فولاد ضد زنگ 15-5 PH چیست؟

PH 15-5 stainless steel

فولاد زنگ‌نزن یا فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل، (به انگلیسی: Stainless Steel) که Inox نیز خوانده می‌شود، آلیاژی از فولاد می‌باشد، که اصلی‌ترین عناصر تشکیل‌دهنده آن آهن، کروم و نیکل است که حداقل درصد جرمی کروم در آن ۱۰٫۵ درصد و حداکثر درصد جرمی کربن آن ۱٫۲ درصد می‌باشد. فولاد ۳۰۴ با ۱۸٪ کروم و فولاد ۳۱۶ با ۱۶٪ کروم و ۱۰٪ نیکل از پرکاربردترین فولادهای زنگ‌نزن هستند.^[۱]

فولاد ضد زنگ 15-5 یک آلیاژ سخت سازنده با درصد بالایی از کروم ، نیکل و مس است که مقاومت بالایی در برابر خوردگی و سایش دارد. این آلیاژ بیشتر در صنعت هوافضا برای ساخت اتصالات و قطعات سازه ای استفاده می شود.

این آلیاژ نسبت به فولاد ضد زنگ 17-4 که یکی از نزدیک ترین رقبای آن است،‌ مزایایی دارد : 

• فولاد ضد زنگ 15-5 دارای کنترل بیشتری بر روی مقدار دلتا فریت است که یک فاز ضعیف در آلیاژهای ضد زنگ است.
• فولاد ضد زنگ 15-5 با یک عملیات حرارتی با دمای پایین تقویت می شود که باعث رسوب یک فاز مس دار در آلیاژ می شود. این فاز مس دار باعث افزایش مقاومت و سختی آلیاژ می شود.
• فولاد ضد زنگ 15-5 قابلیت تنظیم خصوصیات مکانیکی خود را بر اساس نیازهای صنایع هوافضا و هسته ای دارد.

این فولاد ضد زنگ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و سایش است و خصوصیات مکانیکی مطلوبی را ارائه می دهد.
این فولاد ضد زنگ بیشتر در صنایع هوافضا، پزشکی و دیگر زمینه هایی که نیازمند استحکام و دوام هستند، کاربرد دارد.

برخی از خواص فیزیکی این فولاد ضد زنگ عبارتند از :

• چگالی : 19 گرم بر سانتی متر مکعب
• اندازه منفذ : کمتر از 100 میکرو متر
• ضریب انبساط حرارتی : 8 × 10^-6 K^-1
• گرمای ویژه : 460 جول بر کیلوگرم کلوین
• هدایت حرارتی : 9 وات بر متر کلوین

خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ 15-5 PH عبارتند از :

• استحکام کششی : حدود 1450 مگاپاسکال که نشان دهنده ی قدرت آلیاژ در مقابل نیروی کششی است.
• استحکام تسلیم : حدود 1300 مگاپاسکال که نشان دهنده ی حدی است که آلیاژ شروع به تغییر شکل دائمی می کند.
• مدول الاستیسیته : حدود 180 گیگاپاسکال که نشان دهنده ی سختی و کشسانی آلیاژ است.
• افزایش طول نسبی : حداقل 12 درصد که نشان دهنده ی قابلیت انعطاف پذیری آلیاژ است.

آلیاژ 15-5 PH دارای امکانات و قابلیت های متنوعی است که برخی از آنها عبارتند از :

قابلیت جوشکاری : این آلیاژ قابلیت جوشکاری خوبی دارد و می تواند با روش های مختلفی مانند جوشکاری الکتریکی، جوشکاری گازی و جوشکاری لیزری جوش داده شود.

قابلیت فرزکاری : این آلیاژ قابلیت فرزکاری مناسبی دارد و می تواند با ابزارهای مختلفی مانند تراشکاری، سوراخکاری، برشکاری و سنگ زنی شکل داده شود.

قابلیت سطح پوششی : این آلیاژ قابلیت سطح پوششی خوبی دارد و می تواند با روش های مختلفی مانند نیتراسیون، کروماته کردن، اکسیداسیون و رنگ آمیزی پوشش داده شود.

آلیاژ 15-5 PH دارای مکانات و قابلیت های برجسته ای است که آن را از سایر فولادهای ضد زنگ متمایز می کند.

برخی از این مکانات و قابلیت ها عبارتند از :

مقاومت بالا در برابر خوردگی : این آلیاژ به خاطر داشتن درصد بالایی از کروم و نیکل ، مقاومت خوبی در برابر خوردگی محیطی و خوردگی تحت تنش دارد. این خاصیت باعث می شود که این آلیاژ در شرایط سخت و نامساعد قابل اعتماد باشد.

استحکام بالا : این آلیاژ با رسوب یک فاز مس دار در آلیاژ تقویت می شود که باعث افزایش مقاومت و سختی آلیاژ می شود. این خاصیت باعث می شود که این آلیاژ بتواند به نیروهای بالایی مقاومت کند و شکل خود را حفظ کند.

به دلیل داشتن این مکانات و قابلیت ها ، آلیاژ 15-5 PH در زمینه های مختلفی کاربرد دارد.

