فولاد نسوز، فولادی است که در دمای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد مقاوم است. از مشخصات فولاد نسوز به وجود یک لایه اکسید استثنایی بر روی آن و توانایی مقاومت در برابر حرارت می توان اشاره کرد. این لایه، برای حفظ شکل فولاد در هنگام عدم پوشش، مناسب است که باعث مقاومت آن در دماهای بیش از 650 درجه سانتیگراد می شود.
مقاومت در برابر گرمای انواع فولاد نسوز، به محتوای کروم، سیلیکون و آلومینیوم آن وابسته است.فولادهای مقاوم در برابر حرارت، برای استفاده در دمای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد منظور شده اند.زیرا در این دما از مقاومت خوبی برخوردار می باشند؛ به ویژه هنگامی که در مدت کوتاه یا طولانی، در معرض گازهای داغ و محصولات احتراق قرار می گیرند. این فولادها، فولادهای آلیاژی تقویت شده با محلول جامد هستند.
از آنجا که از این فولادها در یک بازه دمایی وسیع استفاده می شوند، معمولاً توسط مکانیسم سخت عملیات حرارتی، محلول جامد و رسوب تقویت می شوند.برای رساندن فولادهای نسوز به خواص مورد نظر، عنصر آلیاژی مختلف به آن اضافه شده است.این فولادها در شرایطی که مقاومت در برابر افزایش دما بسیار مهم است؛ کاربرد دارند.
خواص مکانیکی فولاد نسوز
این فولاد، بسیار سخت ساییده می شود و در برابر تغییرات زیاد دما از خود مقاومت نسان می دهد.این فولاد، در دمای بسیار بالا از ویژگی هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، خزش، اکسیداسیون و شکنندگی هیدروژنی برخوردار است.سطح مقاومت در برابر حرارت این فولادها، به شرایط محیطی که در آن قرار دارند؛ بستگی دارد و با یک آزمایش قابل توصیف نیست.
حداکثر دمای خدمات که بسته به میزان آلیاژ می تواند تا 1150 درجه سانتیگراد افزایش یابد، با حضور برخی از ترکیبات مانند ترکیبات گوگرد، بخار آب یا خاکستر به شدت کاهش می یابد. لازم به ذکر است که مقاومت در برابر فلز مذاب و سرباره نیز در این فولادها محدود است.
ترکیب شیمیایی فولاد نسوز
این فولادها، از آلیاژهایی بر پایه نیکل و تیتانیوم با عملکرد عالی در دمای بالا ساخته شده اند.
فولاد کروم- مولیبدن
فولاد کروم-مولیبدن، یکی از محبوب ترین فولادهای نسوز است و معمولاً در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی یافت می شود.
ترکیب کروم و مولیبدن در این فولاد، آن را در برابر خوردگی و حرارت مقاوم کرده و استحکام کششی را افزایش می دهد. به همین دلیل این فولاد به گزینه ای ایده آل برای محیط های کاری با درجه حرارت بالا تبدیل شده است.در فولادهای نسوز، دو عنصر مهم کروم برای مقاومت در برابر اکسیداسیون و نیکل برای استحکام و شکل پذیری است. عناصر دیگر برای بهبود این خواص در دمای بالا اضافه می شوند.
تأثیر عناصر آلیاژی بر فولاد نسوز
تأثیر عناصر مختلف آلیاژی بر فولاد نسوز در زیر شرح داده شده است:
کروم: کروم، عنصری است که در تمام فولادهای نسوز وجود دارد. علاوه بر مقاومت در برابر اکسیداسیون، کروم به استحکام در دمای بالا و مقاومت در برابر کربن دهی می افزاید. کروم عنصری است که باعث میکرو ساختار فریتی می شود.
نیکل: نیکل وقتی به این فولادها اضافه می شود باعث افزایش خاصیت انعطاف پذیری، استحکام دمای بالا و مقاومت در برابر کربن دهی و نیتروژن دهی می شود. نیکل تمایل دارد ساختار اتمی را آستنیتی کند و باعث کاهش حلالیت کربن و نیتروژن در آستنیت می شود.
کربن: کربن، مهم ترین عنصر تقویت کننده است. کربن، در این فولادها در محدوده مشخصی کنترل می شود. بیشتر فولادهای مقاوم در برابر حرارت حاوی 0.05٪ تا 0.10٪ کربن هستند. فولادهای نسوز چدن، معمولاً 0.35٪ تا 0.75٪ کربن دارند.
کربن در آلیاژ حل می شود و استحکام آن را افزایش می دهد. همچنین، این مواد به عنوان ذرات سخت و کوچک به نام "کاربید" می باشند که حاصل ترکیبات شیمیایی کربن با عناصر فلزی مانند کروم، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیوم و غیره هستند.
