فولادهای ضد زنگ آستنیتی به سه گروه تقسیم بندی می شوند:
- گروهی که در حالت طبیعی، ترکیب آنها ناپایدار است؛ مثل استیل ۲۰۱، ۲۰۲، ۲۰۵، ۳۰۱، ۳۰۲، ۳۰۳، ۳۰۴، ۳۰۵، ۳۰۸، ۳۰۹، ۳۱۰، ۳۱۶، ۳۲۹، ۳۳۰ و ۳۸۴
- گروهی که ترکیب آنها ثابت است؛ مثل ۳۲۱، ۳۴۷ و ۳۴۸
- گروهی که مقدار کربن آنها خیلی کم است؛ مثل ۳۰۴L ،۳۱۶L و 317L
جهت دریافت اطلاعات درباره خدمات ریختهگری و سایر خدمات متالکست در حوزه متالورژی، میتوانید با شماره ۵۵۹۰ ۹۱۰۳ ۰۲۱ تماس حاصل فرمائید و با کارشناسان ما مشورت کنید. همچنین برای کسب اطلاع از قیمت خدمات ریختهگری، میتوانید به صفحه کارگاه ریخته گری فولاد سر بزنید.
ارتباط با کارشناسان متالکست
جهت ارتباط با کارشناسان متالکست برای دریافت مشاوره رایگان، ثبت سفارش قطعه یا استعلام قیمت ریختهگری انواع آلیاژها، فقط کافیست فرم زیر را پر کنید. کارشناسان ما به سرعت با شما تماس خواهند گرفت.
روش های عملیات حرارتی فولاد زنگ نزن آستنیتی (پیشنهادی)
حدود ۳۰نوع فولاد زنگ نزن آستنیتی که در جدول ۱ آمدهاند، تنها با فرایند سردکاری سخت می شوند. بنابراین تنها سه فرایند زیر را، بهععنوان روش های عملیات حرارتی فولاد زنگ نزن آستنیتی در نظر میگیرند:
- آنیل کامل
- تنشگیری
- نیتروره
بدون درنظرگرفتن نوع عملیات حرارتی به دلیل انبساط حرارتی بالای فولاد ضد زنگ آستنیتی، بارگیری آنها در کوره باید با دقت کافی انجام شود. انبساط حرارتی فولادهای ضد زنگ ۵۰درصد بیشتر از فولادهای کربنی ساده و آلیاژی است؛ بنابراین فاصله بین قطعات باید برای انبساط کافی باشد. تجمع و انباشتگی قطعات نیز باید به گونهای باشد که قطعات در دمای بالا تغییر شکل ندهند.
| گرید فولاد AISI | گرید فولاد UNS | دمای آنیل (۰C) |
| ۲۰۱ | S20100 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۲۰۲ | S20200 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۲۰۵ | S20500 | ۱۰۶۵ |
| ۳۰۱ | S30100 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۰۲ | S30200 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| B302 | S30215 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۰۳ | S30300 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| Se303 | S30323 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۰۴ | S30400 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| L304 | S30403 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| N304 | S30451 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۰۵ | S30500 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۰۸ | S30800 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۰۹ | S30900 | ۱۱۲۰ – ۱۰۴۰ |
| S309 | S30908 | ۱۱۲۰ – ۱۰۴۰ |
| ۳۱۰ | S31000 | ۱۱۵۰ – ۱۰۴۰ |
| S310 | S31008 | ۱۱۵۰ – ۱۰۴۰ |
| ۳۱۴ | S31400 | ۱۱۵۰ |
| ۳۱۶ | S31600 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| L316 | S31603 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| F316 | S31620 | ۱۰۹۵ |
| N316 | S31651 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۱۷ | S31700 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| L317 | S31703 | ۱۰۹۵ – ۱۰۴۰ |
| ۳۲۱ | S32100 | ۱۱۲۰ – ۹۵۵ |
| ۳۲۹ | S32900 | ۹۸۰ – ۹۵۵ |
| ۳۳۰ | N08330 | ۱۱۷۵ – ۱۰۶۵ |
| ۳۴۷ | S34700 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۴۸ | S34800 | ۱۱۲۰ – ۱۰۱۰ |
| ۳۸۴ | S38400 | ۱۱۵۰ – ۱۰۴۰ |
برای آشنایی با انواع روشهای عملیات حرارتی فولاد، مقاله عملیات حرارتی فولاد را نیز مطالعه کنید.
آنیل فولاد ضد زنگ آستنیتی ناپایدار
فولاد آستنتیتی ضدزنگ سری ۲۰۰، تعدادی از استیلهای سری ۳۰۰ از ۳۰۱ تا ۳۱۷ و همچنین ۳۲۹ و ۳۲۰ و ۳۸۴ جزو استیلهای ناپایدار هستند. این استیلها را بهمنظور افزایش مقاومت به خوردگی و برگرداندن شکلپذیری و نرمی، پس از کار سرد آنیل میکنند. کاربیدها که مقاومت به خوردگی بین دانه ای را کم میکنند، در حین پروسه آنیل در شبکه حل میشوند. دماهای آنیل که با ترکیب فولاد تغییر میکنند، در جدول ۱ (بالای همین پاراگراف) آورده شده است.
از آنجا که کاربیدها در دمای بین ۴۲۵ الی ۹۰۰درجه سانتیگراد رسوب میکنند، لذا دمای آنیل باید به اندازه کافی بالاتر از این حد باشد. از طرفی قبل از سردکردن قطعه باید همه کاربیدها حل شده باشند. چون کاربید کروم آهسته حل میشود، بنابراین باید دمایی را انتخاب کرد که هم کاربیدهای کروم حل شوند و هم رشد دانه ها کم باشد. این دما در حدود ۱۰۹۵درجه سانتیگراد است.
سرعت سردکردن قطعه از دمای آنیل باید سریع باشد، بهطوریکه در بیشتر از سه دقیقه دمای آن از ۸۷۰ به ۴۲۵درجه سانتیگراد برسد. البته سرعت سردکردن باید به گونهای باشد که قطعه دچار اعوجاج نشود. اگر اعوجاج قطعه مطرح نباشد، میتوانیم آن را در آب سرد کنیم که در این صورت کاربیدهای حلشده بصورت محلول باقی میمانند. چون کاربیدهای استیل ۳۰۹ و ۳۱۰ خیلی زود رسوب میکنند، بنابراین این استیلها را در آب سرد میکنند. اما اگر اعوجاج مهم باشد و بخواهند قطعه را سریع سرد کنند، آن را در هوای جریان دار سرد می کنند. در قطعات نازک، این گونه سرد کردن هم باعث اعوجاج قطعه میشود، پس بهتر است آنها را در هوای ساکن سرد کنند. اگر سرعت سردکردن در هوای ساکن مانع رسوب کاربیدها نشود، بیشترین مقاومت به خوردگی در قطعه به دست نمیآید. راهحل این مشکل استفاده از استیل های پایدار است.
آنیل فولاد ضد زنگ آستنیتی پایدار
استیل های ۳۲۱، ۳۴۷ و ۳۴۸ شامل تیتانیوم یا کلومبیوم و تانتالم هستند. این عناصر از رسوب بیندانهای کاربیدهای کروم جلوگیری میکنند و تاثیر بسیار مطلوبی در مقاومت به خوردگی استیلها دارند. آنیل این نوع استیلها بخاطر تنشگیری، افزایش نرمی و شکلپذیری و پایداری بیشتر است. برای رسیدن به حداکثر نرمی و شکلپذیری، فولادهای زنگ نزن پایدار را در دماهای ذکر شده در جدول۱ آنیل میکنند. برخلاف فولادهای زنگ نزن ناپایدار، برای محافظت از خوردگی بیندانهای در استیلهای پایدار، نیازی نیست که آنها را در آب سریع سرد کنند و معمولاً سردکردن در هوا کافی است، اما مقاطع ضخیم تر از۴/۶میلیمتر را میتوان در روغن یا آب هم سرد کرد.
وقتی که در استیل ۳۲۱ مقاومت به خوردگی مورد نظر است، آن را تا مدت ۵ ساعت در دمای ۸۴۵ الی ۹۰۰درجه سانتیگراد نگه میدارند. البته زمان نگهداری به ضخامت قطعه بستگی دارد. اگر لازم باشد قطعه را پس از آن در دمای ۷۰۵درجه سانتیگراد (بدون نگرانی از رسوب کاربید) تنشگیری میکنند. این نوع عملیات نیز گاهی برای فولادهای ضد زنگ ۳۴۷ و ۳۴۸ هم استفاده میشود.
دمای ریختهگری، مدلسازی قطعه حین ریختهگری و طراحی درست سیستم، مهمترین نکاتی هستند که در ریختهگری فولاد باید رعایت شوند. پیشنهاد ما این است که برای آشنایی بیشتر با روشهای ریختهگری فولاد، دمای مناسب آن و همچنین عیوب رایج حین ریختهگری، مقاله ریخته گری فولاد را بخوانید.
آنیل فولاد ضد زنگ آستنیتی کم کربن
فولاد ضد زنگ آستنیتی L304 (با کربن خیلی کم)، L316 و L317 از نظر رسوب کاربیدهای کروم در بین فولادهای زنگ نزن پایدار و ناپایدار قرار دارند. در این استیلها، مقدار کربن به اندازه ای کم است (حداکثر ۰/۰۳) که مانع از رسوب کاربید در بین دانهها میشود. بنابراین بدون اینکه نگران خوردگی بین دانه ای استیلها باشند، میتوانند این فولادها را تا دو ساعت در منطقه حساس ۴۲۵ الی ۸۱۵درجه نگه دارند و سپس آن را در اتمسفر طبیعی به آرامی سرد کنند. این ویژگی در جوشکاری و برش شعله و هر فرآیند کار گرم دیگری که بر روی فولادها انجام میشود، تاثیر زیادی دارد.
یکی از دلایل تند سرمایی استیلهای ناپایدار، وجود کربن باقیمانده در محلول جامد است؛ بنابراین در فولادهای کم کربن نیازی به این کار نیست. باید توجه کرد که فولادهای زنگ نزن کم کربن برای کار در دمای بالا و زمان طولانی مناسب نیستند؛ چرا که این استیلها در برابر تشکیل کاربید و در نتیجه خوردگی، ایمنی کامل ندارند.
همانطور که در این مطلب خواندید، گروههای مختلف فولاد ضد زنگ خواص متفاوتی دارند. پیشنهاد میکنیم برای آشنایی بیشتر با انواع فولاد ضدزنگ و خواص هرکدام از آنها، مقاله دیگر ما را با عنوان فولاد ضد زنگ نیز بخوانید.
تنش گیری فولاد ضد زنگ آستنیتی
تند سرمایی از دمای آنیل در زمان ۳ دقیقه، عملیات حرارتی قوی و موثر بر روی این نوع فولادهاست. اگر سرد کردن یکنواخت نبوده یا قطعه متقارن نباشد، این نوع عملیات ممکن است تنشهای جدیدی را در قطعه به وجود آورد و اعوجاج قطعه را بیشتر کند. بنابراین از هر روشی که قطعه را سرد میکنیم (هوا، دوش آب یا غوطهورسازی در آب) باید سرعت سرد کردن تا حد امکان یکنواخت باشد.
تنش گیری قطعه تند سرمایی آنیل شده میتواند با نگهداشتن آن در دمای ۲۳۰ الی ۴۰۰درجه سانتیگراد در زمان زیاد (چند ساعت) انجام بگیرد. این پروسه تاثیری در مقاومت خوردگی و خواص ماشینکاری قطعه ندارد. اگرچه این نوع عملیات بیشتر برای فولادهای زنگ نزن آستنیتی ناپایدار استفاده میشود، اما میتوان آن را برای فولادهای آستنیتی نیز به کار برد. دلیل کاربرد این عملیات برای فولادهای ناپایدار آن است که عملیات تند سرمایی قوی و موثری بر روی این نوع فولادها صورت میگیرد.
نیتروره کردن فولاد ضد زنگ آستنیتی
نیتروره گازی را می توان بر روی فولادهای زنگ نزن آستنیتی انجام داد. آمونیاک تاثیری در جدایش ترک های قطعه ندارد. فقط فولادهای پایدار و فولادهای کم کربن را نیتروره میکنند و بنابر دلایلی که قبلاً گفتیم، دمای بالای ۵۴۰درجه سانتیگراد در نیتروره نیز منطقه حساس است.
ضخامت نیتروره سطحی در فولادهای آستنیتی خیلی نازک است (در حدود ۰/۱۲۷ میلیمتر)؛ بنابراین عملیات پرداخت نهایی را بر روی چنین قطعاتی انجام نمیدهند. از طرفی نیتروره کردن مقاومت خوردگی فولاد را در خیلی از محیط ها ضعیف میکند، بنابراین فولادهای ضد زنگ آستنیتی را در موارد خیلی خاص نیتروره میکنند. مثلاً جایی که بخواهند قطعه غیر مغناطیسی باشد یا مقاومت سایشی سطح مهم باشد.
فورجینگ (آهنگری) فولاد ضد زنگ آستنیتی
فولادهای ضد زنگ آستنیتی استحکام حرارتی بالایی دارند؛ بنابراین فورجینگ آنها نسبت به فولادهای ساده کربنی و آلیاژها خیلی مشکلتر است. این فولادها تغییر فاز نمیدهند، بنابراین بیشتر آنها را میتوان در دمای بالاتر از ۹۲۵درجه سانتیگراد فورج کرد. استثناء این گروه، استیلهای نوع ۳۰۹، ۳۱۰ و ۳۱۴ هستند که حتماً باید در دمای بالاتر از ۱۰۹۵ فورج شوند. علت این استثناء آن است که این استیل ها در دمای زیر ۱۰۹۵ مستعد تشکیل فریت دلتا هستند و این فاز قابلیت آهنگری را کم میکند. در آهنگری فولادهای ضد زنگ آستنیتی، دمای پرداخت نهایی اهمیت بسزایی دارد. این دما ترجیحاً باید بالاتر از ۹۲۵درجه سانتیگراد باشد و هیچ وقت کمتر از ۸۷۰درجه نباشد.
همه فولادهای ضد زنگ آستنیتی پایدار به جزء ۳۲۱، ۳۴۱ و ۳۴۸ و همه فولادهای ضد زنگ آستنیتی کم کربن در صورت امکان باید از دمای۸۷۰درجه سانتیگراد در کمتر از سه دقیقه تند سرمایی شوند و این کار باید در مایع انجام شود. سرعت سرد کردن در فولادهای زنگ نزن پایدار و کم کربن حساسیت کمتری دارد. فولادهای پرآلیاژ مانند ۳۰۹، ۳۱۰ و ۳۱۴ از نظر دمای پرداخت نهایی حساسیت بیشتری دارند، چرا که مستعد ترک گرم و تشکیل فاز سیگما هستند.
ثبت سفارش ریختهگری و عملیات حرارتی فولاد
تیم مهندسی تولید محتوای متالکست سعی میکند موضوعات و مطالبی را آماده و منتشر کند که برای گروه وسیعی از مهندسان، صنعتگران و حتی دانشجویان قابل استفاده و مطالعه باشند. این مطالب حاصل تحقیق و تجربه عملی در صنعت متالورژی و ریختهگری است. دیدگاه و نظرات شما میتواند این آگاهی را برای ما ایجاد کند که شما به دنبال چه نوع مطالب فنی و مهندسی هستید تا بتوانیم بطور هدفمندتر و درستتر در این مسیر گام برداریم.
کارگاههای ریختهگری میتوانند در صورت تمایل به همکاری، اطلاعات تماس خود را برای ما ارسال کنند. ما به زودی با شما تماس میگیریم و پس از بررسی سوابق و نمونه قطعات تولیدی، تجهیزات و امکانات و دیگر موارد، شرایطی را فراهم میکنیم تا بتوانید سفارشات ریختهگری و پروژه های متنوعی را در کارگاه خود انجام دهید.
سوالات متداول
اگر سردکردن قطعه فولاد ضدزنگ آستنیتی در تنشگیری یکنواخت نباشد، چه اتفاقی میافتد؟
اگر قطعه نامتقارن باشد یا سردکردن بهصورت یکنواختی انجام نشود، تنشهای جدیدی در قطعه ایجاد شده و اعوجاج آن بیشتر میشود.
کاربرد تیروره کردن فولاد ضدزنگ آستنیتی چیست؟
این عملیات باعث تضعیف مقاومت خوردگی فولاد میشود؛ به همین دلیل از آن فقط در موارد خیلی خاصی، مثل جایی که بخواهند قطعه غیرمغناطیسی باشد یا مقاومت سایشی سطح مهم باشد، استفاده میکنند.
دمای مناسب فورجینگ استیلهای نوع ۳۰۹، ۳۱۰ و ۳۱۴ چیست؟
این استیلها در دمای زیر ۱۰۹۵درجه سانتیگراد، مستعد تشکیل فریت دلتا هستند که قابلیت آهنگری را کاهش میدهد؛ بنابراین این گروه باید در دمای بالای ۱۰۹۵درجه فورج شوند.
