فولاد ماریجینگ C250

Maraging steel C250

 

فولاد ماریجینگ

فولادهای ماریجینگ که در این واحد استفاده می‌شوند، به دلیل استحکام مکانیکی بسیار بالا و مقاومت فوق‌العاده به خوردگی، در تجهیزات نظامی و هوافضا کاربردهای فراوانی دارند. برای بهبود خصوصیات و ساختار داخلی مطلوب در این آلیاژها، عناصر متنوعی مانند نیکل، کروم، مولیبدن، آلومینیوم، کبالت، منگنز، سیلیکون و مس به فولاد ماریجینگ اضافه می‌شوند. ویژگی‌های مکانیکی عالی این نوع فولاد از دستگاه‌های پردازش حرارتی و فرآیندهای تصفیه مناسب به دست می‌آید.

تاریخچه فولادهای ماراجینگ به دهه‌های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ بازمی‌گردد و این فولادها به عنوان یک دسته از فولادهای سوپرآلیاژ به شمار می‌آیند. در آغاز، تلاش‌ها برای توسعه فولادهای ماراجینگ به منظور تولید ابزارهایی با مقاومت بسیار بالا، به ویژه در حوزه نظامی، انجام شد.

در دوران جنگ جهانی دوم، نیاز به مواد ساختاری با خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی بالا، این تلاش‌ها را بیشتر تسریع کرد. فولادهای ماراجینگ به عنوان قطب‌هایی در صنایع هوافضا، نظامی، پزشکی، و دیگر صنایع مهم شدند.

فرآیند مارتنزیت‌دهی، یکی از ویژگی‌های بارز فولادهای ماراجینگ است. این فرآیند شامل حرارت‌دهی به دماهای بالا و سپس سرد کردن به سرعت است که باعث ایجاد ساختار مارتنزیتی (یک نوع از ساختارهای فازی فولاد) با خصوصیات مکانیکی بسیار برجسته می‌شود.

تاکنون، محققان و تولیدکنندگان این فولادها را بهبود داده‌اند و نسل‌های مختلفی از فولادهای ماراجینگ با ویژگی‌های بهتر و متفاوت توسعه داده‌اند. امروزه، این فولادها به عنوان مواد بسیار حیاتی در صنایع پیشرفته و نوآورانه به‌شمار می‌آیند.

پس از انجام عملیات محلول جامدی، زمینه کم کربن، غنی از نیکل، به بخش‌های مارتنزیتی نرم تبدیل می‌شود. از طریق فرآیند پیرسازی، بخش اعظمی از فازهای η (Ni3(Ti,Mo))a از زمینه سوپراشباع، رسوب می‌کنند که باعث افزایش چشمگیر استحکام می‌شود. از میان تمام عناصر آلیاژی، کبالت نقش مهمی در افزایش استحکام فولاد ماریجینگ ایفا می‌کند. افزودن کبالت به دلیل افزایش ترسیب ترکیب‌های بین فلزی مولیبدن، می‌تواند اثر استحکام دهی را تقویت نماید. با این حال، نداشتن در دسترس بودن و افزایش قیمت کبالت باعث توسعه فولادهای ماریجینگ نوع T شده است (فولاد ماریجینگ با استحکام دهی شده توسط تیتانیم بدون افزودن کبالت). فولاد T250 یک نمونه رایج از فولاد ماریجینگ نوع T است، و فاز η در آن به عنوان فاز اصلی ترسیب شده است. در طول فرآیند پیرسازی در دمای 480 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت، ثابت شبکه فاز (Ni3(Ti,Mo)) به تدریج کوچکتر از ثابت شبکه زمینه می‌شود که باعث افزایش تولید ترک در حین تغییر شکل می‌گردد. برخلاف فولاد C250 با همان سطح استحکام، عدم استفاده از کبالت و افزایش تیتانیم باعث بدتر شدن چقرمگی فولاد T250 می‌شود. به طور خلاصه، روش‌های سنتی عملیات حرارتی نه تنها زمان‌بر هستند بلکه ممکن است منجر به افت چقرمگی فولاد T250 نیز گردند.

فولاد T250 به عنوان یک نمونه مهم از فولاد ماریجینگ، به دلیل هزینه پایین‌تر (بدون استفاده از کبالت)، در ساخت مواد ساختاری با استحکام بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با این وجود، به دلیل میزان بالای تیتانیم در فولاد T250، چقرمگی آن به چالش کشیده شده است. یک تحقیق بسیار حیاتی که در مجله با اعتبار Materials and Design منتشر شده است، یک روش نوآورانه را برای همزمان افزایش چقرمگی و استحکام در فولاد T250 ارائه داده است. در این راستا، از فولاد T250 آنیل شده به عنوان پیش ماده استفاده شده و فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی بر روی آن اجرا شده است. در مرحله اول، عملیات محلول جامدی (Solution Treating) در دمای 820 درجه به مدت یک ساعت اجرا شده و سپس در آب کوچ شده‌اند تا عناصر آلیاژی به صورت کامل در زمینه حل شوند. این عملیات منجر به تبدیل میکروساختار به مارتنزیت شد.

