تبلیغات
وبلاگ تخصصی مهندسی متالوژی - فولادهای ماریجینگ ( 18 % Ni)
فولادهای ماریجینگ ( 18 % Ni) | مقاله ,

فولادهای ماریجینگ ( 18 % Ni)

            یكی از نیازهای اساسی صنایع پیشرفته احتیاج به موادی با قابلیت اطمینان بالا از استحكام و تافنس شكست می باشد . در این راستا محققان زیادی فولادهای استحكام بالای مختلفی را گسترش داده اند ؛ كه در این میان تنها فولادهای ماریجینگ توانسته اند به هر دو نیاز صنایع پیشرفته پاسخ گویند . مهمترین كاربرد این فولاد ها در صنایع نظامی ، هوافضا ، اجزاء الكترومكانیكی و ... است.

            این فولادها كه تعلق به خانواده آلیاژهای پایه آهن دارند . ابتدا تحت پروسه استحاله مارتنزیت قرار می گیرند  و سپس به وسیله پیری یا رسوب سختی دنبال می شوند . كه كلمه Maraging از دو كلمه Martensite  و  Aging  گرفته شده است .

                         فولادهای ماریجینگ دارای 18 % Ni به دو كلاس گسترده تقسیم می شوند. كه بستگی به عناصر تقویت كننده در آنالیز شیمیایی آنها دارد . فولاد ماریجینگ اورجینال در اوایل 1960 معرفی شد ، كه كبالت به عنوان عنصر تقویت كننده و استحكام بخش ( 7-12% ) در فولاد ماریجینگ 18 % Ni بكار برده می شد .

 
نوشته شده توسط علیرضا م در جمعه ۰۶ مرداد ۱۳۸۵ و ساعت 08:55

فولادهای ماریجینگ ( 18 % Ni)

            یكی از نیازهای اساسی صنایع پیشرفته احتیاج به موادی با قابلیت اطمینان بالا از استحكام و تافنس شكست می باشد . در این راستا محققان زیادی فولادهای استحكام بالای مختلفی را گسترش داده اند ؛ كه در این میان تنها فولادهای ماریجینگ توانسته اند به هر دو نیاز صنایع پیشرفته پاسخ گویند . مهمترین كاربرد این فولاد ها در صنایع نظامی ، هوافضا ، اجزاء الكترومكانیكی و ... است.

            این فولادها كه تعلق به خانواده آلیاژهای پایه آهن دارند . ابتدا تحت پروسه استحاله مارتنزیت قرار می گیرند  و سپس به وسیله پیری یا رسوب سختی دنبال می شوند . كه كلمه Maraging از دو كلمه Martensite  و  Aging  گرفته شده است .

             فولادهای ماریجینگ دارای 18 % Ni به دو كلاس گسترده تقسیم می شوند. كه بستگی به عناصر تقویت كننده در آنالیز شیمیایی آنها دارد . فولاد ماریجینگ اورجینال در اوایل 1960 معرفی شد ، كه كبالت به عنوان عنصر تقویت كننده و استحكام بخش ( 7-12% ) در فولاد ماریجینگ 18 % Ni بكار برده می شد . در اوایل دهه 70 كار بر روی این فولادها كمرنگ شد . كه دلیل آن افزایش قیمت كبالت بود كه منجر به نوع جدیدی از فولادهای ماریجینگ شد ، این دسته تیتانیوم را به عنوان عامل اصلی تقویت كننده به همراه داشتند. درجه تقویت كبالت یا "  C-type 18 Ni Maraging " به وسیله حرف " C  " در شناسائی این كلاس انتخاب می شود ؛ همچنین درجه استحكام تیتانیوم یا " T-type 18 Ni Maraging " را با حرف " T " نشان می دهند.

            این دو نوع فولاد با توجه به میزان استحكام آنها به 200 ، 250، 300، 350  درجه پیری طبقه بندی می شوند و به طور C-200 و T-200 آنها را نمایش می دهند . استحكام دهی به وسیله رسوب دهی آسان اجزاء فلزی در حین عملیات پیر سازی صورت می گیرد . كه این رسوب سختی به واسطه عناصر آلیاژی همچون Co , Mo , Ti در مارتنزیت Fe-Ni با كربن بسیار كم 0.03% یا كمتر صورت می گیرد.

فولاد های ماریجینگ در شرایط آنیل محلول سازی تهیه می شوند پس دارای چقرمگی و نرمی نسبی ( 28 - 32 RC ) هستند . پس به سهولت شكل می گیرند و ماشین می شوند . خواص كامل آنها از طریق پیرسازی مارتنزیت بدست می آید .

خصوصیات فولادهای ماریجینگ :  

الف ) خواص مكانیكی عالی :

1-استحكام نهایی و استحكام تسلیم بالا

2-تافنس ، داكتیلیتی و مقاومت به ضربه بالا در مقایسه با فولاد كوئنچ و تمپر شده با استحكام مشابه

3-استحكام خستگی زیاد

4-استحكام فشاری بالا

5-سختی و مقاومت به سایش كافی برای بعضی از ابزار های كاربردی

ب) خصوصیات عملیات حرارتی :

1-دمای مورد نیاز برای كوره پایین است

2-رسوب سختی و عملیات حرارتی پیری

3-انقباض یكنواخت و قابل پیش بینی در طول عملیات حرارتی

4-حداقل اعوجاج در طول عملیات حرارتی

5-سخت شدن بدون كوئنچ كردن

6-درصد پایین كربن ، كه جلوگیری از مشكل دكربوره شدن می كند.

ج) كارپذیری عالی

1-ماشینكاری آسان

2-مقاومت بالا در برابر انتشار ترك

3-شكل پذیری آسان در حالت سرد ، گرم  و داغ

4-قابلیت جوشكاری خوب به خاطر درصد پایین كربن

5-مقاومت به خوردگی خوب كه نرخ خوردگی آن در حدود نصف فولادهای كوئنچ و تمپر شده است

این فاكتورها نشان می دهد كه فولادهای ماریجینگ در كاربردهایی مثل شفت ها و اجزایی كه تحت خستگی ضربه ای همچون كلاچ ها و چكش ها بهترین استفاده را دارد.

تولید و فرآوری فولادهای ماریجینگ

روش متداول برای تولید فولادهای ماریجینگ  به ترتیب زیر است :

1-ذوب و ریخته گری

2-همگن سازی

3-آهنگری و نورد گرم

4-آنیل معمولی

5-پیر سازی

            در فولادهای ماریجینگ رسیدن به استحكام و تافنس بالا مستلزم كنترل دقیق ریزساختار می باشد. از طرف دیگر چون آخال های موجود در زمینه این نوع فولادها تاثیر منفی شدیدی بر روی تافنس شكست دارند. باید تركیب ، ابعاد و توزیع آخال ها كنترل گردد. در این نوع فولادها به علت زیاد بودن عناصر آلیاژی جدایش شدید این عناصر در حین انجماد وجود دارد كه این جدایش تاثیر زیادی بر روی كاهش قابلیت آهنگری ، نورد گرم و ..  خواهد داشت . پس لازم است كه شرایط انجمادی مناسب به صورت كنترل شده  و سریع برای فولادها مهیا گردد. برای تهیه این فولادها از روش ذوب چند مرحله ای استفاده می شود. روش استاندارد برای تهیه فولادهای ماریجینگ استفاده از روش ذوب تحت خلاء  دو مرحله ای می باشد كه در آن ابتدا به روش ذوب القائی تحت خلاء آلیاژ سازی صورت گرفته و سپس شمش تهیه شده به روش ذوب مجدد قوسی تحت خلاء الیاژ سازی صورت گرفته و سپس شمش تهیه شده به روش ذوب مجدد قوسی تحت خلا تصفیه می گردد.

            عملیات حرارتی همگن كردن نیز به منظور افزایش قابلیت شكل پذیری شمش ها صورت می گیرد . همگن سازی فولاد ماریجینگ در 1250 c0 به مدت 2 الی 3 ساعت انجام می گیرد و به دنبال آن فولاد تحت كار مكانیكی گرم قرار گرفته و یا اینكه سریع سرد می گردد. این فولادها تحت انواع كارهای مكانیكی از قبیل آهنگری ، نورد ، اكستروژن گرم قرار می گیرند . بعد از مراحل فوق فولادهای ماریجینگ تحت عملیات آستنیته و سپس پیری قرار می گیرند.

عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ  

            عملیات حرارتی كه روی این نوع فولادها انجام می گیرد عبارت است از عملیات محلول سازی در دمای بالاتر از 1000 C0 و نگهداری در این دما به مدت یك ساعت به منظور اینكه كاربیدهای آلیاژی كاملا حل شوند و ساختار 100% آستنیته تشكیل گردد.

            به علت وجود عناصر آلیاژی منحنی TTT   برای این فولاد به سمت راست حركت می كند. پس با سرد كردن این فولاد در هوا نیز ساختاری مارتنزیتی داریم كه مارتنزیت بدست آمده نرم بوده و قابلیت كار مكانیكی دارد. ساختار مارتنزیتی ایجاد شده را در 480-500 درجه تمپر می كنند. این تمپر كردن منجر به یك رسوب سختی قوی می گردد. رسوبات بین فلزی به واسطه مارتنزیت كه فوق اشباع از عناصر آلیاژی است صورت می گیرد . ساختار فولادهای ماریجینگ تجاری با حداكثر سختی می تواند شامل رسوبات كوهرنت از فاز نیمه پایدار Ni3Mo و Ni3Ti باشد. ذرات میان مرحله ای اینتر متالیك در فولاد ماریجینگ به شدت پراكنده هستند كه ناشی از رسوب آنها در نابجایی ها است . ساختار فولادهای ماریجینگ دارای دانسیته بالایی از نابجایی ها است . كه در چیدمان مجدد لتیس مارتنزیت ظاهر می شوند . در مارتنزیت دوقلویی نشده ، چگالی دیسلوكیشن ها 1011 - 1012 cm-2 است كه مشابه فلزات شدیدا كار سخت شده است.

            این طور فرض می شود كه رسوب فازهای میان مرحله ای در هنگام تمپر كردن فولادهای ماریجینگ مقدم تر از جدایش اتم های اجزاء آلیاژی در دیسلوكیشن ها است . این اتمسفر شكل گرفته در دیسلوكیشن ها به عنوان مراكزی برای تمركز لایه های بعدی مارتنزیت كه با عناصر آلیاژی اشباع شده اند بكار می رود. در فولادهای ماریجینگ ساختار دیسلوكیشن ها كه در ضمن استحاله مارتنزیت شكل می گیرد . بسیار پایدار است . و در طی گرمادهی بعدی و در دمای بهینه تمپرینگ عملا بدون تغییر می ماند .

            دانسیته بالای دیسلوكیشن ها در طی تمپرینگ ممكن است به علت فضای محسوس و پین شدن انها بوسیله تفرق رسوبات باشد . نگه داری زیاد در یك دمای تمپر بالا  ( بیشتر یا 550 C0 ) می تواند رسوبات را درشت و فضای میان ذره ای را افزایش دهد . كه بر خلاف آن از دانسیته دیسلوكیشن ها كاسته می شود . با زمان نگه داری بالا رسوبات سمی كوهرنت اینتر متالیك با رسوبات درشت اینكوهرنت از فازهای پایداری چون Fe2Mo یا Fe2Ni  جایگزین می شوند. در دمای افزایش یافته تمپرینگ ؛ فولادهای ماریجینگ ممكن است متحمل استحاله معكوس مارتنزیت شوند . به طور كلی می توان گفت كه خصوصیات استحكامی این نوع از فولاد ها بعد از یك نرمی به سوی ماكزیمم افزایش پیدا می كند . سختی موثر به علت شكل گیری جدایش در دیسلوكیشن ها و شكل گیری رسوبات كوهرنت از فازهای میانی همچون Ni3Ti و Ni3Mo است . دلیل نرم شدن را نیز می توان گفت كه به علت جایگزینی رسوبات پراكنده كه فضای میان ذره ای زیادی دارند و استحاله معكوس مارتنزیت است.


نوشته های پیشین
+ ترجمه تخصصی+ این وبلاگ بروز نخواهد شد+ توضیحات مهم+ فرآیند جوش نقطه‌ای(2)+ فرآیند جوش نقطه‌ای(1)+ جوش MAG + سال نو مبارك + حفاظت كاتدی خطوط لوله - 2 + حفاظت كاتدی خطوط لوله - ۱ + اثرات زیست محیطی استخراج آلومینیوم+ خوردگی در اثر جریان های سرگردان + كاربرد بیوتكنولوژی در متالوژی+ آشنایی با دستگاه C-Scan + فروم تخصصی متالوژی+ سخنی با خوانندگان

صفحات: