همه چیز درباره آلیاژ نیمونیک 80A

آلیاژ نیمونیک 80A

nimonic alloy 80A

 

آلیاژ نیمونیک گرید 80A، از عناصری همچون نیکل و کروم تشکیل شده است و در انواع میلگرد، لوله و ورق تولید می‌شود. این آلیاژ مقاومت بسیار خوبی در برابر انواع محیط‌های خورنده دارد و همچنین خواص مکانیکی مطلوبی دارد که در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ با روش رسوبی سخت‌کاری شده است و می‌تواند در محیط‌هایی که دما به 815 درجه سلسیوس (1500 درجه فارنهایت) نیز می‌رسد؛ عملکرد خوبی در اختیار کاربر قرار دهد.

 

آلیاژ نیمونیک گرید 80A برای شرایطی که قطعه در آن تحت تنش‌های مداوم و دماهای بالا قرار می‌گیرد، بسیار مناسب است. به همین دلیل، این آلیاژ در صنایعی مانند توربین‌های گازی و ژنراتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود. همچنین، در زمینه تیونینگ و تقویت موتورهای اتومبیل‌های ریسینگ (مسابقه‌ای) نیز به کار می‌رود.

 

اگر این آلیاژ تحت عملیات حرارتی محلولی قرار بگیرد، ماشین‌کاری آن را ساده‌تر می‌کند. در این شرایط، انجام عملیات پیر سختی باعث می‌شود که خواص مکانیکی آلیاژ و همچنین مقاومت فلز در برابر خزش بیشتر شود و آستانه خستگی فلز نیز افزایش یابد.

 

آلیاژ نیمونیک گرید 80A یکی از آلیاژهای مهم و مورد استفاده در صنایع مختلف است. اما متاسفانه منابع دقیقی در مورد تاریخچه دقیق این آلیاژ موجود نیست. عموماً، تاریخچه آلیاژهای نیمونیک به سال‌های 1930 و 1940 برمی‌گردد. این آلیاژها در آن زمان برای تولید قطعاتی که در شرایط دمایی بالا یا تنش‌های بالایی قرار می‌گرفتند، استفاده می‌شدند.

 

با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، آلیاژهای نیمونیک به طور گسترده‌تری در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفتند، از جمله صنایع هوافضا، خودروسازی، صنایع نیروگاهی و غیره. امروزه، آلیاژ نیمونیک گرید 80A به عنوان یکی از آلیاژهای مهم و پرکاربرد در صنایع مختلف شناخته شده است.

 

فرآیند تولید

فرآیند تولید آلیاژ نیمونیک گرید 80A یا هر آلیاژ نیمونیک دیگری، معمولاً از روش ذوب و ریخته‌گری پیروی می‌کند. در اینجا فرآیند کلی تولید آلیاژ نیمونیک گرید 80A توضیح داده می‌شود :

 

مواد اولیه :

مواد اولیه شامل فلزات اصلی مانند نیکل، کروم، کبالت، و تیتانیم می‌باشد.

عناصر افزودنی ممکن است نیز برای بهبود خواص و ویژگی‌های آلیاژ اضافه شوند.

 

ذوب :

مواد اولیه به تناسب مقادیر مشخص شده ترکیبات شیمیایی در کوره‌های ذوب شده و در دماهای بالا ذوب می‌شوند.

این فرآیند از جهت تأمین ترکیبات شیمیایی مورد نیاز و ایجاد یک آلیاژ متجانس بسیار حائز اهمیت است.

 

ریخته‌گری :

پس از ذوب کامل، آلیاژ مذاب ریخته‌گری می‌شود.

ریخته‌گری می‌تواند به صورت ریخته‌گری به شکل گوی یا قالب‌های دیگر صورت گیرد.

 

خنک کردن و تشکیل ساختار

پس از ریخته‌گری، قطعه در محیطی کنترل شده قرار می‌گیرد تا خنک شود.

این فرآیند می‌تواند به صورت طبیعی یا با استفاده از فرآیندهای سریع‌تر مانند آب‌خنک‌کنی صورت گیرد.

 

آنیل کردن (اختیاری) :

در برخی موارد، آلیاژ بعد از تشکیل، آنیل می‌شود تا خواص مکانیکی و ساختاری بهبود یابد.

 

فرآیندهای پس از تولید :

بعد از تولید، قطعات ممکن است از فرآیندهای مکانیکی مانند تراشکاری، تمیز کاری و حرارت‌دهی برای بهبود دقت و خواص خود استفاده شود.

این فرآیند کلی تولید آلیاژ نیمونیک گرید 80A را پوشش می‌دهد. هر فرآیند خاصی ممکن است به توجه به نیازهای خاص صنعتی و محصولات مختلف مورد تغییر و بهبود قرار گیرد.

آلیاژ نیمونیک 80A یک آلیاژ پایه نیکل است که برای مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ معمولاً در دماهای بالای 1000 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از نظر استانداردها، آلیاژ نیمونیک 80A معمولاً با استانداردهای مختلفی مانند AMS 5766، AMS 5660، AMS 5661، AMS 5581، ASTM B637، ASTM B462، ASTM B408 و UNS N07080 هماهنگ است. این استانداردها برای مشخصات فنی، خواص مکانیکی، روش‌های آزمایش و سایر موارد مرتبط با این آلیاژ مشخصات را ارائه می‌دهند.

