آلیاژ NI-Span یا NI-SPAN-C چیست؟

آلیاژ NI-Span چیست؟

NI-Span alloy

NI-Span یک آلیاژ نیکل-آهن-کروم است که با رسوب سخت شدن، خواص مکانیکی خود را افزایش می‌دهد. این آلیاژ دارای ضریب ترموالاستیک کنترل شده است که نشان‌دهنده تغییر مدول الاستیک آلیاژ با تغییر دما است. این ضریب باعث می‌شود که آلیاژ در دماهای مختلف، تغییر شکل کمتری داشته باشد. علاوه بر این، NI-Span مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا دارد.

 

NI-Span آلیاژی است که در برخی از تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی کاربرد دارد. این آلیاژ با رسوب سخت شدن، خواص مکانیکی خود را افزایش می‌دهد و دارای ضریب ترموالاستیک کنترل شده است که نشان‌دهنده تغییر مدول الاستیک آلیاژ با تغییر دما است. این ضریب باعث می‌شود که آلیاژ در دماهای مختلف، تغییر شکل کمتری داشته باشد و به عنوان یک ماده ایزوتروپیک عمل کند. علاوه بر این، NI-Span مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا دارد.

بعضی از کاربردهای این آلیاژ عبارتند از :

  • تجهیزات فرکانس پایین : این آلیاژ برای ساخت فنرها، کپسول‌های فشارسنج و سنسورهای فشار مطلق استفاده می‌شود. این تجهیزات نیاز به دقت بالا و پایداری در دماهای متفاوت دارند.
  • تجهیزات فرکانس بالا : این آلیاژ برای ساخت دیاپازون‌ها، ابزارهای موسیقی و قطعات مرتعش که برای تولید صدا و ارسال سیگنال‌های الکترومغناطیسی استفاده می‌شوند، مناسب است. این تجهیزات نیاز به تنظیم دقیق فرکانس و حفظ آن در شرایط مختلف دارند.
  • فیلترهای مکانیکی : این آلیاژ برای ساخت فیلترهایی که برای جداسازی سیگنال‌های مختلف با فرکانس‌های مشخص استفاده می‌شوند، کاربرد دارد. این فیلترها برای کاهش نویز و افزایش کیفیت سیگنال‌ها مفید هستند.
  • دیافراگم‌ها و فنرها : این آلیاژ برای ساخت دیافراگم‌ها و فنرهایی که برای انتقال حرکت و نیرو به قطعات دیگر استفاده می‌شوند، مناسب است. این قطعات نیاز به انعطاف‌پذیری و استحکام بالا دارند.

مدول الاستیک یک خاصیت مکانیکی است که نشان‌دهنده سفتی و انعطاف‌پذیری یک ماده است. این خاصیت با تغییر دما متغیر می‌شود و برای بیشتر فلزات، با افزایش دما کاهش می‌یابد. این یعنی فلزات با گرم شدن، نرم‌تر و کم‌تر مقاوم می‌شوند. همچنین، بیشتر فلزات ضریب انبساط حرارتی بالایی دارند که باعث می‌شود با گرم شدن، طول و حجم آن‌ها افزایش یابد. این دو تغییر بدلیل افزایش انرژی اتم‌ها در دماهای بالا رخ می‌دهند. اما برخی از آلیاژهای فرومغناطیس، رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند و با تغییر دما، مدول الاستیک و ضریب انبساط حرارتی آن‌ها تغییر کمی می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که این آلیاژها در دماهای مختلف، شکل و سفتی خود را حفظ کنند. NI-Span یکی از این آلیاژهای فرومغناطیس است که دارای ضریب انبساط حرارتی ثابت است.

 

NI-Span یک آلیاژ نیکل-آهن-کروم است که دارای خاصیت ترموالاستیک کنترل شده است. این یعنی مدول الاستیک این آلیاژ در یک محدوده دمایی خاص، تغییر نمی‌کند و ثابت می‌ماند. این محدوده دمایی برای NI-Span بین 45- تا 65 درجه سانتیگراد است. برای افزایش استحکام و سفتی این آلیاژ، عناصر آلیاژی آلومینیوم و تیتانیوم به آن اضافه می‌شوند. تیتانیوم همچنین باعث می‌شود که ضریب ترموالاستیک آلیاژ قابل تنظیم باشد و بر اساس نیاز کاربردی، تغییر کند. این آلیاژ به عنوان NI-Span C شناخته می‌شود. NI-Span C برای ساخت قطعات الاستیکی که نیاز به دقت بالا و پایداری در دماهای مختلف دارند، مناسب است. مثال‌هایی از این قطعات عبارتند از: فنرهای ساعت، فنرهای ماشین‌های اندازه‌گیری و سنسورهای فشار.

 

NI-Span  با فولادهای ضد زنگ تفاوت دارد. این آلیاژ به دلیل داشتن نیکل، کروم و آهن در ترکیب خود، در معرض هوا یک لایه اکسیدی قهوه‌ای رنگ روی سطح خود ایجاد می‌کند. این لایه اکسیدی مانع از خوردگی آلیاژ نمی‌شود و بر خلاف فولادهای ضد زنگ، رنگ و درخشندگی آلیاژ را تغییر می‌دهد.

 

مشخصات فنی

AMS 5225

AMS 5221

HS 261

 

ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی NI-Span در جدول زیر نشان داده شده است :

عنصر

حداقل %

حداکثر %

کربن
0.06
منگنز
0.80
سیلیسیوم
1.00
فسفر
0.04
گوگرد
0.04
کروم
4.90
5.75
نیکل + کبالت
41.00
43.50
تیتانیوم
2.20
2.75
آلمینیوم
0.30
0.80
کروم + (تیتانیوم – 4x کربن)
7.10
8.10
کبالت
1.00
آهن
Bal
Bal

فولاد ضد زنگ UNS S31803 / 2205 چیست؟

فولاد ضد زنگ UNS S31803 / 2205 چیست؟

UNS S31803 / 2205 stainless steel

UNS S31803 / 2205 یک آلیاژ دوفازی (فولاد دوفازی یا دوپلکس: این فولادها مخلوطی از آستنیت‌ها و فریت‌ها هستند. استحکام خوب دارند و نسبت به گروه فولادهای آستنیتی، هم نسبت به خوردگی (در بیشتر محیط‌ها) و هم ترک خوردگی-تنشی، مقاومت بیشتری دارند.[۱])  است که دارای میکروساختاری از فازهای آستنیتی و فریتیک به نسبت تقریباً 50 به 50 است. این آلیاژ در دمای آنیلینگ میزان فریت مورد نیاز را ایجاد می کند. این میکروساختار مضاعف باعث می شود که این آلیاژ هم از مقاومت مکانیکی بالای فولادهای فریتیک و هم از مقاومت به خوردگی بالای فولادهای آستنیتی برخوردار باشد. این آلیاژ یکی از بهترین گزینه ها برای جلوگیری از ترک استرس کلریدی است که مشکل اصلی فولادهای ضد زنگ معمولی است.

  •  این آلیاژ با استانداردهای ASTM A240 / A240M و ASTM A480 / 480M سازگار است.
  • این آلیاژ با تراکم 7.98 10 10 3 کیلوگرم بر متر مکعب در اندازه های مختلف تولید می شود.
  • عرض آن می تواند از 1000 میلی متر تا 2200 میلی متر .
  • طول آن می تواند از 2438 میلی متر تا 12000 میلی متر باشد.
  • ضخامت آن نیز می تواند از 0.3 میلی متر تا 50 میلی متر تغییر کند.
  • این آلیاژ با روش های نورد گرم و نورد سرد شکل داده می شود.
  • سطح آن می تواند No.1 یا 2B باشد.
  • این آلیاژ نسبت به فولاد ضد زنگ 317L دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی شکاف و چاله های کلریدی است.
  • این آلیاژ همچنین دارای مقاومت فوق العاده در برابر آب دریا و اسید سولفوریک با غلظت بالا است.
  • این آلیاژ حتی در محیط های گاز ترش که حاوی سولفید هستند نیز مقاوم است.
  • کیفیت و عملکرد بالای این آلیاژ به دلیل میزان زیادی کروم ، نیتروژن و مولیبدن در ترکیب آن است.

