1564319815.png)
.png)
آشنایی با استیل نسوز و انواع آلیاژهای آن
از آنجا که فولاد در معرض دمای بالا گرما را جذب می کند، خواص فولاد و مقاومت تسلیم آن به طور قابل توجهی کاهش میابد. فولاد ضدزنگ دارای خواص بسیاری است که آن را جز مواد استراتژیک و ساختاری بسیاری از صنایع کرده است. از ویژگی های فولاد ضدزنگ می توان به مقاومت ذاتی آن در برابر اکسیداسیون و استحکام و پایداری آن در دمای بالا را نام برد. فولاد ضدزنگ مقاومت ذاتی در برابر آتش ندارد اما مشتعل نیز نمی شود و انتشار شعله آن خیلی کم است. برای اینکه این فولاد را به استیل نسوز تبدیل کنیم باید عناصر آلیاژی به آن اضافه شده و تحت عملیات حرارتی های خاص محلول جامد و رسوب گذاری، تقویت شود.
استیل نسوز در دماهای بالای ℃500 و در معرض گازهای گرم مقاومت خوبی دارد و دچار آسیب نمی شود. حداکثر دمای کاری این آلیاژ ℃1200 است که اگر در محیط گوگرد دار، حاوی بخار آب و خاکستر قرار گیرد این دما به شدت کاهش میابد.
در این گروه از فولادها دو عنصر آلیاژی کروم و نیکل از بقیه مهم تر هستند. عناصر آلیاژی که برای افزایش خواص مکانیکی دما بالا به استیل اضافه می شود عبارتند از:
کروم: عنصریست که در تمام فولادهای مقاوم به حرارت و ورق استیل های نسوز وجود دارد. کروم علاوه بر افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر کربوراسیون و استحکام دما بالا را نیز افزایش می دهد. در واقع ویژگی نسوز بودن استیل به دلیل وجود کروم بالاست. کروم ریز ساختار را فریتی می کند.
نیکل: هنگامی که نیکل به فولاد اضافه می شود شکل پذیری، استحکام دما بالا و مقاومت فولاد را در برابر کربوره و نیتریده شدن افزایش می دهد. نیکل تمایل دارد که ریز ساختار را آستنیتی کند که این موجب می شود حلالیت کربن و نیتروژن کاهش یابد.
کربن: مهمترین عنصر تقویت کننده کربن است. محدوده کربن در استیل محدود است و مقدار کربن در استیل های نسوز بین 0.05 تا 0.1 درصد می باشد. کربن در آلیاژ حل می شود و استحکام آن را بالا می برد همچنین اگر با عناصر فلزی مانند کروم، مولیبدن، تیتانیم و... آلیاژ شود، به صورت ذرات کوچک و سختی بنام کاربید رسوب می کند.
نیتروژن: مقدار این عنصر در استیل نسوز بسیار پایین است و بیشتر برای تقویت استیل های نسوز مارتنزیتی و آستنیتی اضافه می شود.
سیلسیم: این عنصر موجب کاهش حلالیت کربن در فولاد می شود. سیلسیم مقاومت در برابر اکسیداسیون، کربوریزاسیون و مقاومت در برابر جذب نیتروژن را در استیل های نسوز افزایش می دهد.
گوگرد: این عنصر به عنوان ناخالصی در نظر گرفته می شود. گوگرد قابلیت جوشکاری را ضعیف و قابلیت تراشکاری را افزایش می دهد.
فسفر: عنصری نامطلوب در استیل های نسوز است. زیرا وقتی خارج از دانه و در مرزدانه ها باشد موجب تردی و شکنندگی فولاد می شود. همچنین قابلیت جوشکاری آلیاژ را پایین میاورد و در استیل های نسوز از یک حدی بیشتر نباید باشد.
عناصر آلیاژی دیگر: مانند منگنز، مولیبدن، تیتانیم، وانادیم، تنگستن، آلومینیم، کبالت، نیوبیم، زیرکونیم، مس و عناصر کمیابی مانند بور، سزیم، لانتانیم و ایتریم در استیل نسوز به کار می روند. این عناصر یکپارچگی خواص را در دمای بالا حفظ می کنند. برخی از آن ها استحکام را افزایش داده و برخی دیگر مقاومت در برابر اکسیداسیون، کار پذیری و پایداری ریز ساختار را حفظ می کنند.
استیل نسوز در دو گروه کلی فریتی-مارتنزیتی و آستنیتی تقسیم بندی می شود. رایج ترین استیل های نسوز طبق استاندارد AISI گروه های 309 و 310 هستند که اگر به صورت کم کربن باشند یک s به انتهای عدد گروه اضافه می شود.
در جداول زیر ترکیب شیمیایی چند آلیاژ استیل نسوز بیان شده است:
|
Si |
Al |
Cr |
Cmax |
Ferritic |
|
0.5-1 |
0.5-1 |
6-8 |
0.12 |
EN:1.4713 |
|
S |
P |
Si |
N |
Mn |
Ni |
Cr |
Cmax |
EN.No |
Austenitic |
|
0.03 |
0.045 |
1 |
- |
2 |
12-15 |
22-24 |
0.2 |
1.4828 |
309 |
|
0.03 |
0.045 |
0.75 |
0.11 |
2 |
12-15 |
22-24 |
0.08 |
1.4883 |
309s |
|
0.03 |
0.045 |
1.5 |
0.11 |
- |
19-22 |
24-26 |
0.25 |
1.4841 |
310 |
|
0.03 |
0.045 |
1.5 |
0.11 |
- |
19-22 |
24-26 |
0.1 |
1.4845 |
310s |
خواص استیل های نسوز
- مقاومت به خستگی و خزش در محدوده دمایی مورد نظر.
- مقاومت خوردگی در دمای بالا.
- مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن در اثر لایه های اکسیدی.
- استحکام کافی در برابر تنش های دمایی مداوم و خطر تردی.
- ریز ساختار پایدار در دمای کاری.
کاربرد استیل نسوز
- صنایع سرامیک سازی و شیشه سازی
- صنایع شیمیایی و پتروشیمی
- ساخت دیگ بخار و مبدل های حرارتی
- ساخت کوره های استوانه ای دوار برای سیمان سازی
دیدگاه کاربران