 

خصوصیات ویژه

خصوصیات ویژه آلیاژ نیمونیک گرید 80A شامل موارد زیر می‌شود :

 

مقاومت در برابر خوردگی : این آلیاژ دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی است، به خاطر تشکیل لایه اکسید کروم بر روی سطح فلز که از تخریب آن جلوگیری می‌کند.

 

مقاومت در دماهای بالا : نیمونیک گرید 80A در دماهای بالا همچنان عملکرد خوبی دارد و تا دمای 815 درجه سلسیوس (1500 درجه فارنهایت) قابل استفاده است.

 

مقاومت در محیط‌های اکسیده : این آلیاژ در مقابل محیط‌های اکسنده، به خصوص در دماهای بالا و پایین، عملکرد بسیار خوبی دارد.

 

سادگی در ماشین‌کاری : آلیاژ نیمونیک گرید 80A به خوبی قابل ماشین‌کاری است که این امر اجازه می‌دهد تا قطعات با دقت بالا و به شکل‌های مختلف تولید شوند.

 

راحتی در جوشکاری : این آلیاژ به راحتی قابلیت جوشکاری را دارد، که این ویژگی از آن استفاده را در ساخت قطعات و تجهیزاتی با ساختار‌های متنوع و پیچیده را تسهیل می‌کند.

 

با توجه به این خصوصیات، آلیاژ نیمونیک گرید 80A به عنوان یک ماده ساختاری مورد توجه در صنایعی مانند صنعت هوافضا، صنایع نیروگاهی، و صنایع خودروسازی استفاده می‌شود.

 

ترکیبات شیمیایی

با توجه به اطلاعات ارائه شده، ترکیبات شیمیایی آلیاژ نیمونیک گرید 80A به شرح زیر است :

 

کربن (C) : حداکثر 0.10 درصد

کروم (Cr) : از 18.0 تا 21.0 درصد

سیلیسیم (Si) : حداکثر 1.0 درصد

مس (Cu) : حداکثر 0.2 درصد

آهن (Fe) : حداکثر 3.0 درصد

منگنز (Mn) : حداکثر 1.0 درصد

تیتانیوم (Ti) : از 1.8 تا 2.7 درصد

آلومینیوم (Al) : از 1.0 تا 1.8 درصد

کبالت (Co) : حداکثر 2.0 درصد

بور (B) : حداکثر 0.008 درصد

زیرکونیوم (Zr) : حداکثر 0.15 درصد

سرب (Pb) : حداکثر 0.0025 درصد

گوگرد (S) : حداکثر 0.015 درصد

نیکل (Ni) : مقدار متغیر و وابسته به ترکیبات دیگر و نیازهای خاص.

این ترکیبات شیمیایی، همانند یک دستورالعمل استاندارد، ممکن است در تولیدات مختلف یا سفارشات خاص تغییر کنند.

 

خواص مکانیکی

با توجه به اطلاعات ارائه شده، خواص مکانیکی آلیاژ نیمونیک گرید 80A به شرح زیر است :

 

استحکام کششی : 1250 مگاپاسکال یا 181 کیلوپاوند بر اینچ مربع (MPa یا ksi)

تنش تسلیم : 780 مگاپاسکال یا 113 کیلوپاوند بر اینچ مربع (MPa یا ksi)

افزایش طول نسبی : 30 درصد

این خواص مکانیکی نشان‌دهنده‌ی قدرت، انعطاف‌پذیری و توانایی آلیاژ نیمونیک گرید 80A در مقابل تنش‌ها و فشارهای مختلف است.

 

کاربردها

آلیاژ نیمونیک گرید 80A به دلیل خواص مکانیکی برجسته‌اش و مقاومت در برابر خوردگی در محیط‌های مختلف، در صنایع متعدد استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای این آلیاژ عبارتند از :

 

صنعت هوافضا : استفاده در ساخت قطعات موتورها، کنترل‌های پرواز، و سایر اجزای کلیدی هواپیماها به دلیل مقاومت بالا در برابر دما و تنش.

 

صنایع نیروگاهی : استفاده در تجهیزات نیروگاه‌های حرارتی و هسته‌ای به علت مقاومت در برابر خوردگی و دما.

 

صنعت نفت و گاز : استفاده در ساخت لوله‌ها، شیرها، و تجهیزات مختلف برای مقابله با شرایط محیطی سخت و خوردگی.

 

صنایع خودروسازی : استفاده در قطعات موتور، ترمینال‌ها، و سیستم‌های تعلیق به دلیل مقاومت در برابر خستگی و خوردگی.

 

صنایع دریایی : استفاده در تجهیزات دریایی مانند کشتی‌ها، سکوهای نفتی، و سیستم‌های زیر آب به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و شرایط دریایی سخت.

 

صنایع فضایی : استفاده در ساخت قطعات فضایی و سیستم‌های فضایی به دلیل مقاومت در برابر دما، تنش، و خوردگی.

 

با توجه به خواص و کاربردهای گسترده‌ای که دارد، آلیاژ نیمونیک گرید 80A یکی از مواد مهم و حیاتی در صنایع مختلف مهندسی و تولید محسوب می‌شود.

 

کاربردهای آلیاژ نیمونیک 80A در زمینه اتومبیل‌های ریسینگ 

آلیاژ نیمونیک گرید 80A به عنوان یک ماده ساختاری با خواص مکانیکی بالا و مقاومت در برابر شرایط سخت دمایی و تنش‌های مختلف، در صنعت اتومبیل‌سازی ریسینگ نیز کاربرد دارد. برخی از کاربردهای این آلیاژ در زمینه اتومبیل‌های ریسینگ عبارتند از:

 

سوپاپ‌ها و خروجی دود ناشی از احتراق : آلیاژ نیمونیک گرید 80A برای ساخت سوپاپ‌ها و قطعات دودکشی از جمله خروجی دود ناشی از احتراق در موتورهای اتومبیل‌های ریسینگ استفاده می‌شود. این قطعات باید مقاومت بالا در برابر دما، فشار، و فرکانس‌های مختلف داشته باشند.

 

بست‌ها :  آلیاژ نیمونیک گرید 80A در ساخت بست‌ها نیز به کار می‌رود. بست‌ها باید تحت فشار و تنش‌های زیاد قرار گیرند و مقاومت بالایی در برابر خستگی و خوردگی داشته باشند که این خواص را آلیاژ نیمونیک گرید 80A به ارمغان می‌آورد.

 

گیربکس خودرو : در بخش‌هایی از گیربکس خودرو که نیاز به مقاومت بالا در برابر فشار، فرکانس‌های متعدد، و دماهای بالا دارند، آلیاژ نیمونیک گرید 80A به کار می‌رود. این آلیاژ می‌تواند به عنوان جزء‌هایی از گیربکس دنده‌ها و قطعات متحرک دیگر در این قسمت از خودرو مورد استفاده قرار گیرد.

 

با استفاده از آلیاژ نیمونیک گرید 80A در این بخش‌های از خودرو، از ویژگی‌های مکانیکی بالا، مقاومت در برابر خوردگی، و مقاومت در برابر شرایط دمایی مختلف بهره‌برداری می‌شود که به بهبود کارایی و پایداری خودرو در شرایط سخت ریسینگ کمک می‌کند.

 

گرید های دیگر آلیاژهای نیمونیک

در زیر نمونه‌هایی از آلیاژهای نیمونیک و ویژگی‌های آن‌ها آورده شده است :

 

آلیاژ نیمونیک 90 :

ویژگی‌ها : این آلیاژ دارای مقاومت بسیار بالا در برابر دما و تنش‌های مکانیکی است. همچنین دارای مقاومت خوبی در برابر خوردگی و خستگی می‌باشد.

کاربردها : صنایع هوافضا، صنایع نیروگاهی، خودروسازی و غیره.

 

آلیاژ نیمونیک 80/20 :

ویژگی‌ها : این آلیاژ دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون است. همچنین مقاومت خوبی در برابر دما و تنش‌های مکانیکی دارد.

کاربردها : اتصالات لوله‌های نفتی، صنایع نیروگاهی، مخازن تحت فشار و غیره.

 

آلیاژ نیمونیک 75/25 :

ویژگی‌ها : این آلیاژ دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و خستگی است. همچنین مقاومت خوبی در برابر دما و تنش‌های مکانیکی دارد.

کاربردها : تجهیزات نیروگاهی، صنایع شیمیایی، سیستم‌های آب‌شیرین‌کن و غیره.

 

آلیاژ نیمونیک C-276 :

ویژگی‌ها : این آلیاژ دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی، اکسیداسیون و خستگی است. همچنین مقاومت خوبی در برابر دما و تنش‌های مکانیکی دارد.

کاربردها : صنایع پتروشیمی، پالایشگاه‌ها، سیستم‌های کلرینه‌سازی و غیره.

 

آلیاژ نیمونیک 625 :

ویژگی‌ها : این آلیاژ دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی، اکسیداسیون و خستگی است. همچنین مقاومت خوبی در برابر دما و تنش‌های مکانیکی دارد.

کاربردها : صنایع هوافضا، خودروسازی، صنایع دریایی، سیستم‌های گرمایش و سرمایش و غیره.

این فهرست تنها چند نمونه از آلیاژهای نیمونیک است و هنوز آلیاژهای دیگری نیز وجود دارند که برای نیازهای خاص صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

مقایسه‌ بین آلیاژ نیمونیک گرید 80A و سایر آلیاژهای نیمونیک

با ارائه مقایسه‌ای بین آلیاژ نیمونیک گرید 80A و سایر آلیاژهای نیمونیک، می‌توانیم تفاوت‌ها و ویژگی‌های هرکدام را مشخص کنیم :

 

آلیاژ نیمونیک 90 :

تفاوت : آلیاژ نیمونیک 90 دارای مقاومت بیشتری در برابر دما و تنش‌های مکانیکی است.

کاربردها : آلیاژ نیمونیک 90 بیشتر در صنایعی که نیاز به مقاومت بالا در برابر دما دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند صنایع هوافضا و صنایع نیروگاهی.

 

آلیاژ نیمونیک 80/20 :

تفاوت: آلیاژ نیمونیک 80/20 دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و اکسیداسیون است.

کاربردها: این آلیاژ بیشتر در صنایعی که در معرض خوردگی و اکسیداسیون هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند اتصالات لوله‌های نفتی و صنایع نیروگاهی.

 

آلیاژ نیمونیک 75/25 :

تفاوت: آلیاژ نیمونیک 75/25 دارای خواص بالایی در برابر خستگی و خوردگی است.

کاربردها: این آلیاژ بیشتر در صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر خستگی و خوردگی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند تجهیزات نیروگاهی و صنایع شیمیایی.

 

آلیاژ نیمونیک C-276 :

تفاوت: آلیاژ نیمونیک C-276 دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی، اکسیداسیون و خستگی است.

کاربردها: این آلیاژ بیشتر در صنایعی که با شرایط خوردگی و اکسیداسیون سخت روبرو هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها.

 

آلیاژ نیمونیک 625 :

تفاوت : آلیاژ نیمونیک 625 دارای خواص بالایی در برابر خوردگی، اکسیداسیون و خستگی است.

کاربردها : این آلیاژ بیشتر در صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند صنایع هوافضا و صنایع دریایی.

به طور کلی، هر آلیاژ نیمونیک دارای ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فرد خود است که بسته به نیازهای خاص صنایع و کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد آلیاژی AISI 4340 چیست؟

فولاد آلیاژی AISI 4340

AISI 4340 alloy steel

 

فولاد AISI 4340 : مقدمه‌ای بر ویژگی‌ها و کاربردها

فولاد AISI 4340 یک فولاد آلیاژی با کمترین مقدار کربن و میزان کمی کروم و مولیبدن است که به دلیل مقاومت و استحکام خود در بخش‌های مختلف شناخته شده است. این نوع فولاد از خانواده فولادهای نیکل-کروم-مولیبدن به شمار می‌آید.

در دماهای عالیتر، فولاد آلیاژی 4340 معمولاً در محدوده کششی 930 تا 1080 Mpa سخت می‌شود. این تقویت معمولاً از طریق فرآیندهای سخت‌شدن شعله‌ای یا القایی، و همچنین نیتریدینگ انجام می‌شود. از این فولاد برای تولید قطعات پیش‌ساخته و سخت‌شده AISI 4340 که توانمندی افزایش استحکام سطح را دارند، استفاده می‌شود.

AISI 4340 به خوبی از مقاومت در برابر ضربه و خرد شدن بهره‌مند است، همچنین در شرایط سخت مقاومت قابل ملاحظه‌ای در برابر سایش و فرسایش دارد. در شرایط آنیل، خصوصیات انعطاف‌پذیری بسیار خوبی ارائه می‌دهد و این امکان را فراهم می‌سازد که تحت تأثیر فشارهای خارجی خم شود یا شکل‌گیری پیدا کند.

از دیدگاه جوشکاری فیوژن، فولاد AISI 4340 از مقاومت قابل قبولی برخوردار است. استانداردهای ASTM 4340 این امکان را فراهم می‌کنند که در مکان‌هایی که فولادهای دیگر توانایی تأمین استحکام مورد نیاز را ندارند، از این مواد استفاده شود. این فولاد با تمام روش‌های مرسوم ساخته می‌شود، از جمله رول‌گیری و تزریق.

فولاد AISI Alloy 4340: مشخصات فنی

استانداردهای معادل :

  • ASTM 4340
  • EN24 / 817M40 (استاندارد اروپایی)
  • 1.6511 / 36CrNiMo4 (استاندارد اروپایی)
  • SNCM439 (استاندارد ژاپن)

محدوده تامین :

نوار گرد فولادی 4340 :

 قطر : 8 میلیمتر تا 3000 میلیمتر

 

– ورق فولادی 4340 :

  – ضخامت : 10 میلیمتر تا 1500 میلیمتر

  – عرض : 200 میلیمتر تا 3000 میلیمتر

 

– مربع فولاد 4340 :

  – طرف : 20 میلیمتر تا 500 میلیمتر

 

سطح نهایی :

– مشکی

– ماشین‌آلات خشن

– چرخانده یا مطابق نیازهای مشخص شده

 

توضیحات :

فولاد AISI 4340 یک فولاد آلیاژی متداول و چندمنظوره است که در بسیاری از کاربردهای مختلف از جمله صنایع خودروسازی، هوافضا، نفت و گاز، و صنایع ماشین‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. محدوده تامین گسترده این فولاد به تولیدکنندگان امکان می‌دهد تا به طور دقیق از آن در قطعات مختلف استفاده کنند.

استفاده از استانداردها و معیارهای مختلف اروپایی و ژاپنی به تجارت جهانی این محصول اطمینان می‌بخشد و انتخاب‌های مناسبی را برای تولیدکنندگان فراهم می‌سازد.

