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 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 :

خواص فیزیکی و مکانیکی این آلیاژ به شرح زیر است :

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.