انواع فولادهای زنگ نزن مقاوم در برابر حرارت دارای ساختار آستنیتی اند.برای افزایش مقومت در برابر پوسته شدن و دارا بودن استحکام در دماهای بالا، فولادهای زنگ نزن مقوم به حرارت دارای مقادیر به مراتب بیشتر کرم ونیکل در مقیسه با نوع 8-18 هستند.

فولادهای زنگ نزن مقاوم به حرارت، در دماهایی حد 1100درجه ی سانتی گراد وگاهی در محیطهای گازی بسیار خورنده به کار می روند. تغییرات ساختاری ناشی از دمای بالا،مکانیزم پارگی –خزشی ، اکسیده وپوسته شدن،کربوره شدن،دی کربوره شدن و سولفوره شدن، پدیده های حساس و بحرانی بوده که در انتخاب و رفتار فولادهای زنگ نزن آستنیتی مقاوم به حرارت موثرند.  

انواع فولادهای زنگ نزن آستنیتی آنهایی هستند که به جای نیکل دارای عناصر آلیاژی دیگرند. انواعفولادهای زنگ نزن گروه 200 به جای نیکل دارای عناصر آلیاژی منگنز و نیتروژن اند. استحکام تسلیم این فولادها به طور قابل ملاحظه ای بیشتر از استحکام تسلیم فولادهای زنگ نزن آستنیتی از نوع 300 بوده و در گستره یMpa 345-480 است. حتی یک نوع جدید تر فولادهای زنگ نزن آستنیتی"ابر نیتروژن" دارای 1درصد وزنی نیتروژن است. این نوع فولادها که دارایس مقادیر بسیار زیادی نیتروژن اند، از استحکامی حتی بالاتر همراه با چقرمگی خوب برخوردارند.

ه) عملیات حرارتی فولادهای زنگ نزن آستنیتی

افزایش استحکام این فولادها توسط توسط عناصر آلیاژی به ویژه عناصر آلیاژی جانشینی و توسط کار سرد امکان پذیر است. افزایش استحکام توسط کار سرد ممکن است شامل تشکیل مارتنزیت در اثر کرنش باشد.

بنابراین،عملیات حرارتی که بر روی فولادهای زنگ نزن آستنیتی انجام می شود، شامل آنیل کردن برای جلوگیری از رسوب کاربید کرم و تنش زدایی است.آنیل کردن موجب تبلور مجدد میکروساختار سخت شده می شود و در نتیجه کرنشی باعث برگشت انعطاف پذیری و شکل پذیری به فولاد خواهد شد. عملیات حرارتی برای جلوگیری از حساس شدن ممکن است شامل عملیات انحلالی برای انحلال کاربیدهای کرم و یا عملیات پایدارسازی برای رسوب دادن کاربیدهای آلیاژی و در نتیجه کاهش کربن آزاد برای تشکیل کاربید کرم باشد.

در پایان،عملیات تنش زدایی بر روی قطعات جوشکاری شده اعمال می شود.    

 

  

 

 


تاریخ انتشار : جمعه چهاردهم مرداد 1390 |