برخی از کاربردهای متداول این آلیاژ عبارتند از :

برنامه های هوا فضا : این آلیاژ بیشتر در صنعت هوافضا برای ساخت اتصالات و قطعات سازه ای استفاده می شود. این آلیاژ قابلیت تنظیم خصوصیات مکانیکی خود را بر اساس نیازهای صنعت هوافضا دارد و می تواند در دماهای بالا و پایین عملکرد خوبی داشته باشد.

اتصال دهنده ها : این آلیاژ برای ساخت اتصال دهنده هایی که نیازمند مقاومت بالا در برابر خوردگی و استحکام هستند ، مناسب است. این آلیاژ می تواند در اتصال دهنده هایی که در معرض شرایط سخت محیطی هستند ، مانند دریا، نفت و گاز استفاده شود.

برنامه های کاربردی نفت و گاز : این آلیاژ برای ساخت قطعاتی که در صنعت نفت و گاز کاربرد دارند، مانند دریچه ها، چرخ دنده ها و پمپ ها ، مناسب است. این آلیاژ می تواند در شرایطی که دما، فشار و خوردگی بالا هستند، عملکرد خوبی داشته باشد.

فرآوری مواد غذایی : این آلیاژ برای ساخت قطعاتی که در صنعت فرآوری مواد غذایی کاربرد دارند ، مانند مخازن، لوله ها و تجهیزات ، مناسب است. این آلیاژ می تواند در شرایطی که نیازمند بهداشت و تمیزی هستند ، مقاومت در برابر خوردگی و سایش داشته باشد.

خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ 15-5

استانداردها

UNS S15500

AMS 5659

ASTM A564

کاربرد های 15-5 PH

شیرآلات

قطعات هواپیما چرخ دنده

قطعات پمپ

ترکیب بندی(٪)

کربن : حداکثر 0.070

کروم : 14.0-15.50

Columbian + تانتالیم : 0.15-0.45

مس : 2.50-4.50

منگنز : حداکثر 1.00

نیکل : 3.50-5.50

فسفر : حداکثر 0.040

سیلیکون : حداکثر 1.00

گوگرد : حداکثر 0.30

سوپر آلیاژ هستلوی C 276 چیست؟

Hastelloy Superalloy c276

هستلوی C 276  نام یک سوپرآلیاژ است که از ترکیب عناصر نیکل، کروم و مولیبدن به همراه مقادیر کمی آهن و تنگستن ساخته شده است. این سوپرآلیاژ به دلیل داشتن کروم (Cr) و مولیبدن (Mo) دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و تشکیل حفره است.

معرفی آلیاژ هستلوی C-276

هستلوی C-276 یک سوپرآلیاژ است که از ترکیب نیکل، کروم، مولیبدن و مقادیر کمی تنگستن ساخته شده است. این عناصر باعث افزایش مقاومت این آلیاژ در برابر خوردگی و ترک خوردگی می‌شوند. این آلیاژ قادر است در محیط های اکسیدانی تا دمای 1900∘F(1038∘C) کار کند. اما به دلیل کم بودن کروم در این آلیاژ، در محیطهای با غلظت اسید بالا عملکرد ضعیفی دارد.

هستلوی C-276 یک سوپرآلیاژ کم کربن است. این آلیاژ را می‌توان در حالت جوشکاری شده نیز به کار برد. اما این آلیاژ قابل سخت شدن با عملیات حرارتی نیست و برای این منظور باید از کار سرد استفاده کرد.

هستلوی C-276 را می‌توان با روشهای معمول ساخت و تولید و با فولادها و فلزهای دیگر بر پایه نیکل جوش داد و پردازش کرد.

مشخصات فیزیکی آلیاژ C-276

این آلیاژ  دارای خواص فیزیکی زیر است :

چگالی : 0.321in3lb​(8.89cm3kg​) در دمای اتاق

مدول الاستیسیته : 29.8×106psi(205GPa)

محدوده دمای ذوب :  2415∘F تا 2500∘F (1325∘C تا 1370∘C)

گرمای ویژه : 0.102lb⋅∘FBTU​ (427kg⋅∘CJ​) در دمای 70∘F (20∘C)

رسانایی گرمایی : 67.9in⋅ft2⋅h⋅∘FBTU​ (9.8m⋅KW​) در دمای 212∘F (100∘C)

مقاومت الکتریکی ویژه : 51×10−6Ω⋅in(1.30×10−6Ω⋅cm) در دمای 75∘F (24∘C)

ضریب انبساط حرارتی میانگین : 6.8×10−6in⋅∘Fin​

مقاومت آلیاژ C-276 به خوردگی

هستلوی دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است. این آلیاژ از رسوب کاربید جلوگیری می‌کند و می‌توان آن را در حالت جوشکاری شده نیز به کار برد.

این آلیاژ در صنایع شیمیایی، در برابر انواع اسیدها مانند سولفوریک، هیدروکلریک، فسفریک، نیتریک و استیک مقاوم است. همچنین در محیطهایی که دارای اسید کلریدها، حلالها و انیدرید استیک هستند، عملکرد خوبی دارد. این آلیاژ از کمترین آلیاژهایی است که می‌توانند در برابر رطوبت کلر، هیپوکلریت و دیاکسید کلر مقاوم باشند.

