فولاد هاي مقاوم حرارتي :
امروزه فولادها در شرايط متغير و گسترده اي ؛ شامل محيط هايي با دماي بالا و خورنده تحت شرايط تنش استاتيكي و ديناميكي بكار مي روند. از قبيل دريچه هاي موتور هواپيما ، حامل هاي كوره ، رتورت ها ، واحدهاي كراكينگ نفت و توربين هاي گازي . سه مشخصه براي فلزاتي كه در دماي بالا به كار مي روند ؛ مورد نياز است :
1- مقاومت به اكسيداسيون و پوسته شدن
2- حفظ استحكام در دماي كاري
3- پايداري ساختار ؛ با توجه به رسوب كاربيدها ، كروي شدن ، كاربيدهاي سيگما، تردي بازپخت
ديگر ويژگي ها نيز ممكن است در كاربرد مهم باشند ؛ همچون مقاومت ويژه و ضريب حرارتي براي اهداف الكتريكي ، ضريب انبساط براي واحدهاي ساختماني و مقاومت به نفوذ در اثر پديده سوختن در بعضي كاربردهاي كوره اي . در مورد فولادهاي توربين هاي گازي مشخصات ديگري نيز مطرح مي شود ، ظرفيت ميرايي داخلي و استحكام خستگي ، حساسيت به فاق و استحكام ضربه اي ( سرد و گرم ) ، مشخصه جوشكاري و ماشينكاري ، بويژه در رتورهاي بزرگ كه بايد با حداقل مقاطع جوشكاري شده ساخته شوند .
پوسته اكسيدي كه بر روي آهن شكل مي گيرد متخلخل بوده و چسبنده نيست، اما اين پوسته در اثر اضافه كردن عناصر ويژه اي به فولاد ، چسبنده و محافظ مي شود . اين عناصر كرم ، سيليسيم و آلومينيوم هستند و آنها بوسيله ميل تركيبي زياد با اكسيژن توصيف مي شوند ؛ اما واكنش بوسطه شكل گيري فيلم اكسيدي خنثي به سرعت متوقف مي شود. مقاومت به اكسيداسيون فولاد نرم بوسيله شكل گيري آلياژ آهن - آلومينيوم در سطح ، به مقدار زيادي بهبود مي يابد. اين عمل به وسيله حرارت دادن در 0C 1000 و تماس با پودر آلومينيوم (calorising ) يا اسپري حرارتي انجام مي شود.
بهبود مقاومت خزشي نيز بوسيله روش هاي زير بدست مي آيد :
- بالا بردن دماي نرم شدن بوسيله انحلال عناصر آلياژي
- استفاده معقول از رسوب سختي در دماي كاري ، بدون پديده فراپيري . سختي فاز ثانويه شديدا وابسته به درجه و يكنواختي ، پراكندگي بدست آمده است و ضريب خزش وابسته به دامنه فاصله اجزا است .
- كنترل درجه كارسختي در بازه دمايي مناسب كه اغلب اندازه خزشي اوليه را كاهش مي دهد.
- تغييرات در پروسه توليد ، اكسيژن زدايي و ذرات درون مرزهاي كريستالي نيز مي توانند روي خواص خزشي تاثير گذار باشند.
- ذوب در خلا مزايايي دارد كه در روش هاي معمول نمي توان به آنها دست يافت .
خواص مكانيكي نيز بوسيله اضافه كردن عناصر گوناگون بهبود بخشيده مي شود ؛ كبالت ، تنگستن و موليبدن باعث استقامت فولاد در برابر عمل تمپر كردن مي شود. فولادهاي آستنيتي آلياژي هيچ تغييري ندارندو بنابراين بوسيله سرد كردن در هوا سخت نمي شوند . اما مقاومت به سايش آنها خوب نيست . مقدار كافي از عناصر آلياژي همچون سيلسيم و كرم خط Ac را بالا مي برد. فولاد با درصد بالاي نيكل نبايد در دماي بالا در تماس با دي اكسيد گوگرد و يا ديگر تركيبات گوگردي قرار گيرد ؛ چون فيلم هاي كريستالي سولفيد نيكل شكل مي گيرد.
در فولادهايي با كرم بالا كاربيدها به هم پيوسته و بزرگ مي شوند، كه اين منجر به كم كردن مسدود شدن رشد دانه هاي فريت در دماي بالاي 0C 700 مي شود. رشد بيش از اندازه دانه ها باعث كم شدن تافنس مي شود. همچنين رشد دانه در بالاي 0C 1000 در فولاد هاي آستنيتي اتفاق مي افتد، اما هيچ مشكلي بوجود نمي آيد . چون آنها حتي در شرايط دانه هاي درشت چقرمه و داكتيل باقي مي مانند. هنگام گرم كردن در بازه 0C 500- 900 فولادهاي آستنيته ، كاربيدها در طول مرزهاي آستنيت رسوب نمي كنند و بعلت اينكه ترك هاي درون بلوري احتمالا افزايش مي يابند اگر فولاد تحت تنش پيوسته در شرايط كششي در اين رنج دمايي قرار گيرد. فولادهاي فرتيك و آستنيتيك در تركيب ويژهاي بوسيله شكل گيري فاز سيگما ترد مي شوند.
منبع :
http://www.key-to-steel.com/default.aspx?ID=CheckArticle&NM=13
امروزه فولادها در شرايط متغير و گسترده اي ؛ شامل محيط هايي با دماي بالا و خورنده تحت شرايط تنش استاتيكي و ديناميكي بكار مي روند. از قبيل دريچه هاي موتور هواپيما ، حامل هاي كوره ، رتورت ها ، واحدهاي كراكينگ نفت و توربين هاي گازي . سه مشخصه براي فلزاتي كه در دماي بالا به كار مي روند ؛ مورد نياز است :
1- مقاومت به اكسيداسيون و پوسته شدن
2- حفظ استحكام در دماي كاري
3- پايداري ساختار ؛ با توجه به رسوب كاربيدها ، كروي شدن ، كاربيدهاي سيگما، تردي بازپخت
ديگر ويژگي ها نيز ممكن است در كاربرد مهم باشند ؛ همچون مقاومت ويژه و ضريب حرارتي براي اهداف الكتريكي ، ضريب انبساط براي واحدهاي ساختماني و مقاومت به نفوذ در اثر پديده سوختن در بعضي كاربردهاي كوره اي . در مورد فولادهاي توربين هاي گازي مشخصات ديگري نيز مطرح مي شود ، ظرفيت ميرايي داخلي و استحكام خستگي ، حساسيت به فاق و استحكام ضربه اي ( سرد و گرم ) ، مشخصه جوشكاري و ماشينكاري ، بويژه در رتورهاي بزرگ كه بايد با حداقل مقاطع جوشكاري شده ساخته شوند .
پوسته اكسيدي كه بر روي آهن شكل مي گيرد متخلخل بوده و چسبنده نيست، اما اين پوسته در اثر اضافه كردن عناصر ويژه اي به فولاد ، چسبنده و محافظ مي شود . اين عناصر كرم ، سيليسيم و آلومينيوم هستند و آنها بوسيله ميل تركيبي زياد با اكسيژن توصيف مي شوند ؛ اما واكنش بوسطه شكل گيري فيلم اكسيدي خنثي به سرعت متوقف مي شود. مقاومت به اكسيداسيون فولاد نرم بوسيله شكل گيري آلياژ آهن - آلومينيوم در سطح ، به مقدار زيادي بهبود مي يابد. اين عمل به وسيله حرارت دادن در 0C 1000 و تماس با پودر آلومينيوم (calorising ) يا اسپري حرارتي انجام مي شود.
بهبود مقاومت خزشي نيز بوسيله روش هاي زير بدست مي آيد :
- بالا بردن دماي نرم شدن بوسيله انحلال عناصر آلياژي
- استفاده معقول از رسوب سختي در دماي كاري ، بدون پديده فراپيري . سختي فاز ثانويه شديدا وابسته به درجه و يكنواختي ، پراكندگي بدست آمده است و ضريب خزش وابسته به دامنه فاصله اجزا است .
- كنترل درجه كارسختي در بازه دمايي مناسب كه اغلب اندازه خزشي اوليه را كاهش مي دهد.
- تغييرات در پروسه توليد ، اكسيژن زدايي و ذرات درون مرزهاي كريستالي نيز مي توانند روي خواص خزشي تاثير گذار باشند.
- ذوب در خلا مزايايي دارد كه در روش هاي معمول نمي توان به آنها دست يافت .
خواص مكانيكي نيز بوسيله اضافه كردن عناصر گوناگون بهبود بخشيده مي شود ؛ كبالت ، تنگستن و موليبدن باعث استقامت فولاد در برابر عمل تمپر كردن مي شود. فولادهاي آستنيتي آلياژي هيچ تغييري ندارندو بنابراين بوسيله سرد كردن در هوا سخت نمي شوند . اما مقاومت به سايش آنها خوب نيست . مقدار كافي از عناصر آلياژي همچون سيلسيم و كرم خط Ac را بالا مي برد. فولاد با درصد بالاي نيكل نبايد در دماي بالا در تماس با دي اكسيد گوگرد و يا ديگر تركيبات گوگردي قرار گيرد ؛ چون فيلم هاي كريستالي سولفيد نيكل شكل مي گيرد.
در فولادهايي با كرم بالا كاربيدها به هم پيوسته و بزرگ مي شوند، كه اين منجر به كم كردن مسدود شدن رشد دانه هاي فريت در دماي بالاي 0C 700 مي شود. رشد بيش از اندازه دانه ها باعث كم شدن تافنس مي شود. همچنين رشد دانه در بالاي 0C 1000 در فولاد هاي آستنيتي اتفاق مي افتد، اما هيچ مشكلي بوجود نمي آيد . چون آنها حتي در شرايط دانه هاي درشت چقرمه و داكتيل باقي مي مانند. هنگام گرم كردن در بازه 0C 500- 900 فولادهاي آستنيته ، كاربيدها در طول مرزهاي آستنيت رسوب نمي كنند و بعلت اينكه ترك هاي درون بلوري احتمالا افزايش مي يابند اگر فولاد تحت تنش پيوسته در شرايط كششي در اين رنج دمايي قرار گيرد. فولادهاي فرتيك و آستنيتيك در تركيب ويژهاي بوسيله شكل گيري فاز سيگما ترد مي شوند.
منبع :
http://www.key-to-steel.com/default.aspx?ID=CheckArticle&NM=13
