گرید های فولاد نسوز چندتا است؟

گرید های فولاد نسوز

گریدهای فولاد نسوز بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی آنها تقسیم‌بندی می‌شوند. هر گرید برای کاربردهای خاصی طراحی شده و ویژگی‌های متفاوتی مانند مقاومت به خوردگی، اکسیداسیون، و حرارت دارد. در زیر به معرفی رایج‌ترین گریدهای فولاد نسوز پرداخته شده است:

1. فولاد نسوز آستنیتی

این گریدها به دلیل داشتن مقادیر بالای کروم و نیکل، مقاومت عالی در برابر حرارت و خوردگی دارند.

گریدهای رایج:

1. 304 (1.4301):
• ویژگی‌ها: مقاومت به خوردگی عمومی بالا، مقاومت به حرارت تا 870°C.
• کاربردها: تجهیزات صنایع غذایی و دارویی، لوله‌کشی و مخازن.
2. 316 (1.4401):
• ویژگی‌ها: مقاومت بیشتر نسبت به گرید 304 در برابر محیط‌های اسیدی و کلریدی به دلیل وجود مولیبدن.
• کاربردها: صنایع شیمیایی، دریایی، و پتروشیمی.
3. 310 (1.4845):
• ویژگی‌ها: مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و حرارت تا 1200°C.
• کاربردها: کوره‌ها، مشعل‌ها و قطعات حرارتی.
4. 321 (1.4541):
• ویژگی‌ها: پایدار در برابر کاربید کروم (به دلیل وجود تیتانیوم)، مناسب برای دماهای بالا.
• کاربردها: تجهیزات نیروگاهی و صنایع نفت و گاز.

2. فولاد نسوز فریتی

این گریدها حاوی کروم بالا و کربن پایین هستند و خاصیت مغناطیسی دارند.

گریدهای رایج:

1. 409 (1.4512):
• ویژگی‌ها: مقاومت به خوردگی متوسط، ارزان و اقتصادی.
• کاربردها: سیستم‌های اگزوز خودرو.
2. 430 (1.4016):
• ویژگی‌ها: مقاومت به خوردگی عمومی مناسب و مقاومت حرارتی تا حدود 815°C.
• کاربردها: لوازم آشپزخانه و تجهیزات خانگی.

3. فولاد نسوز مارتنزیتی

این گریدها به دلیل میزان بالای کربن سختی و مقاومت سایشی بالایی دارند و خاصیت مغناطیسی دارند.

گریدهای رایج:

1. 410 (1.4006):
• ویژگی‌ها: سختی بالا و مقاومت حرارتی تا 650°C.
• کاربردها: ابزارهای برشی، توربین‌ها، و قطعات صنعتی.
2. 420 (1.4021):
• ویژگی‌ها: سختی و مقاومت سایشی بسیار بالا.
• کاربردها: ساخت تیغه‌ها و قطعات با نیاز به سختی بالا.
3. 440C (1.4125):
• ویژگی‌ها: سخت‌ترین گرید مارتنزیتی، مقاومت حرارتی و سایشی عالی.
• کاربردها: بلبرینگ‌ها، ابزارهای دقیق، و تیغه‌ها.

4. فولاد نسوز دوپلکس (Duplex)

این گریدها ترکیبی از ساختار آستنیتی و فریتی هستند و مقاومت خوبی در برابر خوردگی و استحکام بالا دارند.

گریدهای رایج:

1. 2205 (1.4462):
• ویژگی‌ها: مقاومت بالا در برابر خوردگی در محیط‌های کلریدی و استحکام مکانیکی بالا.
• کاربردها: صنایع شیمیایی، دریایی، و نفت و گاز.
2. 2507 (1.4410):
• ویژگی‌ها: مقاومت عالی در برابر خوردگی حفره‌ای و تنشی، مناسب برای دماهای بالا.
• کاربردها: صنایع دریایی و محیط‌های خورنده.

5. فولاد نسوز مقاوم به حرارت خاص (Superalloys)

این گریدها برای دماهای بسیار بالا و محیط‌های تهاجمی طراحی شده‌اند.

گریدهای رایج:

1. Inconel 600:
• ویژگی‌ها: مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و حرارت تا 1250°C.
• کاربردها: تجهیزات کوره، توربین‌های گازی، و صنایع هسته‌ای.
2. Hastelloy:
• ویژگی‌ها: مقاومت به خوردگی عالی در محیط‌های شیمیایی بسیار خورنده.
• کاربردها: صنایع شیمیایی و نفت و گاز.

انتخاب گرید فولاد نسوز

انتخاب گرید مناسب بستگی به موارد زیر دارد:

• دمای کاری: حداکثر دمای عملیاتی.
• مقاومت به خوردگی: نیاز به مقاومت در برابر مواد خورنده یا کلریدها.
• هزینه: گریدهای حاوی نیکل بالا (مانند 316 یا 310) گران‌تر هستند.
• کاربرد خاص: سختی، استحکام یا انعطاف‌پذیری مورد نیاز.

ریخته گری فولاد نسوز

ریخته‌گری فولاد نسوز یکی از فرآیندهای کلیدی برای تولید قطعات مقاوم به حرارت و خوردگی است. این فرآیند به دلیل خواص خاص فولاد نسوز، مانند نقطه ذوب بالا، حساسیت به ترک‌خوردگی و چالش‌های انجماد، نیازمند کنترل دقیق در تمامی مراحل است. در ادامه، مراحل و نکات مهم مربوط به ریخته‌گری فولاد نسوز توضیح داده می‌شود:

1. ویژگی‌های خاص فولاد نسوز در ریخته‌گری

• دمای ذوب بالا: فولاد نسوز حاوی مقادیر زیادی کروم و نیکل است که دمای ذوب را افزایش می‌دهد.
• حساسیت به ترک گرم و سرد: وجود عناصری مانند کروم می‌تواند منجر به ترک‌خوردگی در هنگام انجماد یا سرد شدن شود.
• انقباض بالا: انقباض حجمی هنگام انجماد نسبت به فولادهای معمولی بیشتر است، که نیاز به طراحی دقیق قالب دارد.

2. مراحل ریخته‌گری فولاد نسوز

الف) طراحی قالب و مدل‌سازی

• قالب باید با دقت بالا طراحی شود تا تغییرات ابعادی ناشی از انقباض فولاد جبران شود.
• استفاده از مواد نسوز در ساخت قالب (مانند ماسه کرومیت یا زیرکون) به دلیل تحمل دمای بالا ضروری است.

ب) ذوب فولاد نسوز

• از کوره‌های قوس الکتریکی یا کوره‌های القایی برای ذوب فولاد نسوز استفاده می‌شود.
• کنترل دمای ذوب (معمولاً در محدوده 1500 تا 1600 درجه سانتی‌گراد) بسیار حیاتی است.
• استفاده از فلاکس‌ها برای حذف ناخالصی‌ها و کاهش اکسیداسیون.

ج) ریخته‌گری (Pouring)

• مذاب به دقت در قالب ریخته می‌شود تا از ایجاد تلاطم و ورود هوا جلوگیری شود.
• استفاده از روش‌های گریز از مرکز یا ریخته‌گری دقیق برای قطعات پیچیده و حساس رایج است.

د) انجماد و خنک‌کاری

• نرخ خنک‌کاری باید کنترل شود تا از ترک‌خوردگی و تنش‌های حرارتی جلوگیری شود.
• در برخی موارد، از عملیات حرارتی بعد از انجماد برای کاهش تنش‌ها استفاده می‌شود.

3. روش‌های رایج ریخته‌گری فولاد نسوز

الف) ریخته‌گری ماسه‌ای (Sand Casting):

• استفاده از ماسه‌های نسوز مانند کرومیت و زیرکون برای قالب.
• مناسب برای قطعات بزرگ و ساده.

ب) ریخته‌گری دقیق (Investment Casting):

• استفاده از موم یا مدل‌های دقیق برای تولید قطعات با جزئیات بالا.
• مناسب برای قطعات کوچک و پیچیده.

ج) ریخته‌گری گریز از مرکز (Centrifugal Casting):

• برای تولید لوله‌ها و قطعات متقارن با دیواره‌های یکنواخت.

د) ریخته‌گری پیوسته (Continuous Casting):

• برای تولید محصولات طویل مانند میله‌ها و ورق‌های فولاد نسوز.

4. چالش‌های ریخته‌گری فولاد نسوز

1. اکسیداسیون کروم:
   کروم در دمای بالا به راحتی اکسید می‌شود و می‌تواند باعث کاهش خواص مکانیکی شود.
• راه‌حل: استفاده از محیط خنثی یا کاهش‌دهنده در حین ذوب.
2. ترک‌خوردگی:
   به دلیل انقباض بالا و تشکیل کاربیدهای کروم، احتمال ترک‌خوردگی وجود دارد.
• راه‌حل: کنترل نرخ خنک‌کاری و عملیات حرارتی پس از ریخته‌گری.
3. سیالیت کم:
   فولاد نسوز به دلیل ترکیب شیمیایی خاص، سیالیت کمتری نسبت به فولادهای معمولی دارد.
• راه‌حل: طراحی مناسب راهگاه‌ها و تغذیه‌ها.

5. کاربردهای قطعات ریخته‌گری فولاد نسوز

• کوره‌ها و مشعل‌ها: قطعاتی که باید در برابر حرارت مستقیم مقاوم باشند.
• توربین‌های گازی و بخار: پره‌ها و قطعاتی که نیاز به مقاومت به خزش دارند.
• صنایع پتروشیمی: شیرآلات و لوله‌های مقاوم به خوردگی.
• صنایع غذایی و دارویی: تجهیزات بهداشتی مقاوم به زنگ‌زدگی.

6. عملیات پس از ریخته‌گری

• پرداخت سطح: برای حذف عیوب سطحی و بهبود کیفیت ظاهری.
• عملیات حرارتی: برای کاهش تنش‌های داخلی و بهبود خواص مکانیکی.
• بازرسی و کنترل کیفیت: بررسی ترک‌ها، حفرات و سایر عیوب با استفاده از روش‌های NDT (مانند رادیوگرافی و تست اولتراسونیک).

جوشکاری فولاد نسوز

جوشکاری فولاد نسوز به دلیل ترکیب شیمیایی خاص و خواص حرارتی آن، چالش‌هایی دارد و نیازمند تکنیک‌ها و تجهیزات ویژه است. در ادامه، جزئیات جوشکاری فولاد نسوز شامل روش‌ها، چالش‌ها و نکات کلیدی ارائه شده است:

1. ویژگی‌های فولاد نسوز در جوشکاری

• ترکیب آلیاژی: وجود عناصر کروم، نیکل و مولیبدن باعث مقاومت به اکسیداسیون و حرارت می‌شود، اما می‌تواند مشکلاتی مانند ترک‌خوردگی را در فرآیند جوشکاری ایجاد کند.
• حساسیت به ترک حرارتی: به دلیل تشکیل کاربید کروم در مرز دانه‌ها و انقباض بالا در حین خنک‌سازی.
• سیالیت کم: فولاد نسوز در حالت مذاب سیالیت کمتری دارد که کنترل حوضچه جوش را دشوار می‌کند.

2. روش‌های جوشکاری فولاد نسوز

الف) جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود پوشش‌دار (SMAW)

• مناسب برای جوشکاری عمومی فولادهای نسوز.
• استفاده از الکترودهای حاوی نیکل و کروم برای افزایش مقاومت در برابر حرارت و خوردگی.
• کاربرد: تعمیرات و جوشکاری قطعات ساده.

ب) جوشکاری تیگ (TIG)

• روش ترجیحی برای فولادهای آستنیتی نسوز به دلیل کنترل دقیق‌تر حوضچه جوش.
• استفاده از گاز محافظ خنثی (آرگون یا هلیوم) برای جلوگیری از اکسیداسیون کروم.
• کاربرد: صنایع پتروشیمی، غذایی و دارویی.