بر روی نمونه‌ها دو نوع عملیات حرارتی اجرا شد :

1- عملیات متداول پیرسازی در دمای 480 درجه به مدت سه ساعت (در ادامه با کد S+TA مشخص می‌شوند)

2- عملیات الکتروپالسینگ و پس از آن سرد کردن در هوا (در ادامه با کد S+EPA مشخص می‌شود).

نتایج مشخصه‌یابی نشان داد که در نمونه‌ای که از طریق فرایند متداول آماده شده است (S+TA)، نمونه‌ای که از طریق فرایند نوین الکتروپالسینگ ساخته شده است (S+EPA) دارای کلاسترهای (Ni3(Ti,Al، و Ni2.67Ti1.33 و NiTi بود که دارای مورفولوژی و اندازه‌های متفاوتی هستند. این فازهای جدید به دلیل تفاوت در آنتالپی تشکیل و اثر حرارتی ناشی از رسانایی متفاوتشان، شکل گرفته‌اند. علاوه بر این، نمونه S+EPA دارای تعداد زیادی مرزهای دانه-فرعی و صریب اشمید بالاتری نسبت به نمونه S+TA بود. این پژوهش نشان داد که استفاده از عملیات حرارتی مناسب می‌تواند به بهبود چشمگیر خصوصیات مکانیکی منجر شود. به عنوان مثال، استحکام بسیار بالای 1855 مگاپاسکال (که 4.4% بیشتر از نمونه متداول است) و چقرمگی بهتر 15.1% (با افزایش 23.7% نسبت به نمونه متداول) در نمونه S+EPA به دست آمد، نشان از توانمندی افزایش خواص مکانیکی با استفاده از عملیات حرارتی مناسب دارد.

 

انواع فولادهای ماراجینگ

فولادهای ماراجینگ گروهی از فولادهای سوپرآلیاژ هستند که به عنوان یک خانواده با ترکیبات شیمیایی خاص و فرآیند حرارتی مشخص شده شناخته می‌شوند. این فولادها به دلیل استحکام بالا، مقاومت به خوردگی، و ویژگی‌های مکانیکی برجسته در دماهای بالا مشهورند.

تعدادی از انواع فولادهای ماراجینگ عبارتند از :

 

فولاد ماراجینگ C250 :

مقاومت به خوردگی تنشی و تردی هیدروژنی خوبی دارد.

جوش‌پذیری عالی.

استفاده‌های متنوع از جمله صنایع هوافضا، نظامی، صنعت پتروشیمی، و قطعات پزشکی.

 

فولاد ماراجینگ C300 :

استحکام مکانیکی بالا به ترتیب از C250.

مقاومت خوب به خوردگی تنشی و تردی هیدروژنی.

استفاده در قطعاتی که نیاز به مقاومت بسیار بالا دارند.

 

فولاد ماراجینگ C350 :

استحکام مکانیکی بیشتر از C300.

مقاومت به خوردگی تنشی و تردی هیدروژنی بالا.

کاربردهایی که نیاز به استحکام فوق‌العاده دارند.

 

فولاد ماراجینگ C200 :

استحکام مکانیکی کمتر از C250.

مناسب برای کاربردهایی که نیاز به استحکام کمتری دارند.

استفاده در صنایعی که قابلیت جوش‌پذیری بالا مورد نیاز است.

 

فولاد ماراجینگ C300V :

دارای ترکیبات شیمیایی و ویژگی‌هایی متفاوت است.

مورد استفاده در قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه دارند.

کاربردهایی در صنعت خودرو، ورزشی، و قطعاتی با دینامیک بالا.

هر یک از این فولادها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند و انتخاب بین آنها بسته به نیازهای مشخص و شرایط کاربرد مورد نظر صورت می‌گیرد.

 

فولاد مارجنینگ  C250

Maraging C250  یک فولاد سوپر آلیاژ ماراجینگ است که با نام‌های دیگری همچون  Vascomax® 250، AMS6512، ASTM A538، و UNS K92890 نیز شناخته می‌شود.

 

این فولاد یک نوع فولاد سوپرآلیاژ است که به عنوان “ماراجینگ” نیز شناخته می‌شود. این فولاد از خانواده فولادهای ماراجینگ به‌شمار می‌آید که بر اساس فرآیند حرارتی خاص تحت عنوان “مارتنزیت‌دهی” (Maraging) ساخته می‌شوند.

خصوصیات این فولاد شامل استحکام تسلیم و استحکام کششی فوق العاده بالا (Ultra High)، مقاومت بسیار بالا به شکست، شکل پذیری بسیار عالی، مقاومت به خوردگی تنشی و تردی هیدروژنی، مقاومت به حرارت بسیار بالا (عدم تغییر در استحکام تا دمای 450 درجه سانتیگراد)، جوش پذیری بسیار عالی، و مقاومت بسیار عالی به سایش می‌باشد.

 

این فولاد در انواع صنایع به کار می‌رود، از جمله :

 

فولاد ماراجینگ C250 به دلیل خصوصیات فوق‌العاده‌ای که دارد، در صنایع مختلف به کار می‌رود.
برخی از کاربردهای این فولاد عبارتند از :

 

قالب‌های تولید :

فولاد C250 برای قالب‌های تولید استفاده می‌شود، به خصوص در قالب‌هایی که به سایش مستقیم یا فشار وارد می‌شوند.

 

ابزار اکستروژن :

در تولید ابزارهای اکستروژن (فرآیند تشکیل فلزات به وسیله فشار) به دلیل مقاومت بالا و پایداری در شرایط سخت محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

صنایع هوافضا :

در ساخت قطعات مهم و حساس هوافضا که نیاز به استحکام بالا و مقاومت در برابر شرایط سخت فضایی دارند.

 

قطعات دایکست :

در صنعت دایکست (قطعات مورد استفاده در اسلحه و تجهیزات نظامی) به دلیل مقاومت عالی در برابر فشار و شرایط حاکم در محیط نظامی.

 

چرخ دنده‌ها و شفت‌ها :

در تولید چرخ دنده‌ها و شفت‌های مورد استفاده در انتقال نیرو و گیربکس‌ها با کارایی بالا.

 

صنایع نظامی :

شامل پوسته‌های راکت و موشک که به دلیل استحکام و پایداری در شرایط انفجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

صنایع پزشکی :

در تولید قطعات پزشکی که نیاز به استحکام و مقاومت در برابر خوردگی دارند.

 

صنایع نیروگاهی :

در بخش‌هایی از صنایع نیروگاهی که نیاز به مقاومت در برابر دما و فشار بالا دارند.

 

به طور کلی، فولاد ماراجینگ C250 به دلیل ترکیب خصوصیات مکانیکی، حرارتی، و مقاومتی‌اش، در صنایع مختلف از جمله صنایع ساختمانی، نظامی، هوافضا، و صنایع تولید استفاده می‌شود.

 

خصوصیات مکانیکی :

 

استحکام تسلیم : حداقل 1800 مگاپاسکال

استحکام کششی : حداقل 2100 مگاپاسکال

تراکم : حداقل 10٪

کاهش طول : حداکثر 40٪

 

ترکیبات شیمیایی (درصد) :

کربن (C) : حداکثر 0.03%

منگنز (Mn) : حداکثر 0.10%

سیلیسیم (Si) : حداکثر 0.10%

فسفر (P) : حداکثر 0.010%

گوگرد (S) : حداکثر 0.010%

نیکل (Ni) : 8.00 – 10.00%

مولیبدن (Mo) : 4.60 – 5.20%

تیتانیوم (Ti) : 1.80 – 2.40%

آلومینیوم (Al) : 1.80 – 2.40%

کبالت (Co) : 11.50 – 12.50%

بیلت (Cu) : حداکثر 0.10%

نیتروژن (N) : حداکثر 0.010%

آهن (Fe) : مابقی

 

ویژگی ها

فولاد ماراجینگ C250 ویژگی‌های خاصی دارد که آن را به یک ماده خاص و مورد توجه در بسیاری از صنایع تبدیل کرده است.

برخی از ویژگی‌های خاص این فولاد عبارتند از :

 

استحکام بالا :

دارای استحکام تسلیم و استحکام کششی فوق‌العاده بالا است که این ویژگی آن را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت مکانیکی بالا دارند، مناسب می‌سازد.

 

مقاومت در برابر خوردگی :

فولاد C250 مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی تنشی و تردی هیدروژنی دارد.

 

مقاومت در برابر حرارت :

این فولاد دارای مقاومت بالا در برابر دماهای بالا است و در دماهای بالا (تا 450 درجه سانتیگراد) استحکام‌اش حفظ می‌شود.

