فولاد ضد زنگ 15-5 PH چیست؟

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

نوع مواد

وضعیت استحکام کششی نهایی (psi) 0.2٪ قدرت تسلیم (psi) ازدیاد طول (% در 2 اینچ) کاهش مساحت (%) سختی برینل سختی راکول

15-5 PH

H900

190,000 170,000 6 15 388 C40

H1025

155,000

145,000

8

27

331

C35

H1075

145,000

125,000

9

28

311

C32

H1150 135,000 105,000 11 30 277

C28

H1150-M 115,000 75,000 14 35 255

C24

 

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

فولاد سوپر داپلکس چیست؟

فولادهای زنگ‌نزن داپلکس

Duplex Stainless Steels

فولاد سوپر داپلکس (UNS S32760، Zeron 100) با اضافه کردن عناصر خاص مانند تنگستن و نیتروژن به ترکیب آلیاژی خود، مقاومت آن در برابر خوردگی تنشی در محیط‌های اسیدی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به خصوص برای صنایع نفت و گاز طراحی شده‌اند.

فولادهای زنگ‌نزن داپلکس (Duplex Stainless Steels) یک گروه از فولادهای زنگ‌نزن هستند که مقاومت بسیار بالایی در برابر ترک‌های ناشی از خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking یا SCC) دارند.”

فولادهای زنگ‌نزن داپلکس به نیامده‌اند، به عنوان فولادهای ضد‌زنگ آستنیتی-فریتی (دوفازی) نیز شناخته می‌شوند. این اسم به دلیل ساختار آن‌هاست که از مخلوطی از دو فاز آستنیت (ساختار فصلی مرکزی تمام شده) و فریت (ساختار بدون مرکزی تمام شده) تشکیل شده است. در ساختار ایده‌آل، نسبت این مخلوط 50/50 است، اگرچه برخی از آلیاژهای تجاری ممکن است نسبت‌های مختلفی داشته باشند؛ به عنوان مثال، نسبت 60/40.”

انواع فولادهای زنگ‌نزن داپلکس

معمولاً بر اساس مقاومت آنها در برابر خوردگی حفره‌ای، به سه گروه :

  • داپلکس کم‌آلیاژ (Lean Duplex)
  • داپلکس استاندارد (Standard Duplex)
  • سوپر داپلکس (Super Duplex) تقسیم می‌شوند.

مقاومت به خوردگی در این فولادها با استفاده از پارامتر PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) اندازه‌گیری می‌شود.

PREN = %Cr + 3.3%Mo + 16%N

فولادهای زنگ‌نزن داپلکس کم‌آلیاژ (محدوده PREN: ۲۲ تا ۲۷)، گرید EN 1.4362 اخیراً برای استفاده در صنایع ساختمانی و ساخت و ساز توسعه یافته است. مقاومت به خوردگی این نوع از فولادهای زنگ‌نزن، آستنیتی-فریتی، به گرید آستنیتی EN 1.4401 بسیار نزدیک است؛ اما خواص مکانیکی آن بهتر هست.

فولادهای زنگ‌نزن داپلکس استاندارد (محدوده PREN: ۲۸ تا ۳۸به گرید EN 1.4462 و یا ۲۲۰۵ (داپلکس ۲۲۰۵) هم نامیده می‌شوند. این گرید دارای خواص متوسط است و امروزه بیشترین کاربرد را دارد.

فولادهای زنگ‌نزن سوپر داپلکس (محدوده PREN: ۳۸ تا ۴۵)، به گرید EN 1.4410، که هایپر داپلکس هم نامیده می‌شود، اخیراً به دلیل توانایی در پاسخگویی به نیازهای صنعت نفت و گاز و صنایع شیمیایی توسعه یافته است. فولادهای ضد زنگ داپلکس دارای مقاومت بسیار بالا به خوردگی و استحکام عالی هستند؛ اما به دلیل محتوی بیشتر کروم، نیکل، مولیبدن، نیتروژن و حتی تنگستن (که می‌تواند فازهای بین‌فلزی ایجاد کند و مقاومت به ضربه فولاد را به شدت کاهش دهد)، فرآیند تولید آن‌ها دشوارتر است. فرآیند تولید ناقص می‌تواند به عملکرد ضعیف این فولادها منجر شود. این نوع فولادها در صنعت نفت دریایی در آب‌های عمیق کاربرد دارند.

فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس معمولاً محتوای آلیاژ کمتری دارند اما عملکرد مشابهی در مقایسه با گریدهای فوق آستنیتی دارند. این ویژگی باعث شده که از این فولادها در بسیاری از کاربردهای مختلف به طور مقرون به صرفه استفاده شود. یکی از کاربردهای گسترده‌ی فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس در صنعت کاغذ و خمیر کاغذ است. همچنین، استفاده از گریدهای سوپر داپلکس و هایپر داپلکس در صنعت نفت و گاز (که به گریدهایی با مقاومت بالاتر به خوردگی نیاز دارد) افزایش یافته است. همچنین، فولاد دوپلکس کم‌آلیاژ اخیراً به دلیل قیمت کمتر (و مقاومت کمتری به خوردگی) توسعه یافته است و اصولاً در کاربردهای ساختمانی و ساخت و ساز (مانند میله‌های تقویت‌کننده بتن، صفحات پل، فعالیت‌های ساحلی) و در صنعت آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس معمولاً به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و خواص خوردگی عالی (مخصوصاً در مقابل ترک‌های ناشی از خوردگی تنشی) بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند.

 

کاربردهای اصلی این فولادها عبارتند از :

– معماری : ساختمان‌های ساحلی استکهلم، لوور ابوظبی، کلیسای ساگرادا فامیلیا
– زیرساخت : پل هلیکس – سنگاپور، پل کالا گالدانا، سدهای دریایی، اسکله‌ها، تونل‌ها
– صنعت نفت و گاز : خطوط جریان، منیفولد، بالابرها، پمپ‌ها، شیرها و غیره
– صنعت کاغذ و خمیر کاغذ : هضم‌کننده‌ها، مخازن تحت فشار، مخازن مایعات و غیره
– مهندسی شیمی : مخازن تحت فشار، مبدل‌های حرارتی، کندانسورها، ستون‌های تقطیر، آتش‌زاها، تانکرهای شیمیایی مورد استفاده در دریا
– کاربرد در آب : کارخانه‌های شیرین‌سازی، مخازن بزرگ برای ذخیره آب و تصفیه فاضلاب
– انرژی‌های تجدیدپذیر : مخازن بیوگاز
– حمل و نقل : چارچوب‌های واگن شهری و اتومبیل، کامیون‌های مخزن‌دار و بارکش‌های سنگ معدن آهن.
– مهندسی : پمپ‌ها، شیرها، اتصالات، فنرها و غیره”

فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و مقاومت به خوردگی (بخصوص خوردگی SCC) مورد توجه زیادی در صنایع مختلف نظیر نفت و گاز، معماری، کاغذ و خمیر کاغذ و غیره قرار می‌گیرند.

آلیاژ اینکونل 600 چیست؟

آلیاژ اینکونل 600

به آلیاژ اینکولوی 600 یک آلیاژ چندکاره که از نیکل، کروم و آهن به عنوان عناصر اصلی تشکیل شده است.
این آلیاژ با شماره معرفی UNS N06600 شناخته می‌شود و می‌تواند در دماهای مختلف، از دمای سرمازدگی تا 2000 درجه فارنهایت (1093 درجه سلسیوس)، مقاومت عالی ارائه دهد.
حاوی مقادیر قابل توجهی نیکل، این آلیاژ از خوردگی ناشی از تنش کلریدی، مواد آلی و غیرآلی دفاع می‌کند. از طرف دیگر، کروم حاضر در ترکیب، این آلیاژ را در برابر محیط‌های اکسیدانی و حتی محیط‌های دارای گوگرد نیز مقاوم کرده و عملکرد عالی ارائه می‌دهد، حتی در دماهای بالا.

 

Inconel 600 علاوه بر اینکه در محیط‌های با دماهای حداکثر 2000 درجه فارنهایت مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و تشکیل پوسته دارد، بیشتر در قطعاتی که در تماس با مواد گوگردی و مواد کربن‌دهنده قرار دارند، استفاده می‌شود.