هستلوی در برابر محلولهای نمکی اکسیدانی با غلظت بالا (مثل آهن و کلرید مس) مقاوم است و عملکرد خوبی دارد. این آلیاژ در مقایسه با آلیاژهای دیگر مانند فولاد ضدزنگ، آلیاژ 400 و آلیاژ 625، در آب دریا از خوردگی جلوگیری می‌کند و می‌توان از آن در اعماق دریا و اقیانوس نیز استفاده کرد.

این آلیاژ همچنین در صنایع بازیافت و پردازش گاز طبیعی ترش که حاوی هیدروژن سولفید، دیاکسیدکربن و کلرید هستند، کاربرد دارد.

هستلوی C-276 در مقایسه با فولادها و فلزهای دیگر، تحمل بیشتری به شرایط سخت دارد. این آلیاژ از شکست ناشی از ترک خوردگی تنشی سولفیدی یا ترک خوردگی تنشی که در محیطهای حاوی گاز طبیعی ترش رخ می‌دهد، جلوگیری می‌کند. این آلیاژ همچنین می‌تواند در برابر این گاز دمای بالا را نیز تحمل کند.

نحوه شکلدهی داغ

برای شکلدهی داغ به دمای 1600∘F تا 2250∘F(870∘Cتا 1230∘C) نیاز دارد. پس از گرم کاری (قالبزنی)، باید آلیاژ را سریعاً با آب خنک کنید. برای افزایش مقاومت آلیاژ، توصیه می‌شود که عملیات حرارتی را بعد از گرم کاری انجام دهید.

نحوه شکلدهی سرد آلیاژ  C-276

برای شکل دهی سرد باید حتماً آنیل شود. اگر آلیاژ در کار سرد 15% تغییر طول دهد، باید آنیل محلولی را انجام دهید.

جوشکاری

این آلیاژ را می‌توان با روشهای متفاوتی مانند GTAW، پلاسما، GMAW و SMAW جوشکاری کرد. عملیات حرارتی پس از جوشکاری لازم نیست. برای حذف رنگهای حرارتی و ایجاد سطحی بدون نیاز به اسیدشویی، باید آلیاژ را با برسهای استیل مالش دهید یا مسواک بزنید.

ماشینکاری

این آلیاژ سریعاً سخت می‌شود و نیاز به دورهای برش کم و تماس مداوم ابزار برش با قطعه کار دارد. همچنین باید مراقب عمق برش باشید تا ابزار برش به قسمتهای سختکاری شده قبلی آسیب نرساند.

این آلیاژ در صنایع مختلفی کاربرد دارد، مانند :

کاهش آلودگی هوا : در سیستم های گوگرد زدایی دودکش کارخانجات و صنایع

پردازش شیمیایی مواد : در مبدل های حرارتی، مخازن تحت فشار، لوله ها، پمپ ها و …

تولید دارو : در راکتورها، لوله کشی و اتصالات، پمپ ها و شیرها

خمیر و کاغذ : در سفید کننده و هضم کننده کاغذ

تصفیه زباله : در ازبین برنده زباله های صنعتی و شهری

همچنین میتوانید با مطالعه مقالات زیر درباره دیگر آلیاژ های هستلوی اطلاعات کسب کنید :

هستلوی B2

آلیاژ هستلوی C276

آلیاژ هستلوی C22

آلیاژ نیکل 200 و 201

Alloy 200 and 201

نیکل 200 و 201 نوعی آلیاژ هستند که با روش محلول جامد استحکام پیدا می‌کنند. این آلیاژها خواص مکانیکی بسیار خوبی دارند و در برابر خوردگی در محیط‌های اکسیدی و قلیایی مقاوم هستند. این آلیاژها در دماهای مختلف قابل استفاده هستند. این دو آلیاژ مقاومت خوردگی یکسانی دارند، ولی وقتی دما از 315 درجه سانتیگراد بیشتر می‌شود، فقط می‌توانیم از نیکل 201 استفاده کنیم. نیکل 201 نسبت به نیکل 200 کمتر کربن دارد. بنابراین در دماهای بالا، رسوب گرافیت در مرز دانه کمتر می‌شود و خواص مکانیکی آلیاژ حفظ می‌شود. همچنین مقاومت خوردگی آلیاژ در برابر خوردگی بین‌دانه‌ای (inter granular attack IGA) بیشتر می‌شود.

نیکل 201 چون عدد سختی و نرخ کارسختیش کمتر است، می‌تواند در فرآیندهای کارسرد شکل دهی شود. این گرید از نیکل خالص بیشتر برای ساخت لوله‌ها و مخازن تحت فشار استفاده می‌شود.