 

جوش پذیری عالی :

این فولاد قابلیت جوش پذیری خوبی دارد، که این امکان را به فعالیت در صنایع و ایستگاه‌های جوشکاری می‌دهد.

مقاومت بالا در برابر سایش :

فولاد C250 مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش و فرسایش دارد که آن را برای قطعاتی که در معرض فشارهای سایشی قرار دارند، مناسب می‌سازد.

 

توانایی شکل‌دهی بالا :

این فولاد به دلیل شکل‌پذیری بالا، می‌تواند به راحتی شکل داده شده و به اشکال مختلف درآید.

 

کاربردهای گسترده :

از جمله کاربردهای این فولاد می‌توان به قالب‌های تولید، ابزارهای اکستروژن، صنایع هوافضا، قطعات دایکست، چرخ دنده‌های فرود هواپیما، شفت، صنایع نظامی، صنایع پزشکی و نیروگاهی اشاره کرد.

 

مقایسه فولاد ماراجینگ C250 با سایر انواع فولادهای ماراجینگ

این مقایسه نیاز به مدنظر گرفتن ویژگی‌های مختلف آنها دارد. این مقایسه می‌تواند بر اساس ویژگی‌های مکانیکی، شیمیایی، و کاربردی صورت گیرد. در ادامه، یک مقایسه کلی ارائه شده است:

 

فولاد ماراجینگ C250 vs. فولاد ماراجینگ C300 :

C250 دارای استحکام تسلیم و استحکام کششی کمتری نسبت به C300 است.

C250 دارای مقاومت به خوردگی تنشی و تردی هیدروژنی کمتری نسبت به C300 دارد.

C250 به دلیل ترکیبات شیمیایی خود، قابلیت شکل‌پذیری بالاتری دارد.

 

فولاد ماراجینگ C250 vs. فولاد ماراجینگ C350 :

C250 دارای استحکام کمتری از لحاظ مقاومت تسلیم و کششی نسبت به C350 است.

C250 دارای مقاومت به خوردگی تنشی کمتری است.

C250 به عنوان یک گزینه با قیمت کمتر مطرح است.

 

فولاد ماراجینگ C250 vs. فولاد ماراجینگ C200 :

C250 دارای مقاومت مکانیکی بالاتری است.

C250 برخی از ویژگی‌های شیمیایی متفاوتی نسبت به C200 دارد که تأثیرات مختلفی بر کاربردهای آنها دارد.

مهم است که در انتخاب فولاد ماراجینگ، نیازها و شرایط خاص کاربرد مدنظر قرار گیرد. انتخاب بین مقاومت مکانیکی، مقاومت به خوردگی، قابلیت جوش‌پذیری، و سایر ویژگی‌ها به ویژه از اهمیت بسیاری برخوردار است. همچنین، استانداردها و مشخصات فنی مربوط به هر نوع فولاد نیز باید در نظر گرفته شوند.

 

 

مزایا و معایب فولاد ماراجینگ C250

مزایا فولاد ماراجینگ C250 :

 

استحکام مکانیکی بالا : یکی از ویژگی‌های بارز فولاد ماراجینگ C250، استحکام تسلیم و استحکام کششی بسیار بالای آن است، که این امکان را فراهم می‌کند که در کاربردهایی با فشارهای مکانیکی بالا به خوبی عمل کند.

 

مقاومت در برابر خوردگی : C250 مقاومت خوبی در برابر خوردگی تنشی و تردی هیدروژنی دارد.

 

مقاومت در برابر حرارت : این نوع فولاد حتی در دماهای بالا هم استحکام مکانیکی خود را حفظ می‌کند.

 

جوش‌پذیری عالی : قابلیت جوش‌پذیری بالای C250 اجازه می‌دهد که به راحتی در فرآیندهای جوشکاری مختلف به کار برود.

 

مقاومت بالا در برابر سایش : C250 مقاومت بالایی در برابر سایش دارد.

 

کاربردهای گسترده : از جمله کاربردهای متداول C250 می‌توان به قطعات هوافضا، صنایع نظامی، ابزار دقیق، و قطعات پزشکی اشاره کرد.

 

معایب فولاد ماراجینگ C250 :

 

قیمت نسبتاً بالا : مقایسه با برخی از فولادهای دیگر، قیمت C250 ممکن است نسبت به گزینه‌هایی با استفاده از مواد اولیه ارزان‌تر، بالا باشد.

 

کمبود در تعدادی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت : در مقایسه با برخی از فولادهای ماراجینگ با دمای مارتنزیت‌دهی بالاتر، C250 ممکن است در برخی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت کمتر داشته باشد.

