فولادهاي ماريجينگ ( 18 % Ni) - √دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

تاريخ : پنجشنبه ۳٠ فروردین ۱۳۸٦

         يكي از نيازهاي اساسي صنايع پيشرفته احتياج به موادي با قابليت اطمينان بالا از استحكام و تافنس شكست مي باشد . در اين راستا محققان زيادي فولادهاي استحكام بالاي مختلفي را گسترش داده اند ؛ كه در اين ميان تنها فولادهاي ماريجينگ توانسته اند به هر دو نياز صنايع پيشرفته پاسخ گويند . مهمترين كاربرد اين فولاد ها در صنايع نظامي ، هوافضا ، اجزاء الكترومكانيكي و ... است.

            اين فولادها كه تعلق به خانواده آلياژهاي پايه آهن دارند . ابتدا تحت پروسه استحاله مارتنزيت قرار مي گيرند  و سپس به وسيله پيري يا رسوب سختي دنبال مي شوند . كه كلمه Maraging از دو كلمه Martensite  و  Aging  گرفته شده است .

             فولادهاي ماريجينگ داراي 18 % Ni به دو كلاس گسترده تقسيم مي شوند. كه بستگي به عناصر تقويت كننده در آناليز شيميايي آنها دارد . فولاد ماريجينگ اورجينال در اوايل 1960 معرفي شد ، كه كبالت به عنوان عنصر تقويت كننده و استحكام بخش ( 7-12% ) در فولاد ماريجينگ 18 % Ni بكار برده مي شد . در اوايل دهه 70 كار بر روي اين فولادها كمرنگ شد . كه دليل آن افزايش قيمت كبالت بود كه منجر به نوع جديدي از فولادهاي ماريجينگ شد ، اين دسته تيتانيوم را به عنوان عامل اصلي تقويت كننده به همراه داشتند. درجه تقويت كبالت يا "  C-type 18 Ni Maraging " به وسيله حرف " C  " در شناسائي اين كلاس انتخاب مي شود ؛ همچنين درجه استحكام تيتانيوم يا " T-type 18 Ni Maraging " را با حرف " T " نشان مي دهند.

            اين دو نوع فولاد با توجه به ميزان استحكام آنها به 200 ، 250، 300، 350  درجه پيري طبقه بندي مي شوند و به طور C-200 و T-200 آنها را نمايش مي دهند . استحكام دهي به وسيله رسوب دهي آسان اجزاء فلزي در حين عمليات پير سازي صورت مي گيرد . كه اين رسوب سختي به واسطه عناصر آلياژي همچون Co , Mo , Ti در مارتنزيت Fe-Ni با كربن بسيار كم 0.03% يا كمتر صورت مي گيرد.

فولاد هاي ماريجينگ در شرايط آنيل محلول سازي تهيه مي شوند پس داراي چقرمگي و نرمي نسبي ( 28 - 32 RC ) هستند . پس به سهولت شكل مي گيرند و ماشين مي شوند . خواص كامل آنها از طريق پيرسازي مارتنزيت بدست مي آيد .

خصوصيات فولادهاي ماريجينگ :  

الف ) خواص مكانيكي عالي :

1-استحكام نهايي و استحكام تسليم بالا

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

3-استحكام خستگي زياد

4-استحكام فشاري بالا

5-سختي و مقاومت به سايش كافي براي بعضي از ابزار هاي كاربردي 

ب) خصوصيات عمليات حرارتي :

1-دماي مورد نياز براي كوره پايين است

2-رسوب سختي و عمليات حرارتي پيري

3-انقباض يكنواخت و قابل پيش بيني در طول عمليات حرارتي

4-حداقل اعوجاج در طول عمليات حرارتي 

5-سخت شدن بدون كوئنچ كردن

6-درصد پايين كربن ، كه جلوگيري از مشكل دكربوره شدن مي كند. 