 

مشخصات و استاندارد های فولادی AISI 4340

کشور

ایالات متحده آمریکا بریتانیا بریتانیا ژاپن

استاندارد

ASTM A29

EN 10250

BS 970

JIS G4103

درجات 4340 36CrNiMo4 /
1.6511
EN24 / 817M40

SNCM 439 / SNCM8

 

ASTM 4340 فولادها و ترکیبات شیمیایی متعادل

استاندارد

گرید کربن منگنز فسفر گوگرد سیلیسیوم نیکل کروم

مولیبدن

ASTM A29

4340 0.38-0.43 0.60-0.80 0.035 0.040 0.15-0.35 1.65-2.00 0.70-0.90

0.20-0.30

EN 10250

36CrNiMo4 /
1.6511
0.32-0.40 0.50-0.80 0.035 0.035 0.40 پوند 0.90-1.20 0.90-1.2

0.15-0.30

BS 970

EN24 / 817M40 0.36-0.44 0.45-0.70 0.035 0.040 ۰.۰-۰.۴۰ 1.3-1.7 1.00-1.40

0.20-0.35

JIS G4103

SNCM 439 / SNCM8 0.36-0.43 0.60-0.90 0.030 0.030 0.15-0.35 1.60-2.00 0.60-1.00

0.15-0.30

خواص مکانیکی فولادی AISI Alloy 4140

خصوصیات مکانیکی

(شرایط گرمایشی)

وضعیت بخش حاکم
میلی متر
مقاومت کششی MPa قدرت بازده
MPa
الونگ
٪
Izod Impact

برینل
سختی

T

250 850-1000 635 13 40

248-302

T

150 850-1000 665 13 54

248-302

U

100 930-1080 740 12 47

269-331

V

63 1000-1150 835 12 47

293-352

W

30 1080-1230 925 11 41

311-375

X

30 1150-1300 1005 10 34

341-401

Y

30 1230-1380 1080 10 24

363-429

Z

30 1555- 1125 5 10

444-

خصوصیات حرارتی

خصوصیات

متریک

امپریال

انبساط حرارتی با بهره وری (20 درجه سانتیگراد / 68 درجه فارنهایت) ، روغن سخت شده نمونه ، 600 درجه سانتیگراد (1110 درجه فارنهایت)

12.3 میکرومتر / متر درجه سانتی گراد 6.83 میکرون در دما F
هدایت حرارتی (فولاد معمولی) 44.5 W / mK

309 BTU در / hr.ft². ° F

 

آهنگری فولاد آلیاژی 4340

 

ابتدا، فولاد 4340 را گرم کنید تا دمای 1150 تا 1200 درجه سانتیگراد را برسانید.

نگه دارید تا دمای یکنواخت در تمام بخش حفظ شود.

از آهنگری زیر 850 درجه سانتیگراد خودداری کنید.

هنگام خنک شدن، به دلیل حساسیت به ترک، از مراقبت‌های لازم استفاده کنید. مثلاً خنک کردن در ماسه یا آهک خشک توصیه می‌شود.

 

عملیات حرارتی  :

 

– تسکین استرس :

  • گرم کردن فولاد 4340 تا 500550 درجه سانتیگراد.
  • نگه دارید تا دمای یکنواخت در طول بخش حفظ شود.
  • در هوا خنک شود.

 

– بازپخت :

  • آنیل کامل در دمای 844 درجه سانتیگراد.
  • سپس سریعاً در کوره با سرعت بیش از 10 درجه سانتیگراد در ساعت به سمت پایین تا 315 درجه سانتیگراد.
  • از 315 درجه سانتیگراد به بعد، می‌توانید هوا را خنک کنید.

 

– معتدل :

  • قبل از خنک شدن، فولاد را در شرایط گرمایشی یا عادی سازی قرار دهید.
  • دمای معتدل بستگی به میزان قدرت مورد نظر دارد.
  • برای مقاومت در برابر درجه حرارت و استحکام مختلف، دماهای مختلف معتدلی اعمال شود.
  • از گرمازدگی در محدوده 250 تا 450 درجه سانتیگراد به دلیل شکنندگی خنک جلوگیری کنید.

 

– شعله‌ور شدن یا سخت‌شدن القایی

 

همانطور که ذکر شد، میله‌های فولادی AISI 4340 با استفاده از فرآیندهای شعله‌ور یا روش‌های سخت‌شدن القایی قبلی، قبل از خنک شدن، قابلیت افزایش سختی سطح را پیدا می‌کنند، و نتیجه‌اش می‌تواند سختی کیس به بیش از Rc 50 باشد. در فرآیند گرم‌کردن، مهم است که مواد فولادی AISI 4340 به سرعت گرم شوند. دامنه دمای آستنیتی (830 درجه سانتیگراد تا 860 درجه سانتیگراد) و عمق مورد نیاز، به تناسب با سختی مطلوب، اندازه و شکل قطعه کار، و تنظیمات خنک کننده، روغن یا آب، متغیر است.

پس از اتمام فرآیند خنک‌شدن، با توجه به نیاز، برای مقابله با استرس در حالت مورد نظر، معتدل‌سازی در دمای 150 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد راه حلی مؤثر است که با حداقل تأثیر بر سختی، استرس را کاهش می‌دهد.

برای حصول بهترین نتایج، ابتدا تمام مواد سطح زراعی‌شده را بررسی و پالایش کنید.

 

– نیتریدینگ

فولاد آلیاژی سخت و تمیز AISI 4340 نیز می‌تواند تحت فرآیند نیتریدینگ قرار گیرد و سطح آن به سختی تا 60 درجه سانتیگراد افزایش یابد. برای این منظور، گرمایی به دمای 500 درجه سانتیگراد تا 530 درجه سانتیگراد و مدت زمان کافی (10 تا 60 ساعت) نیاز است تا عمق کیس توسعه یابد. فرآیند نیتریدینگ باید با خنک شدن آهسته و بدون قطع خاموش دنبال شود تا مشکل اعوجاج کاهش یابد.

با انجام این فرآیند، مواد AISI 4340 به تقریباً اندازه نهایی شکل می‌گیرند، و تنها یک کمک هزینه کوچک برای خرد کردن باقی می‌ماند. استحکام کششی هسته مواد فولادی 4340 معمولاً تحت تأثیر نیتریدینگ قرار نمی‌گیرد، زیرا دامنه دمای نیتریدینگ به طور کلی زیر دمای معتدل اصلی این فولاد مشغول به کار است. سختی سطح نیز به صورت دستیابی‌پذیر، در بازه 600 تا 650 HV قرار دارد.

ماشینکاری

ماشینکاری فولاد آلیاژی 4340 به بهترین وجه در شرایط آنیل یا نرمال و در دماهای معمولی انجام می‌شود. از روش‌های مرسوم مانند اره، چرخش، حفاری و سایر روش‌های مکانیکی می‌توان برای ماشینکاری استفاده کرد. با این حال، در شرایطی که استحکام بیش از 200 کیلوگرم یا بیشتر مورد نیاز است، قابلیت کارایی تا 10٪ تا 25٪ از آلیاژ در شرایط آنیل کاهش می‌یابد.

 

جوشکاری

جوشکاری فولاد 4340 در شرایط سخت و کم فشار (همانطور که به طور عادی تهیه می‌شود) توصیه نمی‌شود، زیرا این ممکن است منجر به خطرات ترک‌خوردگی شود؛ به دلیل اینکه خواص مکانیکی در منطقه تحت تأثیر گرمای جوش تغییر می‌کند.

 

اگر نیاز به جوشکاری وجود دارد، موارد زیر را مد نظر قرار دهید :

 

قبل از جوشکاری، قطعه کار را به دمای 200 تا 300 درجه سانتیگراد گرم کنید.

در طول جوشکاری، دمای حاصل را حفظ کنید.

بلافاصله پس از تسکین جوش، در دمای 550 تا 650 درجه سانتیگراد قرار دهید.

در صورت لزوم، بلافاصله بعد از خنک شدن، استرس را در 15 درجه سانتیگراد پایین‌تر از دمای معتدل اصلی برطرف کنید.

 

این اقدامات به جلوگیری از تحلیل خودکار، سخت شدن غیرمطلوب، و حفظ خواص مکانیکی مطلوب کمک خواهد کرد.

 

کاربرد فولاد AISI 4340

فولاد AISI 4340 در اکثر بخش‌های صنعت به‌خصوص در کاربردهایی که نیاز به استحکام کششی و بازده بالا دارند، به جای فولاد 4140 مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این فولاد با خصوصیات مکانیکی برتر خود، در موارد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله:

– دنده فرود هواپیما : در این بخش حیاتی از صنعت هوانوردی، استفاده از فولاد AISI 4340 به دلیل استحکام بالا و اعتماد به‌نفس در شرایط سخت، بسیار رایج است.

 

– اتومبیل : در تولید قطعاتی که نیاز به استحکام و مقاومت در برابر فشار دارند، فولاد 4340 به خوبی عملکرد می‌کند.

 

– حفاری نفت و گاز : در ساخت قطعات مقاوم در مقابل فشارها و شرایط محیطی سخت، این فولاد مورد توجه است.

 

– آهنگری : برای تولید ابزارهای آهنگری با خواص مکانیکی بالا، از فولاد AISI 4340 استفاده می‌شود.

 

– گرم و سرد کردن : در صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر تغییرات دما دارند، فولاد 4340 به خوبی عمل می‌کند.

 

– ماشین‌سازی : در تولید ابزارهای ماشینی با ضرورت استحکام بالا، این فولاد به کار می‌رود.

 

– سیستم‌های انتقال : در قطعات مانند دنده‌های انتقال نیرو و شفت‌ها که نیاز به استحکام و تحمل فشار دارند.

 

– صنایع مهندسی عمومی و کاربردهای ساختاری : شفت‌های سنگین، چرخ دنده‌ها، محورها، دوک نخ‌ریسی، کوپلینگ، پین، چاک، قالب و دیگر قطعات مشابه.

 

استفاده از این فولاد در این بخش‌ها به دلیل ترکیب مناسب استحکام و انعطاف، باعث ارتقاء عملکرد و دوام قطعات می‌شود.

فولاد ماریجینگ (maraging steel) چیست؟

فولاد ماریجینگ چیست؟

maraging steel

 

فولاد ماریجینگ چه خصوصیاتی دارد؟

فولاد ماریجینگ (Maraging steel) یک نوع آلیاژ آهنی است که حاوی مقدار کمی کربن و مقدار زیادی نیکل است. این فولاد با رسوب‌دهی ترکیبات فلزی مانند مولیبدن، آلومینیوم، مس، تیتانیوم و کبالت در دمای حدود 480 درجه سانتی‌گراد، استحکام و سختی بالایی به دست می‌آورد. این فولاد نام خود را از پدیده‌ی پیرسختی مارتنزیت (martensite age hardening) گرفته است که به معنی سخت شدن فولاد با گذشت زمان است. فولاد ماریجینگ علاوه بر استحکام و سختی، دارای چقرمگی و مقاومت خستگی خوبی نیز هست و عمر مفید و کارایی قطعات ساخته شده از آن را افزایش می‌دهد. این فولاد در صنایع مختلفی مانند هوافضا، نظامی، هسته‌ای و پزشکی کاربرد دارد و برای تولید قطعاتی مانند میل لنگ موتور، پین شلیک سلاح، گیربکس و واحدهای سانتریفیوژ گاز استفاده می‌شود. فولاد ماریجینگ یکی از پیشرفته‌ترین و مهمترین مواد اولیه در صنعت امروزی است که نقش بزرگی در پیشرفت علم و فناوری دارد.

فولاد ماریجینگ چه خصوصیات منحصر به فردی دارد؟

این فولاد نام خود را از پدیده‌ی پیرسختی مارتنزیت گرفته است که به معنی سخت شدن فولاد با گذشت زمان است. فولاد ماریجینگ دارای خواص منحصر به فردی است که در بسیاری از مواد وجود ندارد.

برخی از این خواص عبارتند از :

 

  • ضریب انبساط حرارتی پایین که باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ در مقابل تغییرات دما مقاوم باشد و ابعاد ثابتی داشته باشد.
  • استحکام تسلیم بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر تغییر شکل دائمی است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند بارهای بالایی را تحمل کند.
  • قابلیت جوشکاری که به معنی امکان اتصال قطعات فولاد ماریجینگ به یکدیگر با استفاده از حرارت است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در صنایع مختلفی مانند هوافضا، نظامی، هسته‌ای و پزشکی کاربرد داشته باشد.
  • استحکام کششی بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر کشش است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر نیروهای کششی مقاوم باشد و نشکند.
  • سهولت در نیتریده کردن که به معنی افزایش سختی سطحی فولاد ماریجینگ با ایجاد لایه‌ی نیتریده است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر سایش و خوردگی مقاوم باشد و عمر مفید خود را افزایش دهد.
  • چقرمگی بالا که نشان دهنده‌ی توانایی فولاد ماریجینگ در بازگشت به شکل اولیه خود پس از برداشتن نیرو است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر تغییر شکل موقت مقاوم باشد و خاصیت ارتجاعی خود را حفظ کند.
  • تغییر یکنواخت ابعاد در هنگام عملیات حرارتی که به معنی عدم ایجاد اعوجاج و تنش در فولاد ماریجینگ در زمان انجام عملیات حرارتی مانند پیرسختی، آنیل و تمپر است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند ابعاد دقیق و یکنواختی داشته باشد و نیاز به ماشین‌کاری بعد از عملیات حرارتی کم شود.
  • شکل‌پذیری بالا که نشان دهنده‌ی توانایی فولاد ماریجینگ در تغییر شکل با استفاده از نیروهای فشاری است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند به شکل‌های مختلفی مانند ورق، میله، لوله و سیم تبدیل شود.
  • قابلیت پولیش بسیار خوب که به معنی امکان ایجاد سطحی صاف و براق بر روی فولاد ماریجینگ با استفاده از عملیات پولیش است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند زیبایی و جذابیت بیشتری داشته باشد و در صنایعی مانند طلاسازی، ساعت‌سازی و زیورآلات کاربرد داشته باشد.
  • قدرت ضربه بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر نیروهای ضربه‌ای است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر شوک‌های مکانیکی مقاوم باشد و نشکند.
  • مقاومت به خوردگی و انتشار ترک که به معنی امکان مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر عوامل شیمیایی و محیطی است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر خوردگی و تشکیل ترک‌های ناشی از خستگی یا هیدروژنیزاسیون مقاوم باشد و عمر مفید خود را افزایش دهد.
  • قدرت خستگی بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر نیروهای متناوب است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر خستگی و تشکیل ترک‌های ناشی از نیروهای متناوب مقاوم باشد و عمر مفید خود را افزایش دهد.
  • قابلیت ماشین‌کاری آسان با حداقل اعوجاج که به معنی امکان تولید قطعات با ابعاد دقیق و یکنواخت با استفاده از ابزارهای ماشینی است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند با حداقل هزینه و زمان، قطعات با کیفیت بالا را تولید کند.

فولاد ماریجینگ دارای خواص متفاوتی در رده‌های مختلف است که به شرح زیر است :

 

گرید 200 که دارای تنش تسلیم 1400 MPA و چقرمگی شکست 140 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

گرید 250 که دارای تنش تسلیم 1700 MPA و چقرمگی شکست 100 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

گرید 300 که دارای تنش تسلیم 1900 MPA و چقرمگی شکست 70 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

گرید 350 که دارای تنش تسلیم 2400 MPA و چقرمگی شکست 40 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

 

فولاد ماریجینگ دارای رده‌های مختلفی است که بر اساس استاندارد MIL-S-46850D با اعداد 200، 250، 300 و 350 نامگذاری شده‌اند.
این اعداد نشان‌دهنده‌ی استحکام کششی فولاد ماریجینگ به واحد پوند بر اینچ مربع هستند. هر رده از فولاد ماریجینگ دارای خواص متفاوتی در مورد دمای پیرسختی، تنش تسلیم و چقرمگی است.
همچنین هر رده از فولاد ماریجینگ شامل ترکیبات مختلفی از عناصر مانند کبالت، تیتانیوم، آلومینیوم، مولیبدن و نیکل است.

جدول زیر میزان این عناصر را در هر رده از فولاد ماریجینگ نشان می‌دهد :

رده کبالت تیتانیوم آلومینیوم مولیبدن نیکل
200 8.5 0.2 0.1 3.5 18
250 8.5 0.4 0.1 5 18
300 9 0.7 0.1 5 18
350 12.5 0.3 0.1 4.2 18

 

فولاد ماریجینگ به دلیل خواص مثبتی که دارد، در صنایع مختلفی مانند صنایع هوافضا، صنایع نظامی، صنایع خودروسازی، صنایع دریایی و صنایع پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد1. این فولاد به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی، سایش، ضربه و فشار، قطعات تولید شده از آن بسیار پایدار و قابل اطمینان هستند1. همچنین، قابلیت جوشکاری آن باعث شده تا از این فولاد برای ساخت قطعاتی با اشکال مختلف استفاده شود1.

بازدهی اقتصادی این فولاد نیز بسیار مورد توجه است. چرا که به دلیل خواصی که دارد، طول عمر بالایی را ایجاد کرده و هزینه‌های نگهداری، تعمیر و تعویض قطعات را کاهش می‌دهد. به همین دلیل است که از این فولاد در صنایع مختلف استفاده شده و طرفداران زیادی را پیدا کرده است1.

به طور خلاصه

فولاد ماریجینگ یک نوع آلیاژ است که دارای خواص برجسته‌ای مثل خشکی، سختی، چقرمگی، مقاومت در برابر ترک خوردگی، استحکام کششی و ضریب انبساط حرارتی پایین است. این فولاد در صنایع مختلفی مانند هوا فضا، سانتریفیوژ، شمشیر و موتورها کاربرد دارد و به عنوان یک ماده انقلابی در زندگی انسان‌ها شناخته می‌شود.

 

تفاوت فولاد ماریجینگ با دیگر فولادها

این فولاد با سایر فولادها تفاوت‌های زیادی دارد.

برخی از این تفاوت‌ها عبارتند از :

فولاد ماریجینگ نسبت به فولاد کربنی که با افزایش کربن سخت می‌شود، کربن بسیار کمی دارد و با رسوب ترکیبات بین فلزی سخت می‌شود.

فولاد ماریجینگ نسبت به فولاد آلیاژی که با افزایش عناصر آلیاژی مثل کروم، منگنز، وانادیوم و غیره سخت می‌شود، عناصر آلیاژی کمتری دارد و با رسوب ترکیبات بین فلزی مختص به خود سخت می‌شود.

فولاد ماریجینگ نسبت به فولاد ضد زنگ که با افزایش کروم و نیکل مقاومت به خوردگی را افزایش می‌دهد، کروم کمتری دارد و نیکل بیشتری دارد. این فولاد مقاومت به خوردگی کمتری دارد اما استحکام بیشتری دارد.

 

آیا در قطعات ریز و حساس هم از فولاد ماریجینگ استفاده می‌شود؟

بله، در برخی از قطعات ریز و حساس هم از فولاد ماریجینگ استفاده می‌شود. این فولاد به دلیل داشتن استحکام و چقرمگی بالا، مقاومت به خستگی و ترک خوردگی، و قابلیت جوشکاری و ماشین‌کاری مناسب، برای ساخت قطعاتی که نیاز به دقت و کیفیت بالا دارند، مناسب است.

 

برخی از رایج‌ترین کاربردهای این فولاد عبارتند از :

  • قطعات اتومبیل مسابقه‌ای (میله، شفت، چرخ‌دنده)
  • قطعات نیروگاه‌های غنی‌سازی اورانیوم (روتور، شفت)
  • سوکت کابل
  • شیلنگ‌های هیدرولیک
  • پروانه‌ها و محفظه‌های پمپ
  • تجهیزات تست کشش
  • روتورهای اولتراسانتریفیوژها
  • قطعات زیر کارتریج، چفت و بست‌های بال هواپیما و پایه‌های چرخ‌های فرود هواپیما