ارائه مطالب علمي، تخصصي و عمومي در مورد فولاد

مقدمه:
در متالورژي، ورق استيل يك آلياژ فولادي با حداقل 10.5 درصد كروم و ساير عناصر آلياژي و حداكثر 1.2 درصد كربن بر حسب جرم است. ورق هاي استيل، همچنين به عنوان فولادهاي inox از واژه فرانسوي inoxydable (غير اكسيد شونده) شناخته مي شوند. اين فلزات آلياژهاي فولادي هستند كه به دليل مقاومت در برابر خوردگي خود بسيار شناخته شده هستند، كه با افزايش محتواي كروم مقاومت به خوردگي آنها افزايش مي يابد. مقاومت در برابر خوردگي نيز ممكن است با افزودن نيكل و موليبدن افزايش يابد. مقاومت اين آلياژهاي فلزي در برابر اثرات شيميايي عوامل خورنده و بر اساس غيرفعال سازي است. براي اينكه غيرفعال شدن اتفاق بيفتد و پايدار بماند، آلياژ Fe-Cr بايد داراي حداقل مقدار كروم حدود 10.5 درصد وزني باشد تا فعل و انفعال شيميايي جهت تشكيل لايه اكسيدكروم رخ دهد و در كمتر از آن غيرممكن است. كروم مي تواند به عنوان يك عنصر سخت كننده استفاده شود و اغلب با يك عنصر سخت كننده مانند نيكل براي ايجاد خواص مكانيكي برتر استفاده مي شود.

ورق هاي استيل سخت شده:

1- ورق هاي استيل مارتنزيتي:

ورق هاي استيل مارتنزيتي شبيه به فولادهاي فريتي هستند كه بر پايه كروم ساخته شده اند، اما سطح كربن بالاتري تا 1٪ دارند. آنها گاهي اوقات به عنوان ورق هاي استيل مارتنزيتي كم كربن و با كربن بالا طبقه بندي مي شوند. اين ورق هاي استيل حاوي 12 تا 14 درصد كروم، 0.2 تا 1 درصد موليبدن بوده ولي نيكل موجود در آن بسيار محدود است. مقادير بيشتر كربن به آنها اجازه مي دهد تا مانند فولادهاي كربني و كم آلياژ سخت شوند. آنها مقاومت به خوردگي متوسطي دارند، اما سخت، قوي و كمي شكننده در نظر گرفته مي شوند. آنها مغناطيسي هستند و برخلاف ورق استيل آستنيتي مي توانند با استفاده از روش بازرسي ذرات مغناطيسي به طور غيرمخرب آزمايش شوند. يك ورق استيل مارتنزيتي معمولي AISI 440C است كه حاوي 16 تا 18 درصد كروم و 0.95 تا 1.2 درصد كربن است.

ورق استيل درجه 440C در موارد زير مورد استفاده قرار مي گيرد: 

بلوك گيج، كارد و چنگال، بلبرينگ، قالب و چاقو. 

همانطور كه ذكر شد، ورق هاي استيل مارتنزيتي را مي‌توان از طريق روش‌هاي مختلف پيري عمليات حرارتي كرد و آنرا سخت يا نرم نمود. 

2- ورق هاي استيل رسوب سخت شده (PH):

ورق هاي استيل PH (رسوبي-سختي) حاوي حدود 17 درصد كروم و 4 درصد نيكل هستند. اين فولادها مي توانند از طريق افزودن آلومينيوم، تيتانيوم، نيوبيم، واناديم و يا نيتروژن استحكام بسيار بالايي داشته باشند كه در طي فرآيند عمليات حرارتي كه پيري حرارتي ناميده مي شود، رسوبات بين فلزي منسجم را تشكيل مي دهند. همانطور كه رسوبات منسجم در سراسر ريزساختار تشكيل مي شوند، شبكه كريستالي را تحت فشار قرار مي دهند و مانع حركت نابجايي ها يا نقص در شبكه كريستالي مي گردند. از آنجايي كه نابجايي ها اغلب حامل هاي غالب پلاستيسيته هستند، اين امر باعث سخت شدن مواد مي شود. به عنوان مثال، ورق استيل سخت شده با روش رسوب سختي 17-4 PH (AISI 630) داراي ريزساختار اوليه آستنيت يا مارتنزيت است.

گريدهاي آستنيتي از طريق عمليات حرارتي (مثلاً از طريق عمليات حرارتي در حدود 1040 درجه سانتيگراد و به دنبال آن سرد كردن) قبل از انجام رسوب سختي به گريدهاي مارتنزيتي تبديل مي شوند. عمليات پيري بعدي در حدود 475 درجه سانتي گراد، فازهاي Nb و غني از مس را رسوب مي دهد كه استحكام را تا بالاتر از 1000 مگاپاسكال افزايش مي دهد. با اين حال، برخلاف آلياژهاي آستنيتي، عمليات حرارتي فولادهاي PH را تا سطوح بالاتر از آلياژهاي مارتنزيتي تقويت مي كند. ورق هاي استيل رسوب سخت شده توسط سري 600 AISI مشخص شده اند.

از بين تمام گريدهاي ورق استيل موجود، آنها به طور كلي بيشترين تركيبي از استحكام بالا را همراه با چقرمگي عالي و مقاومت در برابر خوردگي ارائه مي دهند. آنها به اندازه گريدهاي آستنيتي در برابر خوردگي مقاوم هستند. كاربردهاي متداول آنها در هوافضا و برخي ديگر از صنايع با تكنولوژي بالا است.

سختي ورق هاي استيل:

در علم مواد، سختي توانايي مقاومت در برابر فرورفتگي سطح (تغيير شكل پلاستيك موضعي) و خراش است. سختي احتمالاً بدترين ويژگي ماده است زيرا ممكن است نشان دهنده مقاومت در برابر خراش، مقاومت در برابر سايش، مقاومت در برابر فرورفتگي يا حتي مقاومت در برابر شكل دادن يا تغيير شكل موضعي پلاستيك باشد. سختي از نقطه نظر مهندسي مهم است زيرا مقاومت در برابر سايش ناشي از اصطكاك يا فرسايش بخار، روغن و آب به طور كلي با سختي افزايش مي يابد.

در ذيل به بيان سختي برخي از انواع ورق استيل پرداخته شده است:

• سختي برينل ورق استيل 304 تقريبا 201 مگاپاسكال است.
• سختي برينل ورق استيل فريتي گريد 430 تقريباً 180 مگاپاسكال است.
• سختي برينل ورق استيل مارتنزيتي گريد 440C تقريباً 270 مگاپاسكال است.
• سختي برينل ورق هاي استيل دوبلكس SAF 2205 تقريباً 217 مگاپاسكال است.
• سختي برينل فولادهاي رسوب سخت شده 17-4PH تقريباً 353 مگاپاسكال است.

گردآورنده: سيد رحيم كياحسيني
 .