فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولاد ضد زنگ آستنیتی چیست

فولاد زنگ نزن آستنیتی دارای آستنیت به عنوان فاز اولیه آن هم در دمای بالا و هم در دمای اتاق است.یک فولاد ساختاری آستنیتی پایدار حاوی حدود 18٪ کروم، 8٪ ~ 10٪ Ni و حدود 0.1٪ C. فولاد ضد زنگ آستنیتی کروم نیکل شامل آشناترین استیل 18Cr-8Ni (TP304) و سری فولادهای Cr-Ni بالا با افزایش محتوای کروم، نیکل و افزودن عناصر Mo، Cu، Si، Nb، Ti و سایر عناصر توسعه یافته است فولاد زنگ نزن آستنیتی با خاصیت غیر مغناطیسی، انعطاف پذیری بالا و شکل پذیری اما استحکام کمتر مشخص می شود فقط از طریق کار سرد می توان آن را تقویت کرد (با افزودن S، Ca، Se، Te و غیره، فولاد زنگ نزن آستنیتی می تواند ماشینکاری عالی داشته باشد).

درجات: 304/L/H/LN، 316/L/H/LN/Ti/LMod، 310S/H، 317/L، 321/H، 347H/HFG

مشخصات فنی:

مشخصات استاندارد ASTM A312 برای لوله فولادی زنگ نزن آستنیتی بدون درز، جوش داده شده و بسیار سرد کار شده
استاندارد ASTM A790 برای لوله های استیل فریتی/آستنیتی بدون درز و جوش داده شده
لوله فولادی فریت بدون درز و آلیاژ آستنیتی ASME SA213 برای بویلر، سوپرهیتر و مبدل حرارتی
مشخصات استاندارد ASME SA249 برای دیگ بخار فولادی آستنیتی جوش داده شده، سوپرهیتر، مبدل حرارتی و لوله های کندانسور
مشخصات استاندارد ASME SA789 برای دیگ بخار فولادی آستنیتی جوش داده شده، سوپرهیتر، مبدل حرارتی و لوله های کندانسور
فولادهای آستنیتی فولادهای ضد زنگ غیر مغناطیسی هستند که حاوی سطوح بالایی از کروم و نیکل و سطوح پایین کربن هستند. فولادهای آستنیتی که به دلیل شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی شناخته می شوند، پرکاربردترین گرید فولاد ضد زنگ هستند.

امکانات:

مقاومت در برابر خوردگی عالی
برای کار سرد یا گرم خوب است
انعطاف پذیری و شکل پذیری بالا
عملکرد عمومی بهینه
طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی
پنجمین نوع تخصصی فولادهای سخت کننده بارشی وجود دارد.

ساختار مولکولی فولاد

فولاد ضد زنگ آستنیتی

تفاوت اساسی بین آنها ساختار کریستالی آنها است. فولاد آلیاژی از آهن و کربن است. در دماهای معمولی ساختار اتمی مانند یک مکعب است که در هر گوشه آن یک اتم فولاد و یک اتم در مرکز آن مکعب قرار دارد.

این به عنوان “فریتی” شناخته می شود و اتفاقاً مغناطیسی است.

هنگامی که تا حدود 900 درجه سانتیگراد گرم می شود، ساختار تغییر می کند و هر صفحه یک اتم در مرکز خود دارد. این ساختار آستنیتی است و غیر مغناطیسی است.

هنگامی که فولاد معمولی به تدریج سرد می شود به ساختار فریتی باز می گردد. اگر سریع آن را خنک کنید، ساختار دیگری با اتم های کربن که در یک جهت چیده شده اند، به خود می گیرد. این فولاد مارتنزیتی است و در شرایط “به عنوان کوئنچ” سخت اما شکننده است و به طور کلی قبل از استفاده نیاز به درمان بیشتری دارد.

ترکیب شیمیایی فولادهای آستنیتی

بازپخت فرآیندی است برای گرم کردن فولاد تا دمای کمی بالاتر از دمای تبلور مجدد آن و اجازه دادن به خنک شدن با سرعت مناسب – عموماً آهسته – که باعث می‌شود کریستال‌ها بدون نقص ناشی از “کار کردن” فولاد اصلاح شوند.

بازپخت می تواند شکل پذیری فولاد و ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی آن را بازیابی کند.

بارش کاربید

هنگامی که فولاد حاوی سطوح بالاتر کربن باشد، تمایل به ترکیب با کروم در هنگام سرد شدن وجود دارد – بین 900 درجه سانتیگراد تا 500 درجه سانتیگراد و کاربید کروم را تشکیل می دهد. این مقدار کروم موجود برای تشکیل لایه غیرفعال را کاهش می دهد و مرزهای بین دانه ای ایجاد می کند که برای مواد شیمیایی خورنده قابل دسترسی است.

این را می توان با استفاده از انواع کم کربن فولاد (که با “L” تعیین شده است، به عنوان مثال 304L یا 316L) غلبه کرد.

با این حال، سطوح کربن پایین تر، عملکرد فولاد را در دمای بالا کاهش می دهد. اگر مقاومت در برابر رسوب کاربید و استحکام در دمای بالا مورد نیاز باشد، افزودن تیتانیوم ممکن است راه حل باشد. تعدادی گرید در این فرم موجود است – به عنوان مثال 316Ti.

قدرت خزش

عملکرد فولادها در دماهای بالا بسیار متفاوت از دمای محیط است. هنگامی که آنها در دمای محیط به زیر نقطه تسلیم خم می شوند، دوباره به سمت عقب برمی گردند. در دماهای بالا، آنها شروع به کشش می کنند، اما بسیار آهسته. برخی از فولادها نسبت به سایرین مقاومت بهتری در برابر این پدیده دارند.

اندازه دانه

فولاد از شبکه ای از بلورهای آهنی که با اتم های مواد دیگر در هم تنیده شده است تشکیل شده است. به این کریستال ها دانه می گویند.

اندازه دانه مهم است
زیرا بر ماشینکاری، سختی، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی از جمله موارد دیگر تأثیر می گذارد.

اندازه دانه را می توان هم با افزودن سایر عناصر آلیاژی و هم با تنظیم دقیق فرآیندهای گرمایش و سرمایش درگیر در تولید فولاد و با عملیات حرارتی بیشتر (بازپخت و خاموش کردن) پس از تولید اولیه، جوشکاری یا “کار” تعیین کرد. روی فولاد

خوردگی بین دانه ای

فولاد ضد زنگ آستنیتی

اتم های موجود در فلزات به صورت کریستال ها (یا دانه ها) مرتب شده اند که نزدیک به یکدیگر هستند. در شرایط خاص، خوردگی می‌تواند به مرزهای دانه‌ها حمله کند تا خود کریستال‌ها.

هنگامی که فولاد ضد زنگ حاوی درصد بیشتری از کربن گرم می شود، کروم می تواند با کربن واکنش داده و کاربید کروم را تشکیل دهد و در نتیجه لایه غیرفعال کروم را که از سطح محافظت می کند تخلیه می کند.

لایه غیرفعال

لایه غیرفعال همان چیزی است که فولاد ضد زنگ را “ضد زنگ” می کند. این یک لایه نازک میکروسکوپی از اکسید کروم است که در برابر اکسیژن غیرقابل نفوذ است، بسیار سخت است، در برابر خوردگی مقاومت می کند و تقریباً شفاف است. این از رسیدن اکسیژن و سایر مواد خورنده به آهن و واکنش با آن جلوگیری می کند.

کروم به آسانی با اکسیژن واکنش نشان می دهد و در نتیجه اگر خراشیده شود، به شرط وجود اکسیژن رایگان، خود را ترمیم می کند.

خوردگی حفره ای

این یک شکل بسیار موضعی از خوردگی است که به ویژه در شرایط کلرید بالا مانند محیط های دریایی ایجاد می شود. شکست اولیه در لایه غیرفعال فولاد با اصلاح اکسید کروم “ترمیم” نمی شود. فولاد زیر این شکاف به خوردگی ادامه می‌دهد، اغلب هیچ نشانه آشکاری به جز لکه‌گرفتگی سطحی سبک (که گاهی اوقات “لکه شدن چای” نامیده می‌شود) روی سطح باقی نمی‌گذارد، اما همچنان در زیر سطح عمیق‌تر و گشاد می‌شود.

در حالی که موضعی است می تواند منجر به نفوذ کل سطح مقطع فولاد شود.

محتوای بالای کروم، مولیبدن و نیتروژن باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره ای می شود. درجه مقاومت را می توان به صورت %کروم + 3.5 x %مولیبدن + 16 x % نیتروژن محاسبه کرد تا عدد معادل مقاومت حفره ای (PREN) بدست آید.

316 دارای PERN بین 22.6 – 27.9 است. برخی از فولادهای دوبلکس دارای PREN بیش از 40 هستند. گستره اعداد داده شده در گریدهای خاص نتیجه مشخصات مقادیر ماده شیمیایی مربوطه با ارقام حداکثر و حداقل است.

سخت شدن بارش

فولاد ضد زنگ آستنیتی

همچنین به عنوان سخت شدن سن، فرآیندی است که برای افزایش استحکام کششی استفاده می شود. آلیاژ ابتدا تا دمایی بالا می رود که a یک فاز منفرد با تمام اتم های املاح حل شده و به طور مساوی توزیع می شود. سپس قبل از گرم شدن مجدد تا دمای پایین تر و نگه داشتن آن در آن دما برای مدت زمان از پیش تعیین شده، به سرعت خاموش می شود. در این دما، رسوبات می توانند به صورت یکنواخت و پراکنده در کنار هم جمع شوند. ضروری است که درجه حرارت و مدت زمان مناسب در این مرحله از فرآیند صحیح باشد. اگر دما بیش از حد طولانی نگه داشته شود، باعث ایجاد توده های بزرگ و کاهش استحکام آلیاژ می شود. این به “پیری بیش از حد” معروف است.

حساس شدن

حساس شدن فرآیند بارش کاربید است – به بالا مراجعه کنید.

تردی فاز سیگما

آیا تغییر فازی است که در برخی از فولادهای زنگ نزن زمانی رخ می دهد که در دمای بالای 540 درجه سانتیگراد گرم شوند. این منجر به از دست دادن چشمگیر چقرمگی می شود و می تواند منجر به شکستگی های شکننده شود.

پایدارسازی

تثبیت فرآیند حذف یا محافظت از فولاد در برابر حساس شدن است – خطر بارش کاربید که می تواند منجر به ترک خوردگی تنشی (SCC) شود.

دو رویکرد معمولا استفاده می شود. می توان از انواع کم کربن استفاده کرد. آنها ذاتا پایدارتر هستند اما در دماهای بالاتر عملکرد کمتری دارند.

از طرف دیگر، فولاد را می توان با آلیاژ کردن آن با تیتانیوم، نیوبیم (که گاهی اوقات کلمبیوم نیز نامیده می شود) از نظر شیمیایی تثبیت کرد. هر دوی اینها به راحتی کاربید تشکیل می دهند و در نتیجه کروم را حفظ می کنند.

با این حال، این ممکن است برای تثبیت فولاد کافی نباشد اگر در باند دمای تشکیل کاربید 425 درجه سانتیگراد تا 850 درجه سانتیگراد قرار گیرد. اگر این اتفاق در طول فرآیند ساخت رخ دهد، به طور کلی می توان با آنیل کردن در دمای بالاتر، مشکل را معکوس کرد.

ترک خوردگی تنشی (SCC)

ترک خوردگی تنشی زمانی رخ می دهد که مواد شیمیایی به مرزهای بین دانه ای درون یک آلیاژ حمله کنند. هنگامی که فلز در معرض تنش های کششی قرار می گیرد، می تواند منجر به شکست ناگهانی در مواد معمولاً انعطاف پذیر شود. از آنجایی که خوردگی فقط در مرزهای دانه رخ می دهد، احتمالاً مورد توجه قرار نمی گیرد زیرا فلز به طور کلی ظاهر ظاهری سطحی طبیعی خود را حفظ می کند.

سخت کاری

سخت کاری اصطلاحی است که به هر کاری که روی فولاد در دمای کمتر از دمای تبلور مجدد فلز انجام می شود، اطلاق می شود.

این کار شامل هر نوع فشردن، خمش، برش/برش یا کشیدن است.

این فرآیندها باعث ایجاد اعوجاج در ساختار کریستالی فلز می شود و توانایی آنها برای حرکت در داخل فلز را کاهش می دهد و آن را در برابر تغییر شکل بیشتر مقاوم می کند.

سخت شدن می تواند یک مزیت باشد
سن یا یک نقطه ضعف

استحکام کششی و سختی را افزایش می دهد
شکل پذیری را کاهش می دهد و فولاد را شکننده تر می کند.
ساختار کریستالی را می توان با بازپخت بازسازی کرد.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی

رایج ترین و شناخته شده ترین انواع فولادهای زنگ نزن هستند. آنها بیش از 70 درصد از کل تولید فولاد ضد زنگ را تشکیل می دهند.

این فولادها حاوی حدود 16 تا 25 درصد کروم و نیکل و/یا منگنز کافی برای حفظ ساختار آستنیتی در تمام دماها از منطقه برودتی

تا نقطه ذوب فولاد ضد زنگ هستند. فولادهای زنگ نزن آستنیتی همچنین می توانند حاوی نیتروژن در محلول باشند.

اگرچه نیکل عنصر آلیاژی است که بیشتر برای تولید فولادهای زنگ نزن آستنیتی استفاده می شود،

از نیتروژن می توان برای تولید فولادهای زنگ نزن آستنیتی نیز استفاده کرد فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل

خواص غیر مغناطیسی آنها به راحتی قابل تشخیص هستند. فولادهای آستنیتی غیر مغناطیسی هستند زیرا

ساختار مکعبی محور آستنیت غیر مغناطیسی است. آنها بسیار شکل پذیر و جوش پذیر هستند و می توان آنها

را با موفقیت از دماهای برودتی گرفته تا موتورهای جت و دمای قرمز گرم کوره ها استفاده کرد.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی عمدتاً به دو سری زیر تقسیم می شوند

سری 200 

فولادهای زنگ نزن با مقدار نیکل کم و نیتروژن بالا به عنوان سری 200 طبقه بندی می شوند. اینها فولادهای زنگ نزن آستنیتی کروم نیکل منگنز هستند. گرید 201 از طریق کار سرد قابل سخت شدن است در حالی که گرید 202 یک فولاد ضد زنگ عمومی است. کاهش میزان نیکل و افزایش منگنز منجر به مقاومت ضعیف در برابر خوردگی می شود.

سری 300 

رایج ترین فولادهای زنگ نزن آستنیتی فولادهای آهن-کروم-نیکل هستند و به طور گسترده ای به عنوان سری 300 شناخته می شوند. در این سری پرکاربردترین فولاد زنگ نزن آستنیتی گرید 304 است که به دلیل ترکیب 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل به 18/8 نیز معروف است. دومین فولاد زنگ نزن آستنیتی رایج در این سری، گرید 316 است که فولاد ضد زنگ درجه دریایی نیز نامیده می شود، که عمدتاً به دلیل افزایش مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود. یک ترکیب معمولی از 18٪ کروم و 10٪ نیکل، که معمولاً به عنوان ضد زنگ 18/10 شناخته می شود، اغلب در کارد و چنگال و ظروف با کیفیت بالا استفاده می شود.
علاوه بر دو سری فوق، گریدهای فولاد ضد زنگ فوق آستنیتی وجود دارد که به دلیل محتوای بالای مولیبدن (بیش از 6 درصد) و نیتروژن، مقاومت زیادی در برابر حفره های کلرید و خوردگی شکاف از خود نشان می دهند. میزان نیکل بالاتر نسبت به فولادهای زنگ نزن سری 300 مقاومت بهتری را در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش تضمین می کند. آلیاژ بالاتر فولادهای فوق آستنیتی باعث گرانی آنها می شود.

گریدهای مستقیم فولاد ضد زنگ حاوی حداکثر 0.08 درصد کربن هستند. در این گریدها، هیچ نیازی به حداقل کربن در مشخصات وجود ندارد.

گریدهای L 

برای ایجاد مقاومت بیشتر در برابر خوردگی پس از جوشکاری استفاده می شود. حرف “L” بعد از درجه فولاد ضد زنگ نشان دهنده کربن استیل کم است (مانند 304L). کربن تا 0.03 درصد یا کمتر نگه داشته می شود تا از بارش کاربید جلوگیری شود. کربن در فولاد، هنگامی که تا دمایی در محدوده بحرانی (430 درجه سانتیگراد تا 870 درجه سانتیگراد) گرم می شود، رسوب می کند، با کروم ترکیب می شود و در مرزهای دانه جمع می شود. این امر فولاد را از کروم در محلول محروم می کند و باعث ایجاد خوردگی در مجاورت مرزهای دانه می شود. با کنترل مقدار کربن، این به حداقل می رسد. برای جوش پذیری، از درجه های “L” استفاده می شود. با این حال نمرات “L” گران تر هستند. علاوه بر این، کربن، در دماهای بالا، قدرت بدنی زیادی را ایجاد می کند.

گریدهای H

حاوی حداقل 0.04 درصد کربن و حداکثر 0.10 درصد کربن هستند و با حرف «H» بعد از درجه فولاد مشخص می شوند. نمرات “H” در درجه اول در دماهای شدید استفاده می شود زیرا کربن بالاتر به مواد کمک می کند استحکام را در دماهای شدید حفظ کند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی را نیز می توان به سه گروه زیر طبقه بندی کرد.

آلیاژهای بدون چربی 

فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولادهای ضد زنگ با کمتر از 20 درصد کروم و 14 درصد نیکل در این دسته قرار می گیرند. نمونه هایی از

این آلیاژها گریدهای 301، 304 و 201 هستند. این آلیاژها بزرگترین بخش از تمام فولادهای ضد زنگ تولید شده هستند.

این فولادهای زنگ نزن معمولاً زمانی استفاده می‌شوند که استحکام بالا یا شکل‌پذیری بالا هدف اصلی باشد،

زیرا پایداری آستنیتی پایین‌تر و در عین حال قابل تطبیق این فولادهای زنگ نزن طیف وسیعی از نرخ سخت شدن

کار و شکل‌پذیری خوب را به همراه دارد. فولادهای ضد زنگ غنی تر (به عنوان مثال درجه 305) با حداقل سختی کاری،

فولادهای با آلیاژ بالا هستند. فولاد ضد زنگ عمومی (درجه 304) در این گروه قرار دارد. فولادهای ضد زنگ این

دسته دارای مقاومت در برابر خوردگی کافی برای استفاده در هر محیط داخلی یا خارجی هستند.

این فولادهای زنگ نزن به راحتی قابل جوش و شکل پذیری هستند و می توان سطوح جذاب و مفید زیادی را به آنها داد.

آلیاژ کروم نیکل 

این فولادهای ضد زنگ زمانی استفاده می شوند که هدف مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا باشد. این می تواند توسط سیلیکون و خاک های کمیاب افزایش یابد. اگر کاربرد به استحکام دمای بالا نیاز دارد، کربن، نیتروژن، نیوبیم و مو
لیبدن را می توان اضافه کرد. فولادهای زنگ نزن از گریدهای 302B، 309، 310، 347 و آلیاژهای مختلف اختصاصی در این گروه قرار دارند.
فولادهای ضد زنگ کروم، مولیبدن، نیکل و نیتروژن – این فولادهای ضد زنگ زمانی استفاده می شوند که مقاومت در برابر خوردگی هدف اصلی باشد. عناصری مانند سیلیکون و مس برای مقاومت در برابر محیط های خاص اضافه می شوند. این گروه از فولادهای ضد زنگ شامل 316L، 317L و 904L و بسیاری از گریدهای اختصاصی می باشد.
تمام فولادهای زنگ نزن آستنیتی حاوی مقدار کمی فریت هستند. نمرات فولاد زنگ نزن آستنیتی معمولی ممکن است حاوی ردپایی از دلتا فریت باشد تا قابلیت جوشکاری بهبود یابد. معمولا این مقدار فریت برای جذب آهنربای معمولی کافی نیست. با این حال، اگر تعادل عناصر در فولاد به نفع انتهای فریتی طیف باشد، ممکن است مقدار فریت برای ایجاد یک پاسخ مغناطیسی قابل توجه کافی باشد. همچنین برخی از انواع فولادهای زنگ نزن به عمد متعادل می شوند تا مقدار قابل توجهی فریت داشته باشند.

خواص و فولادهای ضد زنگ

فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولادهای زنگ نزن آستنیتی غیر مغناطیسی هستند و قابل عملیات حرارتی نیستند. آنها را نمی توان با عملیات حرارتی سخت کرد. با این حال، برای بهبود سختی، استحکام و مقاومت در برابر استرس می توان آنها را به صورت سرد کار کرد. آنیل محلول (گرمایش در محدوده 1000 درجه سانتیگراد تا 1200 درجه سانتیگراد به دنبال خاموش کردن یا خنک شدن سریع) وضعیت اولیه فولادهای زنگ نزن را بازیابی می کند، از جمله حذف جداسازی آلیاژ و برقراری مجدد شکل پذیری پس از کار سرد. فولادهای ضد زنگ را می توان در معرض آنیل کردن محلول قرار داد. به دلیل حل شدن محلول، کاربیدها، که ممکن است در مرز دانه‌ها رسوب کرده باشند (یا حرکت کرده باشند)، با فرآیند بازپخت به داخل محلول (پراکنده) در ماتریس فلز قرار می‌گیرند. درجایی که بازپخت پس از جوشکاری غیرعملی است از درجه های L استفاده می شود.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی را می توان به اندازه کافی نرم کرد (یعنی با استحکام تسلیم حدود 200 نیوتن بر میلی متر مربع) که به آسانی توسط همان ابزارهایی که با فولاد کربنی کار می کنند ساخته شوند، اما می توان آنها را با کار سرد تا حد تسلیم بسیار قوی ساخت. بیش از 2000 نیوتن بر میلی متر مربع ساختار آستنیتی آن ها (fcc، مکعبی در مرکز چهره) تا دمای مطلق بسیار سخت و انعطاف پذیر است. آنها همچنین قدرت خود را در دماهای بالا به سرعت آلیاژهای پایه آهن فریتی (BCC، بدنه مکعبی) از دست نمی دهند.

گریدهای آستنیتی فولادهای زنگ نزن

رایج ترین گریدهای مورد استفاده هستند، عمدتاً به این دلیل که سطح بسیار قابل پیش بینی مقاومت در برابر خوردگی با خواص مکانیکی عالی را ارائه می دهند. نسخه‌های مقاوم در برابر خوردگی می‌توانند در برابر حمله خورنده معمولی محیط روزمره که مردم تجربه می‌کنند، مقاومت کنند، در حالی که مقاوم‌ترین نسخه‌های مقاوم در برابر خوردگی می‌توانند حتی در برابر آب در حال جوش مقاومت کنند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی شکل پذیری و جوش پذیری خوبی دارند و همچنین چقرمگی عالی به ویژه در دماهای پایین یا برودتی دارند. گریدهای آستنیتی همچنین دارای تنش تسلیم کم و استحکام کششی نسبتاً بالایی هستند. آنها مقاومت در برابر خوردگی عالی و مقاومت کششی و خزشی عالی در دمای بالا دارند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی مواد خیلی محکمی نیستند.

معمولاً تنش 0.2 درصدی آنها در حدود 250 نیوتن بر میلی‌متر مربع و استحکام کششی بین 500 تا 600 نیوتن بر میلی‌متر مربع است که نشان می‌دهد این فولادها ظرفیت قابل‌توجهی برای سخت‌کاری دارند که کار را دشوارتر از فولادهای نرم می‌کند. با این حال، فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارای شکل پذیری بسیار خوبی با ازدیاد طول حدود 50 درصد در آزمایش های کششی هستند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی همچنین به دلیل لایه محافظ سطح در برابر اکسیداسیون در دمای بالا بسیار مقاوم هستند، اما گریدهای معمولی در دماهای بالا دارای استحکام پایینی هستند. فولادهای تثبیت شده با Ti و Nb، گریدهای 321 و 347، می‌توانند برای تولید پراکندگی ظریف TiC یا NbC که با نابجایی‌های ایجاد شده در طول خزش در تعامل است، عملیات حرارتی شوند. یکی از رایج ترین آلیاژهای مورد استفاده 25Cr20Ni با افزودن تیتانیوم یا نیوبیم است که دارای مقاومت خزشی خوبی در دماهای بالای 700 درجه سانتیگراد است.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی در طیف وسیعی از دما

از دماهای برودتی تا خزشی، انعطاف پذیر هستند. شکستگی شکننده را نشان نمی دهند. استحکام کششی آنها در دماهای پایین زیاد است. آنها را می توان با شکل دهی سرد تا سطوح بالایی از استحکام سخت کرد.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی نسبت به گریدهای فریتی در برابر اکسیداسیون حلقوی مقاومت کمتری دارند زیرا ضریب انبساط حرارتی بیشتر آنها باعث ریزش پوشش اکسید محافظ می شود. آنها می توانند ترک خوردگی تنشی (SCC) را در صورت استفاده در محیطی که مقاومت در برابر خوردگی کافی ندارند، تجربه کنند. حد تحمل خستگی فقط حدود 30 درصد استحکام کششی است (در مقابل 50 تا 60 درصد برای فولادهای زنگ نزن فریتی). این، همراه با کارآمدی انبساط حرارتی بالای آنها، آنها را به ویژه در برابر خستگی حرارتی مستعد می کند. با این حال، خطرات ناشی از این محدودیت ها را می توان با انجام اقدامات احتیاطی ویژه قابل اجتناب است.

ویژگی بارز فولادهای زنگ نزن آستنیتی این است که کروم و m

محتویات اولیبدن برای افزایش خواص خاص افزایش می یابد، معمولاً مقاومت در برابر خوردگی، نیکل یا سایر تثبیت کننده های آستنیتی باید اضافه شود تا ساختار آستنیتی حفظ شود.

خواص کششی در حالت آنیل شده به طور شگفت انگیزی با ترکیب ارتباط خوبی ندارد. استحکام تسلیم 0.2 درصد برای فولادهای زنگ نزن آستنیتی اعمال می شود.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی از نظر متالورژی مزایای زیادی دارند. خواص آنها شامل مقاومت در برابر خوردگی خوب تا عالی است. می توان آنها را سخت کرد. آنها را می توان به راحتی ماشین کاری کرد و تا تلورانس های محکم ساخت. سطح صافی دارند که به راحتی تمیز و استریل می شوند. آنها از دمای برودتی تا حرارت بالا مقاوم هستند.

نمرات فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولادهای زنگ نزن آستنیتی در سری 200 و 300 با 16% تا 30% کروم و 2% تا 20% نیکل برای افزایش کیفیت سطح، شکل‌پذیری، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش طبقه‌بندی می‌شوند. فولادهای زنگ نزن آستنیتی با عملیات حرارتی غیر قابل سخت شدن هستند. این فولادها به دلیل شکل پذیری عالی و مقاومت در برابر خوردگی، محبوب ترین گریدهای ضد زنگ تولید شده هستند. تمام فولادهای آستنیتی در شرایط آنیل شده غیر مغناطیسی هستند. بسته به ترکیب، برخی از آستنیتی ها در هنگام کار سرد تا حدودی مغناطیسی می شوند. آستنیتیکس برای تزئینات خودرو، ظروف آشپزی، تجهیزات غذا و نوشیدنی، تجهیزات پردازش و انواع کاربردهای صنعتی استفاده می شود.

مقاومت در برابر خوردگی در فولادهای زنگ نزن اساساً با محتوای کروم تعیین می شود. فولادهای زنگ نزن آستنیتی، به عنوان یک کلاس، دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند و آنهایی که دارای مولیبدن افزوده شده اند، مقاومت حفره ای را بهبود می بخشند. محتوای نیکل در فولادهای زنگ نزن آستنیتی به کاهش سرعت خوردگی به ویژه در محیط های اسیدی کمک می کند. گریدهای آستنیتی، با این حال، مستعد ترک خوردگی ناشی از تنش کلرید (SCC) هستند و برای خدماتی که تنش کششی و وجود کلرید را ترکیب می‌کنند، حتی در دماهای متوسط ​​توصیه نمی‌شوند. نمرات آستنیتی کربن بالاتر می تواند در معرض خوردگی بین دانه ای پس از قرار گرفتن در معرض دمای بالا، از جمله جوشکاری باشد. برای کاربردهایی که نیاز به جوشکاری دارند، عملیات حرارتی پس از جوش یا انتخاب گرید کم کربن یا تثبیت شده مانند نوع 304L، 316L و 321 توصیه می شود.

304 و 304L (درجه استاندارد):

تانک ها
مخازن و لوله های نگهداری مایعات خورنده
تجهیزات معدنی، شیمیایی، برودتی، مواد غذایی و آشامیدنی، و تجهیزات دارویی
کارد و چنگال
معماری
سینک ها
309 و 310 (گریدهای کروم و نیکل بالا):

اجزای کوره، کوره و مبدل کاتالیزوری
318 و 316L (نمرات محتوای مولی بالا):

مخازن نگهداری مواد شیمیایی، مخازن تحت فشار و لوله کشی
321 و 316Ti (نمرات “تثبیت شده”):

پس سوز
بخاری های فوق العاده
جبران کننده ها
دم انبساط
سری 200 (نمرات نیکل کم):

ماشین ظرفشویی و ماشین لباسشویی
کارد و چنگال و وسایل آشپزی
مخازن آب داخلی
معماری داخلی و غیر سازه ای
تجهیزات مواد غذایی و آشامیدنی
قطعات خودرو

ویژگی های فولاد زنگ نزن آستنیتی

فولادهای آستنیتی فولادهای ضد زنگ غیر مغناطیسی هستند که حاوی سطوح بالایی از کروم و نیکل و سطوح پایین کربن هستند. فولادهای آستنیتی که به دلیل شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی شناخته می شوند، پرکاربردترین گرید فولاد ضد زنگ هستند.

مشخصه های تعریف فولادهای فریتی دارای ساختار دانه ای مکعبی بدنه (BCC) هستند، اما محدوده آستنیتی فولادهای زنگ نزن با ساختار کریستالی مکعبی (FCC) آنها که یک اتم در هر گوشه مکعب و یک اتم در هر گوشه مکعب دارد تعریف می شود. وسط هر صورت این ساختار دانه زمانی شکل می گیرد که مقدار کافی نیکل به آلیاژ اضافه شود – 8 تا 10 درصد در یک آلیاژ استاندارد 18 درصد کروم.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی علاوه بر غیر مغناطیسی بودن

قابل عملیات حرارتی نیستند. با این حال، آنها را می توان برای بهبود سختی، استحکام و مقاومت در برابر استرس به صورت سرد کار کرد. محلولی که تا دمای 1045 درجه سانتیگراد حرارت داده می شود و به دنبال آن خاموش شدن یا خنک شدن سریع، وضعیت اولیه آلیاژ را بازیابی می کند، از جمله حذف جداسازی آلیاژ و بازیابی شکل پذیری پس از کار سرد.

فولادهای آستنیتی مبتنی بر نیکل به عنوان سری 300 طبقه بندی می شوند. رایج ترین آنها گرید 304 است که معمولاً حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است.

هشت درصد حداقل مقدار نیکلی است که می توان به فولاد ضد زنگ حاوی 18 درصد کروم اضافه کرد تا به طور کامل تمام فریت را به آستنیت تبدیل کند. همچنین می توان مولیبدن را به سطح حدود 2 درصد برای درجه 316 اضافه کرد تا مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد.

اگرچه نیکل عنصر آلیاژی است که بیشتر برای تولید فولادهای آستنیتی استفاده می شود، نیتروژن امکان دیگری را ارائه می دهد. فولادهای زنگ نزن با مقدار نیکل کم و نیتروژن بالا به عنوان سری 200 طبقه بندی می شوند. با این حال، از آنجایی که این گاز است، فقط مقادیر محدودی از نیتروژن را می توان قبل از ایجاد اثرات مضر، از جمله تشکیل نیتریدها و تخلخل گاز که آلیاژ را ضعیف می کند، اضافه کرد.

افزودنی

n از منگنز، همچنین یک آستنیت تشکیل دهنده، همراه با گنجاندن نیتروژن اجازه می دهد تا مقادیر بیشتری از گاز اضافه شود. در نتیجه، این دو عنصر به همراه مس – که دارای خواص آستنیت سازی نیز می باشد – اغلب برای جایگزینی نیکل در فولادهای زنگ نزن سری 200 استفاده می شوند.

سری 200 – همچنین به عنوان فولادهای ضد زنگ کروم منگنز (CrMn) شناخته می شود – در دهه های 1940 و 1950 زمانی که نیکل کمبود داشت و قیمت ها بالا بود، توسعه یافتند. در حال حاضر به عنوان یک جایگزین مقرون به صرفه برای فولادهای زنگ نزن سری 300 در نظر گرفته می شود که می تواند مزایای بیشتری از استحکام تسلیم بهبود یافته ارائه دهد.

گریدهای مستقیم فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارای حداکثر محتوای کربن 0.08 درصد هستند. گریدهای کم کربن یا گریدهای “L” حاوی حداکثر محتوای کربن 0.03 درصد هستند تا از بارش کاربید جلوگیری شود.

فولادهای آستنیتی در شرایط آنیل شده غیر مغناطیسی هستند

اگرچه ممکن است در هنگام کار سرد کمی مغناطیسی شوند. شکل پذیری و جوش پذیری خوبی دارند و همچنین چقرمگی عالی به ویژه در دماهای پایین یا برودتی دارند. گریدهای آستنیتی همچنین دارای تنش تسلیم کم و استحکام کششی نسبتاً بالایی هستند.

در حالی که فولادهای آستنیتی گرانتر از فولادهای زنگ نزن فریتی هستند، معمولا دوام بیشتری دارند و در برابر خوردگی مقاوم هستند.

نیکل که ساختار آستنیتی این فولادها را تثبیت می کند، استفاده گسترده از آنها را محدود می کند زیرا نیکل هزینه های این فولادهای ضد زنگ را افزایش می دهد.