 

ترکیبات شیمیایی مشخص : این فولاد باید با ترکیبات شیمیایی دقیق تولید شود تا به خواص مکانیکی مطلوب دست یابد و این موضوع نیاز به فرآیندهای دقیق تولید دارد.

 

در نهایت، انتخاب بین مزایا و معایب C250 بستگی به نیازها و شرایط خاص کاربرد و تفضیلات فنی مرتبط با پروژه دارد.

ورق استیل داپلکس

Duplex steel sheet

 

مزایای ورق استیل داپلکس

 

ورق استنلس استیل داپلکس، اگرچه در بازار جهانی فولاد ضد زنگ نسبت به فولاد آستنیتی یا فولاد فریتی تنها به نسبت کمی از آن سهم دارد، اما مزایای فراوانی در اختیار دارد که در مقایسه با دیگر انواع فولاد ضد زنگ بسیار مشخص می‌شوند.

وزن سبک

ورق ضد زنگ داپلکس، با توجه به استحکام بالای آن، به عنوان یک ماده سبک وزن تلقی می‌شود. به عبارت دیگر، با وجود قدرت مکانیکی قوی، ورق داپلکس به طور کلی وزن سبک‌تری دارد. این خاصیت باعث می‌شود که بتواند در انواع مختلفی از کاربردها استفاده شود. به عنوان مثال، یک لایه نازک از ورق داپلکس قادر به انجام همان وظایفی است که یک لایه ضخیم از فولاد زنگ نزن آستنیتی انجام می‌دهد.

در نتیجه، ورق استنلس استیل داپلکس با توجه به ویژگی‌های مکانیکی برجسته، نه تنها به عنوان یک جایگزین کم وزن برای دیگر انواع ورق استنلس استیل در نظر گرفته می‌شود، بلکه همچنین حمل و نقل آن را از یک مکان به مکان دیگر به صورت بهینه‌تری ممکن می‌سازد.

 

ورق زنگ نزن داپلکس دارای استحکام و مقاومت بالا است

اگرچه ورق استیل داپلکس در مقایسه با فولاد زنگ نزن آستنیتی انعطاف‌پذیری کمتری دارد، اما به جای آن دارای استحکام بسیار بیشتری می‌باشد. با این حال، علی‌رغم اینکه فولاد ضد زنگ داپلکس از استحکام بالایی برخوردار است، همچنان انعطاف‌پذیری مناسبی را ارائه می‌دهد.

حتی در صورت کاهش ابعاد داپلکس، همچنان این ورق از استحکام نسبتاً خوبی برخوردار است. با وجود اینکه فولاد ضد زنگ داپلکس به طور جزئی از فولاد فریتی تشکیل شده است، میزان نیکل در آن به میزان قابل توجهی باقی می‌ماند. وجود نیکل به این محصول قدرت و استحکام لازم را می‌بخشد، حتی در شرایط کم‌حجم.

 

ورق استنلس استیل داپلکس با مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی

در مقایسه با فولاد آستنیتی، ورق ضد زنگ داپلکس دارای مقاومت به خوردگی قابل توجهی است. این خصوصیت باعث می‌شود که این نوع ورق استنلس استیل برای کاربردهای مختلفی از جمله محیط‌های ساحلی، زیر آبی، و دیگر کاربردهایی که به مواد خورنده معرض هستند، به عنوان یک انتخاب ایده‌آل مطرح شود.

ویژگی مهمی که ورق زنگ نزن داپلکس از نظر مقاومت به خوردگی دارد، مقاومت آن در برابر اثرات کلرید است. این ورق می‌تواند در دماهای معمولی تا 150 درجه سانتیگراد بدون هیچ‌گونه نشانه‌ای از خوردگی تحت تنش باقی بماند. به این ترتیب، اگر به دنبال یک ورق استیل با مقاومت بالا در برابر خوردگی هستید، داپلکس انتخاب مناسبی خواهد بود.

 

ورق استنلس استیل داپلکس: مقرون به صرفه و با کارایی بالا

ورق ضد زنگ داپلکس، علاوه بر مقاومت بالا در برابر خوردگی، به عنوان یک محصول مقرون به صرفه نیز شناخته می‌شود. در مقایسه با سایر انواع فولاد زنگ نزن فوق‌آستنیتی، ورق‌های داپلکس به میزان قابل توجهی اقتصادی‌تر هستند. این اقتصادی بودن به دلیل استفاده از مقادیر کمتری نیکل و مولیبدن در ترکیب این ماده است. نیکل و مولیبدن از گران‌ترین مواد در تولید ورق استنلس استیل هستند.

به عبارت دیگر، ورق داپلکس با ارائه عملکرد بالا و در عین حال کاهش مصرف مواد گران‌قیمت، به عنوان یک گزینه مقرون به صرفه در بازار فولاد ضد زنگ به شمار می‌رود. این مزیت اقتصادی، انتخاب این نوع ورق برای انواع مختلفی از کاربردها را توجیه می‌کند.

 

ورق استنلس استیل داپلکس به دلیل محدودیت‌های فنی مانند شکل‌پذیری محدود و ماشین‌کاری ضعیف، همچنین فرآیند تولید پیچیده‌تر نسبت به فولادهای ضد زنگ فریتی، آستنیتی و مارتنزیتی، بیشتر برای کاربردهای خاص استفاده می‌شود. کاربردهای اصلی ورق فولادهای ضد زنگ داپلکس به مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی، مقاومت در برابر خوردگی تنشی، خوردگی خستگی، خوردگی سایشی یا مقاومت در برابر محیط‌های خورنده که اسیدی می‌شوند، مرتبط می‌شود.

از کاربردهای این نوع ورق استنلس استیل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

 

• عملیات دریایی و نزدیک به ساحل : از جمله حفاری نفت، نمک‌زدایی، تصفیه آب و دیگر عملیات صنعتی.
• قطعات و اجزای نیروی دریایی : مانند قطعات موتورها و تجهیزات دریایی.
• تجهیزات کنترل آلودگی : برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و شرایط سخت محیطی دارند.
• تولید خمیر و کاغذ : به دلیل مقاومت در برابر محیط‌های شیمیایی.
• ساخت و ساز : برای استفاده در ساختمان‌ها و سازه‌ها با شرایط محیطی خاص.
• مخازن آب گرم : به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و دماهای بالا.
• فرآوری، حمل و نقل و ذخیره‌سازی مواد شیمیایی : برای مقاومت در برابر محیط‌های خورنده.
• شناسایی محل نفت و گاز و سکوهای دریایی : برای کاربردهای نفت و گاز در دریا.

آینده ورق استیل داپلکس به نظر می‌رسد که با توسعه گریدهای جدید، افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد بود. این توسعه اساساً از طریق افزایش میزان عناصر آلیاژی اصلی مانند کروم، مولیبدن و نیتروژن انجام می‌شود. هرچند که مزایای افزایش این عناصر قابل توجه است، اما با چالش‌ها و مشکلاتی نیز همراه است؛ به عنوان مثال، بی‌ثباتی فاز فریت که ممکن است به رسوبات ناخواسته منجر شود.

 

در این میان، داپلکس SAF 2707 HD که از آلیاژهای 27Cr-7Ni-5Mo-0.4N با عدد PRE (معادل مقاومت حفره‌ای) تقریباً 50 تشکیل شده است، به عنوان یک محصول امیدوارکننده برای آینده ورق استیل داپلکس مطرح می‌شود. این آلیاژ جدید به نظر می‌رسد که مزایای بالایی در مقابل مشکلاتی همچون بی‌ثباتی فاز فریت دارد و می‌تواند در تحقیقات آینده برای بهبود ویژگی‌های این نوع ورق مؤثر باشد.

گروه آلیاژی اینکونل و اینکولوی

Inconel and Incoloy alloy group

 

سوپرآلیاژهای اینکونل و اینکولوی، به یک خانواده از آلیاژهای سوپرآلیاژ تعلق دارند که علاوه بر اشتراک ویژگی‌های مشترک، هرکدام دارای خصوصیات منحصر به فردی نیز هستند. به طور کلی، سوپرآلیاژها به آلیاژهایی اطلاق می‌شود که علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون، خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کنند.

 

تفاوت اساسی بین دو گروه آلیاژ اینکونل و اینکولوی، در ترکیب شیمیایی آنها است که تأثیر زیادی بر کاربردهای آنها دارد. اینکونل به طور اصلی از آلیاژ نیکل-کروم تشکیل شده است که بیش از ۵۰٪ نیکل در ترکیب آن حضور دارد، در حالی که اینکولوی از آلیاژ نیکل-آهن-کروم تشکیل شده است و درصد نیکل در آن کمتر از ۵۰٪ است.

 

ویژگی‌های منحصر به فرد آلیاژهای اینکونل، که این گروه آلیاژ را به گزینه‌ای مناسب در کاربردهایی با حساسیت بالا تبدیل کرده‌اند، عبارتند از:

 

مقاومت خوردگی بالا :

مقاومت فوق العاده در برابر اسیدهای مختلف از جمله فسفریک اسید، سولفوریک اسید، نیتریک اسید و هیدروکلریک اسید.

مقاومت در برابر خوردگی تنشی که این آلیاژها را برای محیط‌هایی با شرایط حاوی تنش، گزینه‌ی مناسب می‌سازد.

