ارائه مطالب علمي، تخصصي و عمومي در مورد فولاد

 انتخاب ورق استيل براي كاربردهاي هوافضا، نظامي و ساير كاربردهاي حياتي: بخش اول

ورق هاي استيل با استحكام بالا و سوپرآلياژهاي مقاوم در برابر پير شدن، به سرعت مورد توجه طراحان صنايع هوافضا، نظامي و ساير صنايع قرار مي‌گيرند كه براي برآورده كردن انتظارات عملكرد بالاتر و الزامات نظارتي دقيق با كمترين هزينه چرخه عمر به چالش كشيده مي‌شوند.

مقدمه: 

ورق هاي استيل با استحكام بالا و سوپرآلياژهاي مقاوم در برابر پير شدن به سرعت مورد توجه طراحان صنايع هوافضا، نظامي و ساير صنايع قرار مي‌گيرند كه براي برآورده كردن انتظارات عملكرد بالاتر و الزامات نظارتي دقيق با كمترين هزينه چرخه عمر به چالش كشيده مي‌شوند. اين آلياژهاي ويژه عمدتاً ارتقاء ورق هاي استيل معمولي و فولادهاي آلياژي با استحكام بالا هستند كه ديگر قادر به برآورده كردن نيازهاي بيشتر در كاربردهاي حياتي نبوده و تعداد و تنوع آنها در حال افزايش است. در اين مقاله به بررسي انواع ورق استيل قابل استفاده در صنايع نظامي و استراتژيك و كاربرد آنها پرداخته شده است.

خوردگي:

مقاومت در برابر خوردگي يكي از نگراني‌هاي اساسي است زيرا هزينه‌هاي خوردگي، با تخريب مواد، بيش از آنچه كه مي توان تصور كرد، همچنان افزايش مي‌يابد. طبق يك مطالعه اخير كه توسطCC Technologies Laboratories, Inc براي اداره بزرگراه فدرال (FHWA) انجام شده است، هزينه مستقيم خوردگي در ايالات متحده 279 ميليارد دلار در سال يا 3.2٪ از توليد ناخالص داخلي اين كشور است كه رقم بسيار درشتي را به خود اختصاص داده است.. اگر هزينه هاي غيرمستقيم را به مصرف كننده اضافه كنيم، هزينه از نظر دلار و توليد ناخالص داخلي دو برابر مي شود.

ورق هاي استيل معمولي مي توانند مقاومت در برابر خوردگي مورد نياز براي بسياري از كاربردهاي سخت را فراهم كنند، اما به طور فزاينده اي تركيبي از استحكام، چقرمگي، قابليت ساخت و تحمل آسيب را ندارند. فولادهاي كم آلياژ استاندارد با استحكام بالا (HSLA) ممكن است استحكام بالايي را براي برخي از كاربردهاي دشوار ارائه دهند، اما فاقد مقاومت در برابر خوردگي هستند. 

به نظر مي رسد تلاش ها براي بهبود مقاومت در برابر خوردگي فولادهاي آلياژي با استحكام بالا با آبكاري كادميوم يا ساير ابزارهاي محافظت از سطح در حال كاهش است. اين ممكن است به دليل اعتراضات رو به رشد و گسترده نسبت به آبكاري كادميوم به دلايل زيست محيطي و هزينه هاي بالاي دفع حمام آبكاري باشد. علاوه بر اين، بسياري تشخيص مي‌دهند كه عمليات سطحي راه‌حلي مناسب و بلند مدت براي ايجاد مقاومت در برابر خوردگي و دستيابي به كمترين هزينه‌هاي چرخه عمر ممكن نيست.

در هنگام بررسي نيازهاي دو صنعت مرتبط، هوافضا و نظامي، مي‌توان از ريسك‌هاي بالا در مواد قدرداني كرد. صنعت هوافضا با داشتن سخت افزار ارابه فرود، مجموعه هاي بال و ساير اجزاي بدنه هواپيما كه از ورق هاي استيل با استحكام بالا ساخته شده اند، بايد به عملكرد عالي، ايمني طولاني مدت، قابليت اطمينان، دوام و هزينه هاي كم چرخه عمر دست يابد. 

براي نيروهاي مسلح جديدتر، ارتش جهان به دنبال آلياژهايي با كارايي بالا است كه با تمركز بر كاهش وزن، به بهبود مقاومت در برابر خوردگي، استحكام بالاتر و در عين حال دستيابي به كمترين هزينه‌هاي چرخه عمر ممكن، براي هر پلتفرم اصلي در آينده كمك كند. اهداف اصلي در اينجا قابليت اطمينان و آمادگي هميشگي (به معني عدم زنگ زدگي فلج كننده ناشي از خوردگي و توانايي حفظ حداكثر عملكرد مكانيكي) است.

ورق هاي استيل با استحكام بالا:

يك آلياژ به طور كلي يك ورق استيل با استحكام بالا در نظر گرفته مي شود كه چندين الزام كليدي را برآورده كند. اول، بايد استحكام كششي نهايي  UTS) 225 ksi1550مگاپاسكال) يا بيشتر و حداقل استحكام تسليمYS) 200 ksi  1387 مگاپاسكال) داشته باشد. انعطاف پذيري كششي بايد خوب باشد و حداقل 10 درصد ازدياد طول ترجيح داده شود.

براي واجد شرايط بودن بيشتر به عنوان يك ورق استيل با استحكام بالا، اين آلياژ معمولاً چقرمگي شكست را به همان اندازه ضد زنگ نشان مي‌دهد. همچنين بايد مقاومت خوردگي عمومي مشابه ورق استيل 304، با مقاومت خوب در برابر ترك خوردگي تنشي (SCC) داشته باشد.

شش ورق استيل مارتنزيتي و رسوب سخت شده (PH) تمام الزامات تعريف شده را برآورده مي كند. آنها ضد زنگ 15-5 PH، ضد زنگ سفارشي 450، ضد زنگ سفارشي، ضد زنگ معمولي 465 و جديدترين افزوده، ضد زنگ Custom 475 هستند.

ضد زنگ 15Cr-5Ni داراي استحكام و سختي بالا، مقاومت در برابر خوردگي عالي با قابليت فورجينگ خوب و چقرمگي عرضي است. يك نوع كاهشي از اين آلياژ (ورق استيل 15Cr-5Ni Project 70) كه تمام مشخصات 15Cr-5Ni را برآورده مي كند و قابليت ماشينكاري بهبود يافته اي را ارائه مي دهد، براي توليد اقتصادي اجزاي ساختاري هواپيما استفاده شده است.

ورق استيل سفارشي 450 مقاومت بسيار خوب در برابر خوردگي ورق استيل 304 را با استحكام متوسط 410 تركيب مي كند و ساخت آن نسبتاً آسان است.

ورق استيل 13Cr-8Ni استحكام و سختي بالا را با سطوح خوبي از مقاومت در برابر خوردگي عمومي و ترك خوردگي ناشي از استرس تركيب مي كند. به طور كلي، اين آلياژ بايد در مواردي در نظر گرفته شود كه استحكام، چقرمگي، مقاومت در برابر خوردگي و مقاومت در برابر SCC در فولادي با حداقل جهت از نظر خواص مورد نياز است.

گرداورنده: سيد رحيم كياحسيني

 .