UNS S31803 / 2205 یک آلیاژ دوفازی ضد زنگ است که دارای خواص مکانیکی و شیمیایی بالایی است. این آلیاژ می تواند در بسیاری از برنامه های صنعتی و غیر صنعتی کاربرد داشته باشد.

برخی از کاربردهای رایج آلیاژ UNS S31803 / 2205 عبارتند از :

  • سیستم های آب دریا : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در محیط های آب دریا رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت پمپ ها، دریچه ها، لوله ها و مبدلهای حرارتی که با آب دریا در تماس هستند استفاده شود.
  • فرآیندهای شیمیایی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی محیطی و خوردگی شکاف است که در فرآیندهای شیمیایی رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت عروق، لوله کشی و مبدلهای حرارتی که با مواد شیمیایی خورنده در تماس هستند استفاده شود.
  • سیستم های اسکرابر FGD : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی اسیدی و خوردگی سولفات است که در سیستم های اسکرابر FGD رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت اسکرابرها، پمپ ها، لوله ها و مبدلهای حرارتی که با گازهای دودکش و محلول های اسکرابر در تماس هستند استفاده شود.
  • دستگاه های هضم کننده آسیاب پالپ و واشرهای سفید کننده :  این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در دستگاه های هضم کننده آسیاب پالپ و واشرهای سفید کننده رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت دستگاه های هضم کننده، لوله ها، مبدلهای حرارتی و واشرهای سفید کننده که با محلول های کلریدی در تماس هستند استفاده شود.
  • تجهیزات فرآوری مواد غذایی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ترک استرس کلریدی است که در تجهیزات فرآوری مواد غذایی رایج است. این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزات فرآوری مواد غذایی مانند دیگ های بخار، لوله ها، مبدلهای حرارتی و تانک های ذخیره سازی که با مواد غذایی و محلول های شستشو در تماس هستند استفاده شود.

لوله کشی میدان نفتی یکی از کاربردهای مهم آلیاژ دوفازی ضد زنگ UNS S31803 / 2205 است. این آلیاژ دارای خواص برجسته ای است که آن را برای استفاده در محیط های سخت و خورنده مناسب می کند.

برخی از این خواص عبارتند از :

مقاومت به خوردگی و ترک استرس کلریدی و سولفیدی : این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی شکاف و چاله های کلریدی و سولفیدی است که در محیط های میدان نفتی رایج است. این خواص باعث می شود که این آلیاژ عمر طولانی تری نسبت به فولادهای ضد زنگ سری 300(گروه‌های ۲۰۰ و ۳۰۰ : این فولادها اغلب از کروم، نیکل و منگنز در آهن تشکیل می‌شوند. غیر مغناطیسی اند و مقاومت به خوردگی دارند، ولی برای ترک خوردگی تنشی مستعدند. فولادهای زنگ‌نزن آستینی با سردکاری سخت می‌شوند. انعطاف پذیرترین فولادهای زنگ‌نزن هستند و بنابراین به راحتی می‌توان آن‌ها را شکل داد؛ هرچند با افزایش کارسرد، شکل‌پذیری آن‌ها کاهش می‌یابد. این فولادها در کاربردهای گسترده‌ای از قبیل لوازم آشپرخانه، اتصالات، سازه‌های جوشی، تجهیزات سبک‌وزن حمل و نقل، تجهیزات پزشکی و داروسازی، قطعات کوره و مبدل‌های حرارتی و قطعاتی برای محیط‌های شیمیایی قوی استفاده می‌شوند..[۱]) داشته باشد.

تنش پذیری و ضربه پذیری بسیار عالی : این آلیاژ دارای تنش پذیری و ضربه پذیری بسیار بالایی است که آن را برای استفاده در دماهای پایین و بالا مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از شکست و ترک خوردن جلوگیری کند.

