تقسیم بندی استیل یا گروه بندی استنلس استیل

در بخش قبل با عنوان استیل چیست به دانش مایهت استیل و تفاوت های بین استیل و دیگر فولاد ها رسیدیم . در این بخش با عنوان دسته بندی استیل میخواهیم انواع استیل را تقسیم بندی کرده و به کاربرد های هر گروه بپردازیم. یاد آوری : در مقاله ای با عنوان استیل چیست ؟ ؛ جهت ایجاد خاصیت مقاومت در برابر خوردگی و افزایش مقاوت های مکانیکی فولاد ، حد اقل 11% کروم به فولاد اضافه میشود. این اثر مقاوم سازی 6 گروه استیل را به وجود می آورد.

  1. استنلس استیل فریتی (Ferritic): با محدوده ترکیبی C<0.1%، Ni=0-4%، Cr=11-30%
  2. استنلس استیل مارتنزیتی (Martensitic): با محدوده ترکیبی 0.1<c<1.2%< c<1.2%<=””>، Ni=0-6%، Cr=11-18%</c<1.2%<>
  3. استنلس استیل آستنیتی (Austenitic): با محدوده ترکیبی C<0.15%، Ni=8-20%، Cr=15-27%. همچنین آلیاژهایی با نیکل بیشتر نیز جزء آلیاژ های سوپر آستنیتی و نیکل بوده و معمولاً در این دسته قرار می گیرند.
  4. -گروه استنلس استیل دوفازی (Duplex): با محدوده ترکیبی C<0.08%، Ni=4-7%، Cr=18-27% و مقداری عناصر کمک افزودنی مانند N و Cu
  5. گروه استنلس استیل رسوب سختی (Precipitation Hardening): با محدوده ترکیبیC<0.15%، Ni=3-27%، Cr=12-28% و مقداری عناصر کمک افزودنی مانندN، Cu، B، Ti، Al
  6. گروه استنلس استیل ریختگی (Cast)

چهار دسته اول استنلس استیل براساس ساختار میکروسکوپی و گروه پنجم براساس نوع عملیات حرارتی مشخص شده اند. گروه ششم نیز شامل مجموعه آلیاژهایی از پنج گروه اصلی بوده که به روش ریخته گری تولید شده اند. دز تولید استیل در مورد کلیه دسته های استیل نامبرده شده عناصر دیگری نظیر فسفر، سیلیسیم، گوگرد، منگنز، نئوبیم، تیتانیم و مولیبدن نیز ممکن است به عنوان ناخالصی در ترکیب موجود بوده و یا به عنوان افزودنی جهت بهبود خواص معینی به آلیاژ ها اضافه گردند که حدود آنها را استانداردها مشخص نموده اند.

ویژگی ها و خواص استنلس استیل

  •  استنلس استیل فریتی

    فریت، فاز اصلی آلیاژهای آهن و دارای شبکه BCC می باشد. برای بدست آوردن ساختار فریتی بایستی عناصر فریت زا مانند کروم، آلومینیم، تیتانیم، نئوبیم و مولیبدن در حد بالا و عناصر آستنیت زا مانند نیکل، کربن و نیتروژن را در حد پایین نگاه داشت که در این بین کروم نقش مهمی دارد. با افزایش کروم دمای محیط منطقه آستنیت (گاما) به شدت محدود شده و ساختار غالب فریت (آلفا) می گردد. از آنجایی که کروم دارای ساختمان بلوری مشابه با ساختمان بلوری فریت است لذا این فلز ناحیه فازی فریت را گسترش می دهد و منطقه فازی آستنیت را محدود می کند.

     آلیاژ های استنلس استیل فریتی حاوی 11 الی 30% کروم و تقریباً بدون عنصر گران قیمت نیکل بوده و بنابراین در بین گروه های دیگر معمولاً کمترین قیمت را دارا می باشند. تیتانیم و نئوبیم علاوه بر فریت زایی، با بلوکه کردن کربن و نیتروژن و تولید کربونیتریدها اثر مضاعفی در فریت زایی دارند زیراکه کربن و نیتروژن در آلیاژ های فریتی پیشرفته نسل سوم باز هم محدود تر گردیده است. با توجه به مطالب فوق آلیاژ های این گروه به ترتیب در سه نسل مختلف توسعه یافته و بهینه گردیده اند.

    استحکام مکانیکی استنلس استیل فریتی در مقایسه با فولاد های کربنی ساده کم کربن بالاتر بوده اما چکش خواری و فرم پذیری آنها کمتر ولی در حد مناسب می باشد. همچنین استحکام مکانیکی آنها در دماهای بالا و چقرمگی در دماهای پایین، مخصوصاً در مقاطع ضخیم، در مقایسه با گروه استنلس استیل آستنیتی بسیار کمتر می باشد.

    در استنلس استیل فریتی (همانند استنلس استیل مارتنزیتی و استنلس استیل دوفازی) امکان به وجود آمدن تردی بازگشت وجود دارد. این پدیده بر اثر عملیات حرارتی بازگشت در محدوده دمای 400 تا 550 درجه سانتی گراد به وجود می آید. بنابراین موقعی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد، بایستی از کاربرد و یا برگشت آنها در محدوده دمای فوق اجتناب شود. همچنین دانه بندی فولاد های فریتی بعد از جوشکاری درشت گردیده و خواص مکانیکی آنها کم می گردد.