 

خواص مکانیکی بالا :

خواص مکانیکی بسیار برجسته در دماهای بسیار پایین و بسیار بالا که نشان از استحکام و انعطاف پذیری در شرایط دمایی حاد دارند.

 

مقاومت بالا در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی :

مقاومت بی‌نظیر در برابر خوردگی حفره‌ای، خوردگی شکافی و خوردگی بین دانه‌ای که این آلیاژها را برای مواجهه با شرایط محیطی متنوع و پیچیده ترکیبی ایده‌آل می‌سازد.

 

مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا :

مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا که این آلیاژها را به گزینه‌ی مناسب برای کاربردهایی در شرایط دمایی بسیار بالا تبدیل کرده است.

 

 

آلیاژهای اینکونل به عنوان یک گروه متمایز از سوپرآلیاژها، در موارد زیر به عنوان مصالح اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند :

 

پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها :

به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی اسیدها و شرایط تنش مکانیکی، آلیاژهای اینکونل به عنوان مصالح اصلی در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی به کار می‌روند.

 

قطعات متحمل به تنش مکانیکی شدید و کاربردهای دریایی :

در ساخت قطعاتی که در معرض تنش‌های مکانیکی شدید قرار دارند و همچنین در قطعاتی که در محیط دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از آلیاژهای اینکونل استفاده می‌شود.

 

سکوهای نفتی :

به علت مقاومت بالا در برابر شرایط خوردگی حفره‌ای و مکانیکی، آلیاژهای اینکونل در ساخت و ساز سکوهای نفتی به کار می‌روند.

 

صنایع هوافضا، صنایع شیمیایی و نظامی :

با توجه به استحکام بالا و مقاومت در برابر شرایط دمایی و مکانیکی حاد، این آلیاژها در صنایع هوافضا، صنایع شیمیایی و نظامی به عنوان مواد ساختاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

تجهیزات و دستگاه‌های کنترل آلودگی :

در تولید تجهیزات و دستگاه‌های کنترل آلودگی، که نیازمند مقاومت در برابر شرایط خاص محیطی هستند، از آلیاژهای اینکونل استفاده می‌شود.

 

توربین‌های گازی :

در ساخت قطعات توربین‌های گازی که با شرایط دمایی بسیار بالا و تنش‌های مکانیکی مواجه هستند، از آلیاژهای اینکونل به عنوان مصالح کلیدی استفاده می‌شود.

 

زمانی که آلیاژهای اینکونل به عملیات حرارتی تحت پوشش قرار می‌گیرند، یک لایه اکسیدی نسبتاً ضخیم و پایدار بر روی سطح آلیاژ تشکیل می‌شود که از آن به عنوان یک حافظه محافظ در برابر خوردگی بهره می‌برد. این خصوصیت سبب شده تا آلیاژهای اینکونل به عنوان گزینه‌ای مناسب برای کار در دماهای بالا و تحت فشارهای نسبتاً زیاد، جایی که فولادها و آلیاژهای آلومینیوم به خزش می‌پیوندند، شناخته شوند. آلیاژ اینکونل در گریدهای متفاوتی تولید می‌شود، که تفاوت‌های آنها از جهت ترکیب شیمیایی بیان می‌شود. این تفاوت در ترکیب شیمیایی به تغییرات قابل توجهی در خواص آلیاژ منجر شده است.

 

نام تجاری “اینکونل” به آلیاژ آستنیتی نیکل-کروم اشاره دارد که برای عملکرد در شرایط بسیار سخت و بحرانی طراحی شده است و تحت نظر شرکت Special Metal قرار دارد.

 

گریدهای مختلف در گروه آلیاژ اینکونل عبارتند از :

Inconel 600 : استحکام بخشی شده با مکانیزم محلول جامد.

Inconel 601 : آلیاژ نیکل-کروم-آهن با مقاومت بسیار زیاد در برابر اکسیداسیون دما بالا و مقاومت خوب در محیط‌های آبی.

Inconel 625 : مقاومت در برابر محیط‌های اسیدی، قابلیت جوشکاری مناسب، مناسب برای هوافضا، صنایع شیمیایی.

Inconel 718 : استحکام بخشی شده با رسوبات ثانویه گاما پرایم، قابلیت جوشکاری مناسب، استفاده در مخازن ذخیره کریاژنیک، توربین‌های گازی.

Inconel X-750 : آلیاژ نیکل-کروم استحکام بخشی شده بدلیل تشکیل رسوبات در زمینه/ کاربرد بسیار در توربین‌های گازی، پره، آب بند و روتور.