نیتروژن: نیتروژن، به میزان کمی در این فولادها وجود دارد و در تقویت فولادهای مارتنزیتی و آستنیتی نیز مفید می باشد.
سیلیکون: سیلیکون، باعث کاهش حلالیت کربن در فلز می شود؛ که یک متغیر مهم در فرآیند ساخت فولاد است. سیلیکون، یک عنصر تقویت کننده بوده و به طور معمول بالاتر از 0.04% است.سیلیکون، باعث افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر جذب نیتروژن برای این فولادها در دمای بالا می شود.
گوگرد: این عنصر، ناخالصی محسوب شده و برای قابلیت جوشکاری مضر بوده اما باعث بهبود قابلیت ماشینکاری می شود.
سایر عناصر آلیاژی
سایر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولادهای نسوز عبارتند از: منگنز، مولیبدن، تیتانیوم، وانادیوم، تنگستن، آلومینیوم، کبالت، نیوبیوم، زیرکونیوم، مس و عناصر کمیاب خاکی مانند بور، سریم، لانتانیم و اتریم.
فسفر: فسفر، معمولاً یک عنصر نامطلوب در این فولادها است؛ زیرا هنگام جدا شدن از تجمع دانه، خاصیت شکننده ای دارد. همچنین، برای قابلیت جوشکاری آلیاژ نیکل مضر است. معمولاً به عنوان حد بالاتر برای بیشتر فولادهای نسوز مشخص می شود.این عناصر، خواص مکمل فولادها را در دمای بالا بهبود می بخشند. بعضی از عناصر برای استحکام و بعضی دیگر برای افزودن مقاومت در برابر اکسیداسیون، افزوده می شوند
انواع فولاد نسوز
به طور کلی، دو دسته مهم فولادهای مقاوم در برابر حرارت وجود دارد. این موارد در ادامه معرفی شده اند:
فولادهای نسوز فریتی / مارتنزیتی
این فولادها، همانند آهن، از ساختار کریستالی مکعبی مرکز دار برخوردار هستند. این فولادها، در اصل از آهن با درصد کمی از عناصر آلیاژی تشکیل شده اند. عنصر آلیاژی اصلی، کروم با محدوده 2 تا 13٪ است. این فولادها همچنین حاوی درصد کمی از کربن، سیلیکون، منگنز، مولیبدن، آلومینیوم و نیتروژن هستند.
این عناصر، در رسوب سختی که از عملکرد دمای بالای فولاد پشتیبانی می کند؛ کمک می کنند. در این فولادها، ساختار فریتی بدون تغییر شکل باقی مانده است. این فولادها در برابر نیروی ضربه، مقاومت نسبتاً کمی را نشان می دهند. همچنین در دمای بالاتر از 900 درجه سانتیگراد، درشت دانه و ترد می شوند.
فولادهای فریتی به سختی شکل می گیرند؛ از این رو فقط باید با جوش قوس الکتریکی جوش داده شوند. این فولادها نسبت به گازهای سولفور حساس نیستند. گریدهای فریتی فولادهای نسوز، محبوب تر هستند؛ زیرا به دلیل وجود عناصر آلیاژی پایین در آن ها، مقرون به صرفه می باشند. به این فولادها، فولاد نسوز کم آلیاژ نیز گفته می شود.
علاوه بر کروم، برخی از عناصر آلیاژی مانند: مولیبدن، تنگستن، نیوبیوم، وانادیوم، بور و تیتانیوم و غیره در گریدهای فریتی وجود دارند.مقاومت در برابر اکسیداسیون این فولادها در شرایط گرم و گداخته به نسبت مستقیم میزان کروم در فولاد وابسته است.
انواع فولادهای فریتی/ مارتنزیتی
بر اساس میزان عناصر آلیاژی و ریزساختارها به دو دسته تقسیم می شوند.
کاربرد فولاد نسوز
کاربرد فولاد نسوز، براساس میزان مقاومت در برابر حرارت و خواص مکانیکی مورد نیاز فولاد است.استفاده از فولاد مقاوم تر در برابر حرارت، ممکن است به دلیل ترد بودن، گران. مضر نیز باشد. این فولاد، نباید در معرض شعله قرار گیرد و از تماس مستقیم آن با کربن باید جلوگیری شود
فولادهای نسوز در کوره های صنعتی، دیگهای بخار، لوله های بخار، رکوپراتورها، صنایع شیمیایی و نفتی، خطوط گاز و سوخت، جعبه های آتش نشانی، بخاری ها، مقاومت ها، مبدلهای حرارتی و کارخانه های سوزاندن زباله و غیره استفاده می شوند
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