    به طور کلی از نظر مقاومت به خوردگی عمومی، استنلس استیل فریتی بعد از گروه های استنلس استیل آستنیتی و استنلس استیل مارتنزیتی قرار داشته و بسته به درصد کروم از کم تا عالی متغیر می باشد. اما برخلاف گروه آستنیتی مقاومت آنها در مقابل خوردگی تحت تنش بالا می باشند. از طرف دیگر کاهش میزان کربن و نیتروژن اثر نسبتاً زیادی در افزایش مقاومت خوردگی آنها دارد. آلیاژ های فریتی با کروم کم (حدود 11%) مانند 409 و 405 دارای مقاومت خوردگی و اکسیداسیون حداقل بوده اما به دلیل قیمت پایین و سهولت تولید، کاربرد زیادی در مواردی که نیازمند مقاومت خوردگی کم باشند، دارند. آلیاژ های استنلس استیل فریتی با کروم متوسط (16 تا 18%) مانند 430 در مقابل اسید های اکسید کننده ضعیف و آلی مقاوم بوده و در ساخت قطعات خودرو و ظروف آشپزخانه کاربرد دارند. ولی محدودیت آنها در مشکلات جوشکاری است.

     آلیاژ استنلس استیل 430 سرگروه این خانواده است که با 17% کروم مقاومت نسبتاً خوبی به اتمسفر، بعضی از مواد شیمیایی (مخصوصاً اسید های اکسید کننده) دارد. این آلیاژ در مواردی جانشین بسیار مناسبی برای آلیاژ های گران قیمت آستنیتی می باشد. شکل پذیری این آلیاژ خوب است. کاربرد آن در تانک های اسید نیتریک، سبد های بازپخت حرارتی و قطعات تزیینی است.

     آلیاژهای استنلس استیل 430F  و 430FSe  برای بهبود ماشینکاری آلیاژ استنلس استیل 430 با افزودن گوگرد یا سلنیم به وجود آمده اند. کاربرد آن در قطعاتی مانند پیچ می باشد که در فرآیند آنها کله زنی سرد به همراه ماشینکاری لازم می باشد.

  •  استنلس استیل مارتنزیتی

    عناصر آلیاژی این گروه کروم و کربن هستند. مارتنزیت یکی دیگر از فاز های آهن است. این فاز به دلیل وجود کربن بین نشینی در شبکه اتمی خود از سختی زیادی برخوردار است. آلیاژ های مارتنزیتی فرومغناطیس و قابل عملیات حرارتی بوده و اهمیت و کاربرد آنها بیشتر جهت زیاد بودن استحکام مکانیکی، سختی، خستگی و خزش است. ولی دمای کاربرد آنها تا 650 درجه سانتی گراد محدود است. همچنین انواع پرکربن آن برای جوشکاری توصیه نمی گردد.

    درصد کروم آلیاژ های استنلس استیل مارتنزیتی معمولاً حدود 11 تا 18% است. حد پایین کروم را مقاومت به خوردگی و حد بالای آن را امکان تبدیل کل ساختار به آستنیت در حین گرم کردن در عملیات حرارتی تعیین نموده است. زیرا که کروم فریت زا بوده و منطقه پایداری و تشکیل آستنیت را محدود تر می نماید.

    درصد کربن آلیاژ های استنلس استیل مارتنزیتی ممکن است تا 1.2% نیز برسد. افزایش کربن البته تا حدود 0.6% سختی آنها را افزایش داده ولی افزایش بالاتر از این حد، سختی آلیاژ را بالاتر نبرده و فقط مقاومت به سایش را افزایش می دهد که علت تبدیل آن تبدیل کربن اضافی به کاربید کروم می باشد.

    عناصر آلیاژی دیگری مانند نئوبیم، سیلیسیم، وانادیم و غیره برای اصلاح ریز ساختار بعد از آب دادن و درصد کمی نیکل برای افزایش چقرمگی و مقاومت به خوردگی نیز استفاده می شوند. همچنین در موقعی که درصد کروم بالا بکار برده شود (برای افزایش مقاومت به خوردگی)، نیکل با کم نمودن فریت آزاد، ساختار را اصلاح می نماید.

    مقاومت به خوردگی آلیاژ های مارتنزیتی غالباً از بسیاری از آلیاژ های آستنیتی و فریتی کمتر بوده ولی کلاً در حد متوسط می باشد.

     آلیاژ استنلس استیل 410 سردسته این گروه و دارای بیشترین کاربرد در گروه مارتنزیتی می باشد. در آمریکا این آلیاژ دارای کاربرد گسترده ای در توربین های بخار، موتور های جت، توربین گازی، کاربرد عمومی، قطعات ماشین آلات، شفت پمپ ها و غیره می باشد.

  •  استنلس استیل آستنیتی

     آستنیت یکی از فاز های آهن با شبکه FCC است که در آهن بدون عناصر آلیاژی در محدوده دمای 910 تا 1400 درجه سانتی گراد پایدار است. با افزودن عناصر آستنیت زا (مانند Ni) می توان آن را در دمای محیط نیز پایدار نمود. وجود 8 تا 10% نیکل به ازای 18% کروم، ساختار فولاد را به صورت آستنیتی پایدار می نماید. این تغییر فاز باعث تغییر عمده خواص مکانیکی از جمله افزایش شکل پذیری آلیاژ می گردد. این آلیاژها در حالت بازپخت به دلیل وجود فاز آستنیت غیرمغناطیسی بوده اما به دلیل تغییر فاز در حالت کار سرد ممکن است کمی خاصیت مغناطیسی در آنها به وجود آید.

مقالاتورق استیلورق استیل دکوراتیوورق استیل طرح دار

استنلس استیل فریتیاستیلدسته بندی استیلویژگی ها و خواص استنلس استیل

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *