ارائه مطالب علمي، تخصصي و عمومي در مورد فولاد

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

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.

ورق استيل نظامي:

ورق استيل سفارشي 455 استحكام و سختي بالاتري (حدود 50HRC) نسبت به Custom 450 Stainless ارائه مي دهد. مقاومت در برابر خوردگي خوب همراه با سهولت ساخت دارد. Custom 465 Stainless يك آلياژ مذاب، مارتنزيتي و مقاوم در برابر پيرشدن است كه قادر به ايجاد استحكام نهايي ksi250 در دماي 950 درجه فارنهايت است كه 20٪ استحكام بالاتري نسبت به ورق هاي استيل سنتي دارد و در حال حاضر تحت پوشش MMPDS است. اين آلياژ همچنين داراي استحكام كششي بريدگي عالي و چقرمگي شكست در اين شرايط است. تركيبي برتر از استحكام، چقرمگي و مقاومت SCC را در مقايسه با ساير ورق هاي استيل با PH با استحكام بالا مانند ورق استيل Custom 455 و ورق استيل 13-8 فراهم مي كند.

Custom 475 Stainless جديدترين ورق استيل ذوب شده، با استحكام بالا، مارتنزيتي و مقاوم در برابر رسوب است. مقاومت در برابر خوردگي خوبي دارد و براي دستيابي به ksi290 همراه با چقرمگي و شكل‌پذيري خوب در صورت رسوبات كاربيدي در دماي 975 درجه فارنهايت طراحي شده است. تركيبات ديگري از استحكام، چقرمگي و شكل پذيري با اعمال دماي پيري تا 1100 درجه فارنهايت امكان پذير است. اين آلياژ در حال حاضر به صورت نوار، سيم و ميله با قطر كوچك موجود است.

ملاحظات عمده:

براي بسياري از كاربردهاي حياتي، تعادل مناسب بين چقرمگي شكست آلياژ و استحكام خاص مهم است، كه شامل آلياژهاي AerMet® 100 و AerMet 310 با استحكام فوق‌العاده كارپنتر و يك درجه تيتانيوم است. اين شرايط نشان مي‌دهد كه تركيبي از استحكام و چقرمگي براي ورق استيل سفارشي 465 فاصله بين فولادهاي با استحكام بالا و ورق هاي استيل معمولي را پر مي‌كند. ورق استيل Custom 465 43 چقرمگي شكست بالاتري نسبت به ورق استيل Custom 455 نشان مي دهد.

ارتش و هوافضا، در ميان ساير بخش‌ها، مايل هستند از مزاياي سبك وزن فلزاتي مانند آلومينيوم و تيتانيوم، تا حدي كه توسط الزامات استحكام مجاز است، سرمايه‌گذاري كنند. يك ورق استيل با استحكام بالا، مخصوصاً ورق استيل سفارشي 465، نياز به وزن سبك را برطرف مي كند. اين نسبت استحكام به وزن نزديك به تيتانيوم دارد و مي تواند به نحو احسن جايگزين آن شود. علاوه بر اين، قابليت نسبت بالاتري را در نوار نورد، سيم و ميله با قطر كوچك ارائه مي دهد.

ورق استيل سفارشي 465 در تحمل آسيب عالي است كه اين ويژگي مورد علاقه ارتش و هوافضا مي باشد. اين خاصيت در واقع معياري از توانايي آلياژ براي جذب انرژي و قابليت دوام در حين عملكرد در صورت شكست است. مهندسان متالورژي و افرادي كه خواص مواد را تعيين مي كنند در برخي موارد مايل بوده‌اند كه قدرت را براي تحمل آسيب و مقاومت در برابر خوردگي بيشتر كاهش دهند.

تحمل آسيب آلياژهاي مختلف در تحقيقات مختلف مقايسه شده است. آلياژها بر اساس نتايج آزمون هاي KIc (چقرمگي شكست) و شكل پذيري بريدگي رتبه بندي شده اند. ورق استيل سفارشي 465 در شرايط H950 در رتبه دوم بالاترين تحمل آسيب قرار دارد و ورق استيل سفارشي 455 در شرايط H950 رتبه ششم را دارد. آلياژ AerMet 100 كه يك ورق استيل نيست، در يكي از مطالعات رتبه اول را كسب كرده است.

ورق هاي استيل PH در نظر گرفته شده در اين بحث، همگي داراي تركيبات برتري از استحكام كششي، چقرمگي شكست، مقاومت در برابر خوردگي عمومي و مقاومت در برابر ترك خوردگي ناشي از تنش هستند. ورق استيل 17Cr-4Ni PH) S17400) يك آلياژ پايه خوب براي مقايسه است.

ورق استيل سفارشي 465، جديدترين آلياژ در اين گروه است كه از استحكام بيشتري نسبت به ورق هاي استيل PH برخوردار است. در واقع، مي تواند بيش از 20٪ استحكام بيشتري نسبت به ساير آلياژهاي ضد زنگ نشان داده شده با PH بدست آورد. علاوه بر اين، Custom 465 Stainless داراي مقاومت در برابر خوردگي به وضوح بهتر از Custom 455 Stainless است و برابر با ساير درجات اين سري است.

انتخاب آلياژ:

كارپنتر يك تكنيك انتخاب ساده را براي انتخاب ورق هاي استيل ايجاد كرده است كه به روش Selectaloy® معروف است. اين يك رويكرد ساده براي انتخاب مناسب ترين آلياژ براي يك كاربرد بر اساس دو معيار مقاومت در برابر خوردگي و استحكام است. توضيح مختصري درباره اين روش انتخاب ممكن است به درك نحوه كاركرد آن كمك كند.

فرآيند انتخاب پس از در نظر گرفتن هزينه‌هاي چرخه عمر به جاي كمترين هزينه اوليه آغاز مي‌شود. به عنوان مثال، چه چيزي مهم‌تر است، هزينه اوليه آلياژ يا هزينه توليد و شكست فرآيند يا عملكرد ضعيف اگر انتخاب آلياژ اشتباه باشد؟

سپس مشخص كننده مواد بايد تعيين كند كه چه مقدار مقاومت در برابر خوردگي و چه مقدار مقاومت براي كاربرد خاص مورد نياز است. مقاومت در برابر خوردگي از پايين به بالا محور عمودي در نمودار اصلي افزايش مي يابد و استحكام نيز از چپ به راست در امتداد محور افقي افزايش مي يابد.

گرداورنده: سيد رحيم كياحسيني

.