آلیاژ 200 و آلیاژ 201 هر دو تقریباً خالص هستند و بیش از 99 درصد از ترکیب آنها را عنصر نیکل تشکیل می‌دهد. درصد باقی‌مانده را عناصر دیگری مانند آهن، نقره، منگنز، مس، کربن و گوگرد با مقادیر کنترل‌شده و کمی ایجاد می‌کنند. این دو آلیاژ به دلیل کم‌آلیاژ بودن (یعنی فقط مقدار کمی از عناصر آلیاژی به فلز پایه اضافه شده‌اند)، در بسیاری از صنایع کاربرد دارند. یکی از مزایای قابل توجه این دو آلیاژ این است که به دلیل نزدیک بودن به نیکل خالص، قابلیت بازیافت بالایی دارند. علاوه بر این، آلیاژ‌های نیکلی مقاومت و استحکام بیشتری نسبت به سایر آلیاژ‌ها دارند و هزینه کمتری برای تولید و استفاده از آنها صرف می‌شود.

نیکل 200 و نیکل 201 در بخش‌های مختلف صنایع مختلف کاربرد دارند. این دو آلیاژ به دلیل داشتن مقدار زیادی نیکل، در برابر خورندگی شیمیایی و سوزش قلیایی مقاوم هستند. همچنین رسانایی الکتریکی و حرارتی خوبی دارند. برای کاربردهایی که دما بالا می‌رود، معمولاً از نیکل 201 استفاده می‌شود. این آلیاژ دارای مقدار کمتری کربن است و بنابراین در دمای بالا گرافیت ایجاد نمی‌کند. این در حالی است که نیکل 200 مقدار بیشتری کربن دارد و ممکن است گرافیت تولید کند.

نیکل 201 دارای استحکام و کارسختی کمی است و بنابراین قابل فرم‌دهی و چرخش سرد است. این آلیاژ در برابر خورندگی مقاوم است و برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در مقابل سود سوزآور دارند، مناسب است. این آلیاژ با ایجاد یک لایه اکسیدی روی سطح خود، از تاثیر سود سوزآور جلوگیری می‌کند.

نیکل 201 بیشتر برای فرایند کلر آلکالی استفاده می‌شود که در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. در این فرایند، کلر و سدیم هیدروکسید (سود سوزآور) تولید می‌شوند که هر دو ماده خورنده‌ای هستند.

نیکل 201 به دلیل مقاومت بالایی که در برابر سود سوزآور دارد، یکی از گزینه‌های مرسوم برای ساخت کاتد است.

اگرچه نیکل 200 هم برای این منظور قابل استفاده است، اما نیکل 201 به خاطر داشتن کربن کمتر، در دماهای بالاتر نیز کارایی دارد. همچنین نیکل 201 مانند نیکل 200، در صنعت غذایی کاربرد دارد. این دو آلیاژ با داشتن مقاومت در برابر آب مقطر و آب طبیعی، به حفظ کیفیت مواد غذایی کمک می‌کنند. علاوه بر این، نیکل 201 معمولاً در مخازن فشاری (که برای نگه‌داری گازها و مایعات در فشارهای متفاوت با محیط طراحی شده‌اند) نیز استفاده می‌شود.

استلایت 6B

Stellite 6B

استلایت 6B” نیز از دیگر گرید‌های گروه استلایت می‌باشد و در محیط‌هایی که عوامل سایش بر روی قطعات فلزی اصلی تأثیر دارند، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل داشتن ضریب اصطکاک پایین، این آلیاژ در معرض کمترین خراش و تغییرات ظاهری در چنین محیط‌هایی قرار می‌گیرد. اگر نیاز به جلوگیری از ترک و فرسودگی در نواحی جوش خورده دارید، خرید جوش استلایت 6B بسیار مناسب است.

کاربردهای رایج استلایت 6B :

1. ساخت تیغه‌های اره برقی
2. تیغه‌های فن‌های کوره
3. یاتاقان‌های مقاوم در برابر حرارت
4. سوپاپ‌های ساق
5. تجهیزات فرآوری مواد غذایی
6. تجهیزات مورد استفاده در کارخانه‌های فولاد

“استلایت 6B” به دلیل ترکیبات اصلی کبالت که در آن وجود دارد، اغلب از کبالت تشکیل شده است. مواد باقی‌مانده شامل حدود 28 تا 32 درصد کروم و مقادیر کمی از کربن، فسفر، منگنز، گوگرد، سیلیکون، تنگستن، نیکل، مولیبدن و آهن می‌باشد. خرید پودر استلایت 6B به شما توصیه می‌شود زمانی که می‌خواهید سطح فلز پایه را نسبت به خراش و خوردگی مقاوم‌تر کنید..

سوپرآلیاژ RA333

RA333

سوپرآلیاژ RA333 یک آلیاژ نیکل، آهن و کروم با شکل‌پذیری استثنایی است. علاوه بر مقاومت بسیار بالا در برابر کربوریزه شدن و شوک حرارتی، مقاومت مکانیکی خود را در دماهای بالا تا 1204 درجه سلسیوس حفظ می‌نماید.

با توجه به وجود کروم، نیکل و عناصر آلیاژی دیگر، سوپرآلیاژ RA333 مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر کربوریزاسیون و شوک حرارتی ارائه می‌دهد.

آلیاژ RA333 دارای چقرمگی بالاست و مقاومت مکانیکی خود را در دماهای بالا تا 1204 درجه سلسیوس به مدت طولانی حفظ می‌نماید.

با توجه به درصد بالای نیکل در ترکیب آن، این سوپرآلیاژ در مقابل خوردگی تنشی کلرایدی و اسید پلی‌تیونیک مقاومیت دارد.

سوپرآلیاژ RA333 به طور کلی در مواردی کارآیی دارد که آلیاژهای مقاوم به حرارت دیگر مانند اینکونل 601، RA330 و اینکونل 600 قادر به مقاومت در برابر شرایط دمایی و خوردگی محیط نیستند.

جوشکاری RA333

برای جوشکاری RA333 بهتر است از سیم لخت آلیاژ 333 یا الکترودهای روکش‌دار AC/DC RA333-70-16 استفاده کنید. نیازی به انجام پیش‌گرمایش نیست و دمای Interpass باید زیر 100 درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود.

این آلیاژ بسیار سخت است و استحکام خود را در دماهای بالا تا 1204 درجه سانتی‌گراد به مدت زمان طولانی حفظ می‌نماید. همچنین، RA333 در برابر ترک‌خوردگی تنشی یون‌کلراید و ترک‌خوردگی تنشی پلی‌تیونیک اسید مقاوم است.

RA333 می‌تواند در موارد مختلفی مورد استفاده قرار گیرد.

برخی از موارد استفاده این آلیاژ عبارتند از :

1. ساپورت لوله در پالایشگاه‌ها و دیگ‌های بخار زغال سنگی.
2. استفاده در مافل (Muffle)، رتورت (Retort)، شفت فن و فیکسچرهای گرمایشی.
3. تولید مافل برای فیبر کربن.
4. استفاده در استک دمپر (Stack Damper) در کارخانه‌های اسید سولفوریک.
5. ساخت اسپینرت (Spinnerete) برای شیشه مذاب.
6. مورد استفاده در فلر تیپ در سیستم‌های فلر.
7. جوش فیلر RA333 برای تعمیر و جوشکاری آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت ریختگری مناسب است.
8. کوره‌های عملیات حرارتی.
9. صنایع سیمان.

این آلیاژ به دلیل مقاومت بالا در برابر شرایط حرارتی و خوردگی، در صنایعی که نیاز به مواد با عمر مفید بلند در دماهای بالا دارند، کاربرد دارد.

آلیاژ نیمونیک 75 : خصوصیات، کاربردها و تاریخچه

Nimonic alloy 75

آلیاژها یکی از دستاوردهای مهم علم مواد و مهندسی مواد هستند که در صنایع مختلف، از صنایع هوافضا و هواپیمایی تا صنعت نفت و گاز و پزشکی به کار می‌روند.
یکی از آلیاژهای معروف در این زمینه، آلیاژ نیمونیک 75 است. این مقاله به بررسی این آلیاژ، خصوصیات آن، کاربردها و تاریخچه توسعه آن می‌پردازد.

1. تاریخچه :

آلیاژ نیمونیک 75، ابتدا در دوران جنگ جهانی دوم توسط شرکت Westinghouse Electric Corporation توسعه یافت. این آلیاژ ابتدا برای استفاده در موتورهای هواپیماها به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. از آن زمان به عنوان یکی از آلیاژهای مهم در صنایع هوافضا و صنایع پیشرفته دیگر به حساب می‌آید.

2. ترکیب شیمیایی :

آلیاژ نیمونیک 75 از عناصر زیر تشکیل شده است:

– نیکل (Ni)

– کبالت (Co)

– کرومیم (Cr)

– آلومینیم (Al)

– تیتانیم (Ti)

– مولیبدن (Mo)

– آهن (Fe)

3. خصوصیات مکانیکی :

– مقاومت به کشش بالا : آلیاژ نیمونیک 75 دارای مقاومت به کشش بالایی است که آن را برای شرایط با تنش‌های بالا و دماهای بالا مناسب می‌کند.

– مقاومت در برابر خوردگی : این آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون است، که آن را در محیط‌های خورنده و بازدهنده مانند موتورهای هواپیما مناسب می‌کند.

4. کاربردها :

– موتورهای هواپیما : یکی از کاربردهای اصلی آلیاژ نیمونیک 75 در صنعت هوافضا، به عنوان قطعات داخلی موتورهای هواپیما است. این آلیاژ به دلیل مقاومت به دما و تنش‌های بالا و همچنین مقاومت در برابر خوردگی مناسب برای شرایط سخت این کاربرد است.

– صنایع نفت و گاز : آلیاژ نیمونیک 75 همچنین در تولید و نگهداری تجهیزات مرتبط با صنعت نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ به دلیل مقاومت به تنش‌ها و خوردگی در معرض محیط‌های خورنده مناسب است.

– صنایع پزشکی : آلیاژ نیمونیک 75 به عنوان مواد پایه در تولید برخی از ابزارهای پزشکی و ایمپلنت‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نتیجه‌گیری :

آلیاژ نیمونیک 75 یکی از آلیاژهای مهم در صنایع مختلف است که به دلیل خصوصیات مکانیکی برجسته و مقاومت به دما و خوردگی، در مواردی که نیاز به مقاومت بالا در برابر تنش‌ها و شرایط خشک و داغ داریم، به کار می‌رود. این آلیاژ در صنایع هوافضا، نفت و گاز، و پزشکی تاثیرگذار است و نقش مهمی در توسعه فناوری‌های پیشرفته ایفا می‌کند.

فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ، که به عنوان Stainless Steel نیز شناخته می‌شود، نوعی آلیاژ آهن است که حداقل دارای 10.5 درصد کروم است. استفاده از کروم در ترکیب این فولاد به منظور جلوگیری از زنگ زدگی و خوردگی آن می‌باشد. نکته مهم اینجا این است که با افزایش درصد کروم در ترکیب فولاد، مقاومت آن در برابر خوردگی نیز افزایش می‌یابد.

به طور کلی، درصد کروم موجود در فولاد ضد زنگ حدود 12 تا 20 درصد است. علاوه بر کروم، این نوع فولاد حاوی مقادیری از عناصر دیگر نیز می‌باشد، از جمله کربن، سیلیسیم و منگنز که ویژگی‌های برجسته‌ای به فولاد ضد زنگ می‌بخشند. عناصر دیگری مانند نیکل و مولیبدن نیز به منظور بهبود خصوصیات مثل شکل‌پذیری و افزایش مقاومت در برابر خوردگی به ترکیب فولاد ضد زنگ اضافه می‌شوند.

انواع فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ، در انواع مختلفی تولید می‌شود، که به شرح زیر می‌باشند :

1.فولادهای ضد زنگ آستنیتی (سری 200 و 300) :

– این نوع فولادها از حداقل 16 تا 26 درصد کروم و حداقل 8 تا 24 درصد نیکل تشکیل شده‌اند.

– آنها دارای مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی هستند و به عنوان فولادهای ضد زنگ استاندارد شناخته می‌شوند.

2.فولادهای ضد زنگ Ferritic (سری 400) :

– این نوع فولادها دارای حداقل 10.5 درصد کروم هستند و نیکل بسیار کمتری نسبت به فولادهای آستنیتی دارند.

– آنها بیشتر در محیط‌هایی با اکسیژن محدود مورد استفاده قرار می‌گیرند و به عنوان فولادهای ضد زنگ فریتیک شناخته می‌شوند.

3.فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400 و 500) :

– این فولادها حاوی حداقل 11.5 درصد کروم هستند و نیکل محدودی دارند.

– آنها بیشتر برای مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی در محیط‌هایی با ارتفاع دما مورد استفاده قرار می‌گیرند.

4.آلیاژهای دوبلکس :

– این نوع فولادها از ترکیب آستنیتی و مارتنزیتی تشکیل شده‌اند.

– آنها مقاومت بالایی در برابر خوردگی و شکست دارند و به عنوان آلیاژهای دوبلکس شناخته می‌شوند.

5.فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening یا PH) :

– این نوع فولادها دارای ترکیبات آلیاژی خاصی هستند که از جمله‌ی آنها می‌توان به نیکل، کروم، مس و منگنز اشاره کرد.

– آنها از رسوب سختی بهره می‌برند که مقاومت آنها را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد.

تنوع این انواع فولاد ضد زنگ به افراد و صنایع مختلف امکان می‌دهد تا فولاد مناسب برای نیازهای خود را انتخاب کنند.

فولادهای ضد زنگ آستنیتی

فولادهای ضد زنگ آستنیتی از محبوب‌ترین انواع فولاد ضد زنگ هستند که حداقل دارای 16٪ کروم هستند. این میزان کروم موجود در این فولاد‌ها، آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی تبدیل کرده است. فولادهای ضد زنگ آستنیتی دارای یک ساختار اصلی هستند که با افزودن نیکل، منگنز و نیتروژن به آن شکل می‌گیرد.

نکته قابل توجه در مورد این نوع فولادها این است که با انجام عملیات حرارتی، نمی‌توان آن‌ها را سخت کرد؛ زیرا ساختار آن‌ها در هر دما یکسان است. همچنین، ساختار آستنیتی آن‌ها شکل‌پذیری و قابلیت جوشکاری بسیار خوبی به آن‌ها می‌دهد.

فولادهای ضد زنگ آستنیتی را می‌توان به دو گرید 200 و 300 تقسیم کرد :

گرید 200 : این گرید‌ها از آلیاژهایی تشکیل شده‌اند که حاوی کروم، منگنز و نیکل هستند و البته بیشتر از همه منگنز و نیتروژن دارند. به علت وجود نیتروژن در این گرید، مقاومت تسلیمی آنها نسبت به گرید 300 بیشتر است. به عنوان مثال، نوع 201 از این گرید‌ها، توسط فرآیند نورد سرد، قابلیت سخت‌شدن دارد. اهمیت این نکته اینجاست که با کاهش میزان نیکل و افزایش منگنز، مقاومت آنها در برابر خوردگی نیز کاهش می‌یابد.

گرید 300 : این گرید‌ها از آلیاژهای کروم و نیکل تشکیل شده و به عنوان پرکاربردترین گرید از این نوع فولاد شناخته می‌شوند. گرید 304 از این گرید‌ها، عملکرد عالی دارد و با ترکیب 18/8 و 18/10 شناخته می‌شود. این نامگذاری به این دلیل است که دارای 18٪ کروم و 8٪ یا 10٪ نیکل است.

علاوه بر گرید 304، نوع دیگری از فولاد ضد زنگ با نام 316 وجود دارد که نسبت به 304، کاربردهای خاص و متفاوتی دارد. فولاد ضد زنگ گرید 316، به عنوان متداول‌ترین نوع فولاد ضد زنگ آستنیتی شناخته می‌شود و حاوی مقادیر نیکل (بین 8 تا 10.5 درصد وزن فولاد) و کروم (بین 18 تا 20 درصد وزن فولاد) می‌باشد. همچنین فولادهای ضد زنگ 316 نیز مقادیر بالایی از سیلیکون، منگنز و کربن دارند و ترکیب اصلی آنها آهن است.

فولادهای ضد زنگ Ferritic (سری 400)

فولادهای ضد زنگ Ferritic از سری 400 دارای 10.5 تا 27٪ کروم و مقادیر قابل توجهی نیکل هستند که مقاومت آن‌ها را در برابر خوردگی کاهش می‌دهد. فولادهای ضد زنگ Ferritic به عنوان نوعی فولاد ضد زنگ معمولاً مغناطیسی هستند و گریدهای این نوع فولاد شامل 430 و 434 می‌شوند.

بسیاری از افراد پرسش می‌کنند که آیا فولاد ضد زنگ می‌تواند مغناطیسی باشد یا نه. در پاسخ به این سوال باید گفت که برخی از آلیاژهای فولاد ضد زنگ می‌توانند مغناطیسی باشند و این به این معناست که در این نوع فولاد، آهن به شکلی یا دیگر در ترکیب آن موجود است و ساختار آن به فریتی یا مارتنزیتی نزدیک است.

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400 و 500)

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی از سری 400 و 500 دارای بیشترین سطح سختی هستند. این نوع فولادها مغناطیسی هستند و با ترکیبی از فرآیند نورد سرد و عملیات حرارتی (نورد گرم) قابلیت سخت شدن دارند. آلیاژهای مارتنزیتی حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن و مقادیر قابل توجهی نیکل هستند. مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی کمتر از آلیاژهای آستنیتی یا فریتی است، اما با انجام عملیات حرارتی، سختی این فولاد افزایش می‌یابد.

این تفاوت‌ها باعث شده که جوشکاری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی به روش‌های مختلفی انجام شود. به عنوان مثال، جوشکاری فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی به دلیل محتوای بالای کربن نسبت به فولادهای فریتی و آستنیتی، دشوارتر باشد. مقادیر بالای کربن به همراه سایر عناصر آلیاژی موجود در فولادهای ضد زنگ، احتمال تشکیل ریزساختاری شکننده را افزایش می‌دهند. این امر می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌های جوش شود.

فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening یا PH)

فولادهای ضد زنگ PH حاوی حدود 17٪ کروم و 4٪ نیکل هستند. عملیات حرارتی باعث تقویت فولادهای PH در سطوح بالا می‌شود. این نوع فولادها با افزودن عناصری مانند مس، نیوبیوم و آلومینیوم به فولاد، می‌توانند مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی داشته باشند. مقادیر آلومینیوم ممکن است در این فولادها متغیر باشد و برای کاربردهای خاصی انتخاب می‌شود.

آلیاژهای دوبلکس

فولادهای ضد زنگ دوبلکس از جمله فولادهایی هستند که در برابر ترک‌خوردگی و تنش مقاومی دارند. همان‌طور که از نام آنها مشخص است، فولادهای ضد زنگ دوبلکس ترکیبی از چند نوع آلیاژ به‌منظور دستیابی به خواص مطلوب هستند. این آلیاژها معمولاً حاوی مقادیر متغیری از کروم (19 تا 28٪)، مولیبدن (0 تا 5٪) و نیکل (5 تا 7٪) هستند. آنها به عنوان یک انتخاب مناسب برای مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و تنش دارند، معروف هستند.

آلیاژ اینکونل 800H/HT

آلیاژ اینکونل 800H/HT یک آلیاژ نیکل–آهن–کروم است که به دلیل مقاومت در برابر اکسیداسیون و کربوره‌شدن در دماهای بالا (1037 درجه سانتیگراد)، در کاربردهایی مانند قطعات کوره و تجهیزات حرارتی مرتبط در صنایع پتروشیمی، صنایع هسته‌ای و نیروگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این آلیاژ در کلیه موارد مقاومت بالایی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهد. با این حال، به دلیل وجود 32% نیکل در ترکیب شیمیایی آن، مقاومت آلیاژ در برابر ترک ناشی از خوردگی تنشی در محیط‌های کلریدی و تردی ناشی از رسوب فاز سیگما تا حد بسیار زیادی افزایش می‌یابد. همچنین، میزان زیاد کروم و نیکل در ترکیب آلیاژهای 800H و 800HT باعث مقاومت خوبی در بسیاری از محیط‌های حاوی سولفور در دماهای بالا و نیتروره شدن می‌شود. اگرچه آلیاژ اینکول 600 با مقدار 76% نیکل گزینه نخست جهت استفاده در محیط‌های نیتروره‌کننده است، اما آلیاژهای 800H و 800HT با 32% نیکل همچنان مقاومت خوبی در بسیاری از محیط‌های نیتروره‌کننده از خود نشان می‌دهند.