Inconel 751 : افزایش مقدار آلومینیوم جهت بهبود استحکام گسیختگی در دمای 1600 F.

Inconel 792 : افزایش مقدار آلومینیوم برای مقاومت خوردگی بالاتر، به خصوص در توربین‌های گازی.

Inconel 939 : استحکام بخشی شده با فاز گاما پرایم جهت افزایش قابلیت جوشکاری.

Inconel 690 : حاوی مقدار کم کبالت برای کاربرد هسته‌ای.

Inconel C-713 : آلیاژ ریختگی پایه نیکل-کروم رسوب سخت شونده.

Inconel 230 : آلیاژ نیکل-کروم-تنگستن-مولیبدن استحکام بخشی شده با کاربید.

Inconel 706 : آلیاژ رسوب سخت شونده با استحکام بسیار بالا و قابلیت ماشینکاری مناسب.

Inconel 617 : آلیاژ نیکل-کروم-کبالت مولیبدن، استحکام بخشی شده با مکانیزم محلول جامد.

 

 

ویژگی‌های منحصر به فرد آلیاژهای اینکولوی، با توجه به ترکیب شیمیایی آنها و همچنین قیمت نسبتاً کمتر نسبت به آلیاژهای اینکونل، این آلیاژ را به یک گزینه مناسب برای کار در دماهای بالا با حساسیت کاری کمتر تبدیل کرده است. در واقع، در شرایط کاری بحرانی، استفاده از اینکولوی امکان‌پذیر نیست. یک ویژگی دیگر بارز اینکولوی، سهولت تولید آن است به طوری که ماشین‌آلات و تجهیزات مورد استفاده در تولید فولادها می‌توانند به راحتی برای تولید این آلیاژها نیز به کار روند.

 

اینکولوی در گریدهای متنوعی تولید می‌شود که همگی برخوردار از مقاومت خوردگی بالا به خصوص در محیط‌های آبی هستند. هرچند که اینکولوی به طور عمومی و گسترده در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد، افزودن عناصر آلیاژی دیگر مقاومت این آلیاژ در برابر خوردگی، از جمله خوردگی حفره‌ای و ترک‌خوردن را افزایش می‌دهد.

مقاومت بسیار عالی در برابر آب دریا و محیط‌های حاوی کلرید زیاد، اینکولوی را به یک گزینه مناسب جهت استفاده در صنایع نفت و گاز تبدیل کرده است. آلیاژ اینکولوی به طور گسترده در محیط‌های شیمیایی بسیار خورنده و همچنین در اغلب محیط‌های اسیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

آلیاژ اینکولوی به عنوان یک ماده متعدد الزا ترکیبی از نیکل، کروم، و آهن در محیط‌ها و شرایط مختلف، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این استفاده‌ها عبارتند از :

 

پایپینگ، مبدل‌های حرارتی، تجهیزات کربن دهی :

اینکولوی به علت مقاومت خود در برابر خوردگی و خصوصیات مکانیکی برجسته‌اش، در ساخت و ساز پایپینگ، مبدل‌های حرارتی، و تجهیزات کربن دهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

فرآیندهای شیمیایی و کاربردهای پتروشیمی :

در صنایع شیمیایی و کاربردهای پتروشیمی به دلیل مقاومت به تأثیرات شیمیایی و دما، آلیاژ اینکولوی برای انجام فرآیندهای شیمیایی و پتروشیمی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

 

نیروگاه‌های برق، کوره‌های صنعتی، تجهیزات عملیات حرارتی :

در نیروگاه‌های برق، کوره‌های صنعتی، و تجهیزات مرتبط با عملیات حرارتی، استفاده از آلیاژ اینکولوی به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت حرارتی آن بسیار رایج است.

 

صنعت نفت و گاز :

در صنعت نفت و گاز، آلیاژ اینکولوی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی در محیط‌های نفتی و گازی و همچنین مقاومت در برابر شرایط فشار و دمای بالا به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

گریدهای متنوع گروه آلیاژی اینکولوی به شرح زیر هستند :

Incoloy 020 : برخورداری از مقاومت به خوردگی بسیار بالا در محیط‌های شیمیایی که شامل سولفوریک اسید، فسفریک اسید، و یون کلرید می‌شوند.

Incoloy 330 : ایجاد مکانیزم استحکام بخشی تشکیل محلول جامد با داشتن استحکام بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون و کربوریزاسیون.

Incoloy 800, 800H, 800HT

Incoloy 825 : داشتن مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی.

Incoloy 925 : آلیاژ پیرسخت شونده با استحکام بالا.

Incoloy 945

Incoloy 909

Incoloy 907