ج) جوشکاری میگ/مگ (MIG/MAG)

• سرعت بالاتر نسبت به روش TIG.
• استفاده از سیم جوش آلیاژی برای مطابقت با ترکیب شیمیایی فولاد نسوز.
• مناسب برای جوشکاری قطعات بزرگ.

د) جوشکاری زیر پودری (SAW)

• مناسب برای جوشکاری قطعات ضخیم و بزرگ.
• پایداری قوس بالا و عمق نفوذ زیاد.
• کاربرد: صنایع سنگین مانند نیروگاه‌ها و پتروشیمی.

ه) جوشکاری گاز اکسی استیلن (Oxy-Acetylene Welding)

• کمتر رایج برای فولاد نسوز، اما گاهی برای تعمیرات کوچک استفاده می‌شود.

3. چالش‌های جوشکاری فولاد نسوز

الف) حساسیت به ترک‌خوردگی:

• ترک گرم به دلیل تشکیل کاربید کروم در مرز دانه‌ها.
• ترک سرد به دلیل انقباض بالا و تنش‌های حرارتی.
• راه‌حل‌ها:
• پیش‌گرم کردن قطعه قبل از جوشکاری (دمای پیشنهادی: 200-300°C).
• کاهش سرعت خنک‌کاری با استفاده از پتوهای عایق.

ب) اکسیداسیون کروم:

• در دمای بالا کروم اکسید می‌شود و خواص خوردگی فولاد کاهش می‌یابد.
• راه‌حل‌ها:
• استفاده از گازهای محافظ (آرگون، هلیوم).
• جلوگیری از افزایش دما به بیش از حد مجاز (1500°C).

ج) کاربید کروم و حساسیت به خوردگی بین‌دانه‌ای:

• در دماهای بین 450-850°C، تشکیل کاربید کروم در مرز دانه‌ها باعث کاهش مقاومت به خوردگی می‌شود.
• راه‌حل‌ها:
• انتخاب گریدهای پایدار (مانند 321 یا 347).
• عملیات حرارتی پس از جوشکاری (Annealing یا Solution Treatment).

4. مواد مصرفی در جوشکاری فولاد نسوز

• الکترودها: الکترودهای حاوی ترکیب مشابه فولاد پایه (مانند E310 برای فولاد گرید 310).
• سیم جوش:
• ER308L: برای گریدهای آستنیتی مانند 304.
• ER316L: برای گریدهای مقاوم به خوردگی مانند 316.
• ER347: برای جلوگیری از خوردگی بین‌دانه‌ای.
• گاز محافظ: آرگون خالص یا ترکیب آرگون/هلیوم برای جلوگیری از اکسیداسیون.

5. نکات کلیدی در جوشکاری فولاد نسوز

1. پیش‌گرم و پس‌گرم:
• پیش‌گرم کردن برای جلوگیری از ترک‌خوردگی حرارتی ضروری است.
• پس‌گرم برای کاهش تنش‌ها و جلوگیری از ترک سرد توصیه می‌شود.
2. تنظیم دمای بین‌پاس:
• دمای بین‌پاس معمولاً باید در محدوده 150-250°C کنترل شود.
3. جوشکاری لایه‌ای:
• استفاده از چند پاس جوش برای قطعات ضخیم به کاهش تنش کمک می‌کند.
4. تمیزکاری قبل و بعد از جوشکاری:
• حذف روغن، گریس و اکسیدها قبل از جوشکاری برای جلوگیری از ناخالصی در حوضچه جوش.
5. کنترل حرارت ورودی:
• حرارت ورودی نباید بیش از حد باشد تا از اکسیداسیون و تغییر خواص مکانیکی فولاد جلوگیری شود.

6. آزمون‌ها و کنترل کیفیت پس از جوشکاری

• بازرسی چشمی (VT): بررسی ترک‌های سطحی و عیوب جوش.
• آزمون مایع نافذ (PT): برای ترک‌های ریز سطحی.
• آزمون رادیوگرافی (RT): بررسی عیوب داخلی جوش.
• آزمون سختی و میکروساختار: برای اطمینان از کیفیت و خواص مکانیکی.