مقاومت بسیار عالی در برابر اکسیداسیون : این آلیاژ دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا است که آن را برای استفاده در فرآیندهای حرارتی مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از خوردگی و تغییر رنگ جلوگیری کند.

جوش پذیری بسیار عالی : این آلیاژ دارای جوش پذیری بسیار بالایی است که آن را برای اتصال لوله ها و مبدل های حرارتی مناسب می کند. این خواص باعث می شود که این آلیاژ از ترک خوردگی جوش و تغییر خواص مکانیکی جلوگیری کند.

 

به دلیل این خواص برجسته، این آلیاژ می تواند در بسیاری از برنامه های صنعتی و غیر صنعتی کاربرد داشته باشد.

برخی ديگر از این برنامه ها عبارتند از :

تجهیزات حمل و فرآیند تولید مواد شیمیایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با مواد شیمیایی خورنده و داغ در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی، پمپ ها و دریچه ها.

لوله و مبدل های حرارتی میدان های نفتی : این آلیاژ می تواند برای ساخت لوله و مبدل های حرارتی که با گازها و مایعات میدان نفتی در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این لوله و مبدل های حرارتی عبارتند از لوله های حمل نفت و گاز، لوله های انتقال حرارت، لوله های انژکتور، لوله های خنک کننده و لوله های تهویه.

تجهیزات فرآیند تولید مواد غذایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با مواد غذایی و محلول های شستشو در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از دیگ های بخار، لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی و تجهیزات پاستوریزاسیون.

تجهیزات آب شیرین کن : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با آب دریا و آب شیرین در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از لوله ها، مبدل های حرارتی، تانک های ذخیره سازی، پمپ ها و دریچه ها.

صنایع دریایی : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با آب دریا و هوا در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از بدنه کشتی، موتور کشتی، پروانه، لوله ها و مبدل های حرارتی.

تجهیزات خطوط تولید کاغذ و سلولز : این آلیاژ می تواند برای ساخت تجهیزاتی که با محلول های کلریدی و سولفاتی در تماس هستند استفاده شود. مثال هایی از این تجهیزات عبارتند از دستگاه های هضم کننده، لوله ها، مبدل های حرارتی و واشرهای سفید کننده.

سوپرآلیاژ Rene 41 چيست؟

سوپر آلياژ Rene 41 چيست؟

Rene 41 superalloy

 

این یک آلیاژ پایه نیکل با دمای بالا است که توسط شرکت جنرال الکتریک توسعه یافته است. این آلیاژ در بازه دمایی ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد دارای استحکام بالایی است و در قطعات موتور جت و موشک و سایر کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا در دماهای بالا دارند، استفاده می‌شود1. این آلیاژ به عنوان یک آلیاژ پیرسختی شده دسته‌بندی می‌شود و توسط عملیات حرارتی بهبود یافته است. این آلیاژ حساس به ترک‌زایی تنشی در هنگام جوشکاری است و برای جوشکاری آن باید از روش‌های مقاومتی و پرتو الکترونی استفاده کرد.

 ترکیب شیمیایی این آلیاژ به شرح زیر است :

عنصر درصد وزنی
نیکل تعادل
کروم ۱۸ تا ۲۰
مولیبدن ۹ تا ۱۰/۵
کبالت ۱۰ تا ۱۲
آلومینیوم ۱/۴ تا ۱/۸
تیتانیوم ۳ تا ۳/۳
بور ۰/۰۰۳ تا ۰/۰۱
کربن ۰/۰۶ تا ۰/۱۲
آهن حداکثر ۵
منگنز حداکثر ۰/۱
سیلیسیوم حداکثر ۰/۵
گوگرد حداکثر ۰/۰۱۵
مس حداکثر ۰/۵

خواص فیزیکی و مکانیکی این آلیاژ به شرح زیر است :

خاصیت مقدار
چگالی ۸/۲۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب
نقطه ذوب ۱۳۱۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد
مدول الاستیسیته ۲۱۵ گیگاپاسکال
ضریب انبساط حرارتی ۱۲/۵ میکرومتر بر متر درجه سانتیگراد
ضریب هدایت حرارتی ۱۱/۵ وات بر متر درجه سانتیگراد
مقاومت کششی ۱۳۵۰ مگاپاسکال
مقاومت خمشی ۱۵۰۰ مگاپاسکال
استحکام خستگی ۵۵۰ مگاپاسکال
استحکام ضربه ۱۰۰ جول بر میلی‌متر مربع

کاربردهای این آلیاژ عبارتند از :

  • قطعات موتور جت و موشک
  • توربین‌های گازی و بخار
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی و اکسیداسیون
  • قطعات مقاوم در برابر تنش‌های حرارتی
  • قطعات مقاوم در برابر شوک حرارتی
  • قطعات مقاوم در برابر سایش و خوردگی سایشی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی تحت تنش
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ترکیبی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای سولفوری
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای کلری
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای فلوئوری
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای هیدروژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای اکسیژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای نیتروژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای کربنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای هالوژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای آلی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای آلی-معدنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای معدنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای معدنی-آلی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای معدنی-آلی-هالوژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای معدنی-آلی-هیدروژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای معدنی-آلی-اکسیژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای معدنی-آلی-نیتروژنی
  • قطعات مقاوم در برابر خوردگی ناشی از گازهای معدنی-آلی-کر

سایر آلیاژ‌های پیرسخت شده نیز معمولاً حاوی نیکل، کروم، مولیبدن و عناصر دیگری مانند آلومینیوم، تیتانیوم، کبالت و تنگستن هستند. این آلیاژ‌ها با تشکیل رسوبات ثانویه در زمینه آلیاژ، استحکام خود را افزایش می‌دهند.

برخی از این آلیاژ‌ها عبارتند از :

 

  • اینکونل ۶۱۷ : این آلیاژ با کمک استحکام بخشی از طریق محلول جامد حاوی کبالت سخت می‌شود. این آلیاژ دارای ترکیبی استثنایی از استحکام در دماهای بالا و مقاومت به اکسیداسیون است.
  • اینکونل ۶۲۵ : این آلیاژ قابلیت پیرسختی ندارد و در شرایط عملیات حرارتی محلول جامد قابل استفاده است. این آلیاژ در برابر محیط‌های اسیدی، قابلیت جوشکاری مناسب، هوافضا و صنایع شیمیایی کاربرد دارد.
  • Waspaloy : این آلیاژ یکی از سوپرآلیاژ‌های پایه نیکل است که با تشکیل رسوبات گاما پرایم در زمینه آلیاژ، استحکام خود را افزایش می‌دهد. این آلیاژ در توربین‌های گازی و قطعات موتور جت کاربرد دارد.
  • Rene 80 : این آلیاژ یکی از سوپرآلیاژ‌های پایه نیکل است که با تشکیل رسوبات گاما پرایم در زمینه آلیاژ، استحکام خود را افزایش می‌دهد. این آلیاژ در توربین‌های گازی و قطعات موتور جت کاربرد دارد.

مقایسه Rene 41 با سایر آلیاژ‌های پیرسخت شده نشان می‌دهد که این آلیاژ دارای مزایا و معایب خاص خود است.

برخی از این مزایا و معایب عبارتند از :

مزایا : Rene 41 دارای استحکام بالا در دماهای بالا، مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون و خوردگی، قابلیت جوشکاری مناسب و قیمت نسبتاً پایین است.

معایب : Rene 41 حساس به ترک‌زایی تنشی در هنگام جوشکاری است و برای جوشکاری آن باید از روش‌های مقاومتی و پرتو الکترونی استفاده کرد. همچنین این آلیاژ دارای مقاومت کمتری در برابر خوردگی حفره‌ای و ترک ناشی از خوردگی تنشی نسبت به برخی از آلیاژ‌های دیگر مانند اینکونل ۶۲۵ و هستلوی C276 است.