اینکولوی 600 یک آلیاژ غیرمغناطیسی است و نیازی به سخت‌کاری حرارتی ندارد. برای سخت‌کاری آلیاژ اینکولوی 600، از فرآیند کار سرد استفاده می‌شود. همچنین، می‌توانید این آلیاژ را با استفاده از روش‌های جوشکاری استاندارد و معمولی جوشکاری کنید.

اینکونل 601

به آلیاژ Inconel 601 یک آلیاژ نیکل-کروم-آهن با مقاومت بسیار بالا در دماهای بالا تا 1250 درجه سلسیوس حتی در شرایط دمایی متناوب. این آلیاژ توانایی مقاومت در برابر اکسیداسیون را دارد و به لایه اکسیدی چسبنده‌ای که در برابر ورقه‌ورقه شدن مقاومت دارد، نسبت داده می‌شود. همچنین، اینکونل 601 مقاومت خوبی در برابر کربونیزه شدن دارد.

اینکونل 625

در مورد آلیاژ اینکونل 625، این آلیاژ یکی از پرکاربردترین آلیاژهای اینکونل در صنایع مختلف است. Inconel 625 علاوه بر مقاومت بالا در برابر خوردگی، دارای مقاومت مکانیکی بالایی است و در دماهای بالا نیز استحکام و خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کند. ورق اینکونل 625 یکی از رایج‌ترین فولادها در محیط‌های حاوی کلراید مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آلیاژ اینکولوی 825

آلیاژ اینکولوی 825 نیز یک آلیاژ آستنیتی است که با شماره UNS N08825 شناخته می‌شود. این آلیاژ دارای عناصری از جمله نیکل، آهن، کروم، مولیبدن، مس و تیتانیوم است که باعث می‌شود تا در مقابل محیط‌های خورنده، اکسیداسیون و کاهنده مقاومت عالی داشته باشد. Incoloy 825 در انواع میلگرد، لوله و ورق تولید می‌شود و در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد.

آلیاژ اینکولوی 825 یک آلیاژ با اهمیت ویژه‌ای در علوم مهندسی و صنعتی است که بر اساس نیکل ساخته شده و خواص فوق‌العاده‌ای در مقاومت در برابر ترک‌خوردگی و محیط‌های خورنده ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های مهم این آلیاژ عبارتند از :

1. مقاومت به ترک‌خوردگی : حضور نیکل در ترکیب اینکولوی 825 باعث می‌شود که این آلیاژ در مقابل ترک‌خوردگی ناشی از تنش کلریدی و محیط‌های خورنده مقاومت عالی داشته باشد. این ویژگی آن را به یک جایگزین عالی برای فولادهای ضدزنگ تبدیل می‌کند.

 

2. مقاومت در برابر محیط‌های خورنده : عناصر مولیبدن و کروم به اینکولوی 825 افزوده شده‌اند که باعث می‌شود این آلیاژ در برابر تشکیل حفره‌های کلریدی واکنش نشان دهد. همچنین، این آلیاژ قابل استفاده در محیط‌های اکسید کننده نیز می‌باشد.

 

3. مقاومت در برابر خوردگی‌های مرزدانه ای : حضور تیتانیوم در ترکیب آلیاژ اینکولوی 825 باعث پایدارسازی آن می‌شود و مقاومت آلیاژ در برابر خوردگی‌های مرزدانه ای را افزایش می‌دهد. این ویژگی موجب افزایش کاربردهای آلیاژ در صنایع مختلف می‌شود.

 

4. مقاومت در محیط‌های خورنده : اینکولوی 825 در اکثر محیط‌های خورنده مقاومت دارد، از جمله محیط‌های حاوی اسید سولفوریک، گوگرد، فسفر، نیتریک، اسیدهای فلئوریدریک، اسیدهای قوی، مواد قلیایی نظیر سدیم و پتاسیم، هیدروکسید، و اسید کلریدریک.

 

5.قابلیت تشکیل و جوشکاری : اینکولوی 825 از نظر فرآیند تشکیل و جوشکاری از طریق روش‌های معمولی و استاندارد پذیرفته می‌شود، که این امکان را به مهندسان و تولیدکنندگان می‌دهد تا به راحتی از آن استفاده کنند.