آلیاژ اینکول 800 به سه گروه آلیاژی 800، 800H و 800HT تقسیم می‌شود. آلیاژهای 800، 800H و 800HT به طور کلی به شدت مشابه هستند، با اختلاف اصلی کربن دارا بودن در آلیاژهای 800H و 800HT (با مقادیری در حدود 0.05 تا 0.1%). همچنین، آلیاژ 800HT نسبت به دو گرید دیگر دارای مقادیر بالاتری از آلومینیوم و تیتانیم است.

آلیاژهای 800H و 800HT دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر خزش و تنش گسیختگی هستند. به همین دلیل در کاربردهایی که قطعات برای مدت زمان طولانی در دماهای بالا قرار دارند و نیاز به مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون، کربوره‌شدن و خوردگی داریم، از آلیاژهای 800H و 800HT استفاده می‌شود.

تمامی گریدهای آلیاژ اینکونل 800 مناسب برای استفاده در بویلرها، شیرها، صنایع هسته‌ای و خطوط لوله تحت فشار هستند.

آلیاژهای 800، 800H و 800HT در مقایسه با سایر سوپرآلیاژهای معمولاً برای طراحی بویلر و خطوط تحت فشار استفاده می‌شوند، می‌توانند تنش‌های بسیار بالایی را تا دمای 816 درجه سانتیگراد تحمل کنند. آلیاژ 800 معمولاً تا دمای 593 درجه سانتیگراد و آلیاژ 800H و 800HT در دماهای بالاتر از 593 درجه سانتیگراد (جایی که مقاومت در برابر خزش و گسیختگی ضروری است) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای 800H و 800HT با استفاده از روش‌های استاندارد جوشکاری قابل استفاده هستند و در صنایع مختلف به کار می‌روند.

این آلیاژها از استانداردهای زیر پیروی می‌کنند :

– استاندارد B 409 از سازمان “آزمایش و مواد آمریکا (ASTM)”

– استاندارد SB 409 از سازمان “جامعه مهندسین مکانیک آمریکا (ASME)”

– استاندارد 5871 AMS

استفاده‌های متنوعی برای آلیاژهای 800H و 800HT وجود دارد :

1. فرآوری مواد شیمیایی و پتروشیمی : این آلیاژها در تولید اتیلن، اتیلن دی‌کلرید، استیک انیدرید، کتن، اسید نیتریک و دیگر مواد شیمیایی کاربرد دارند.
2.  
3. پالایش نفت : آلیاژهای 800H و 800HT در اصلاح بخار، هیدروکربن‌ها و واحدهای هیدرودآلکیلاسیون در صنعت پالایش نفت استفاده می‌شوند.
4.  
5. تولید برق : از این آلیاژها در ساخت مبدل‌های حرارتی موجود در راکتورهای هسته‌ای خنک‌شونده با گاز، مبدل‌های حرارتی و لوله‌کشی در نیروگاه‌های زغال سنگ استفاده می‌شود.
6.  
7. تجهیزات پردازش حرارتی : آلیاژهای 800H و 800HT در ساخت لوله‌های تابشی و تجهیزات مورد نیاز برای کوره‌ها و تجهیزات پردازش حرارتی دیگر به کار می‌روند.

آلیاژهای 800H و 800HT دارای مشخصات فیزیکی و مکانیکی معتبری هستند. در زیر به این مشخصات اشاره شده است :

– چگالی (در دمای اتاق) : 0.287 پوند بر اینچ مکعب (7.94 گرم بر سانتی‌متر مکعب)

– مدول الاستیسیته : 28.5 میلیون پوند بر اینچ مربع (196.5 گیگاپاسکال)

– محدوده دمای ذوب : از 2475 تا 2525 درجه فارنهایت (از 1357 تا 1385 درجه سلسیوس)

– گرمای ویژه (در دمای 32 تا 212 درجه فارنهایت یا 0 تا 100 درجه سلسیوس) : 0.11 BTU بر پوند بر درجه فارنهایت (460 ژول بر کیلوگرم بر کلوین)

– رسانایی گرمایی (در دمای 212 درجه فارنهایت یا 100 درجه سلسیوس) : 10.6 BTU بر ساعت بر متر مربع بر ساعت بر درجه فارنهایت (18.3 وات بر متر بر کلوین)

– مقاومت الکتریکی ویژه (در دمای 68 درجه فارنهایت یا 20 درجه سلسیوس) : 59.5 میکرو اهم بر اینچ (99 میکرو اهم بر سانتی‌متر)

خواص مکانیکی (در دمای 70 درجه فارنهایت یا 21 درجه سلسیوس) :

– استحکام تسلیم (با 0.2 درصد آفست) : 29000 psi (200 مگاپاسکال)

– استحکام کششی نهایی : 77000 psi (531 مگاپاسکال)

– افزایش طول نسبی (در هر 2 اینچ) : 52 درصد

– سختی برینل : 126

این مشخصات نشان دهنده مقاومت مناسب این آلیاژها در برابر اکسیداسیون و خوردگی به‌ویژه در محیط‌های شیمیایی و داغ می‌باشد.