ج) كارپذيري عالي

1-ماشينكاري آسان

2-مقاومت بالا در برابر انتشار ترك

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

4-قابليت جوشكاري خوب به خاطر درصد پايين كربن 

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

اين فاكتورها نشان مي دهد كه فولادهاي ماريجينگ در كاربردهايي مثل شفت ها و اجزايي كه تحت خستگي ضربه اي همچون كلاچ ها و چكش ها بهترين استفاده را دارد.

توليد و فرآوري فولادهاي ماريجينگ

روش متداول براي توليد فولادهاي ماريجينگ  به ترتيب زير است :

1-ذوب و ريخته گري 

2-همگن سازي

3-آهنگري و نورد گرم 

4-آنيل معمولي 

5-پير سازي 

            در فولادهاي ماريجينگ رسيدن به استحكام و تافنس بالا مستلزم كنترل دقيق ريزساختار مي باشد. از طرف ديگر چون آخال هاي موجود در زمينه اين نوع فولادها تاثير منفي شديدي بر روي تافنس شكست دارند. بايد تركيب ، ابعاد و توزيع آخال ها كنترل گردد. در اين نوع فولادها به علت زياد بودن عناصر آلياژي جدايش شديد اين عناصر در حين انجماد وجود دارد كه اين جدايش تاثير زيادي بر روي كاهش قابليت آهنگري ، نورد گرم و ..  خواهد داشت . پس لازم است كه شرايط انجمادي مناسب به صورت كنترل شده  و سريع براي فولادها مهيا گردد. براي تهيه اين فولادها از روش ذوب چند مرحله اي استفاده مي شود. روش استاندارد براي تهيه فولادهاي ماريجينگ استفاده از روش ذوب تحت خلاء  دو مرحله اي مي باشد كه در آن ابتدا به روش ذوب القائي تحت خلاء آلياژ سازي صورت گرفته و سپس شمش تهيه شده به روش ذوب مجدد قوسي تحت خلاء الياژ سازي صورت گرفته و سپس شمش تهيه شده به روش ذوب مجدد قوسي تحت خلا تصفيه مي گردد.

            عمليات حرارتي همگن كردن نيز به منظور افزايش قابليت شكل پذيري شمش ها صورت مي گيرد . همگن سازي فولاد ماريجينگ در 1250 c0 به مدت 2 الي 3 ساعت انجام مي گيرد و به دنبال آن فولاد تحت كار مكانيكي گرم قرار گرفته و يا اينكه سريع سرد مي گردد. اين فولادها تحت انواع كارهاي مكانيكي از قبيل آهنگري ، نورد ، اكستروژن گرم قرار مي گيرند . بعد از مراحل فوق فولادهاي ماريجينگ تحت عمليات آستنيته و سپس پيري قرار مي گيرند.

عمليات حرارتي فولادهاي ماريجينگ   

            عمليات حرارتي كه روي اين نوع فولادها انجام مي گيرد عبارت است از عمليات محلول سازي در دماي بالاتر از 1000 C0 و نگهداري در اين دما به مدت يك ساعت به منظور اينكه كاربيدهاي آلياژي كاملا حل شوند و ساختار 100% آستنيته تشكيل گردد.

            به علت وجود عناصر آلياژي منحني TTT   براي اين فولاد به سمت راست حركت مي كند. پس با سرد كردن اين فولاد در هوا نيز ساختاري مارتنزيتي داريم كه مارتنزيت بدست آمده نرم بوده و قابليت كار مكانيكي دارد. ساختار مارتنزيتي ايجاد شده را در 480-500 درجه تمپر مي كنند. اين تمپر كردن منجر به يك رسوب سختي قوي مي گردد. رسوبات بين فلزي به واسطه مارتنزيت كه فوق اشباع از عناصر آلياژي است صورت مي گيرد . ساختار فولادهاي ماريجينگ تجاري با حداكثر سختي مي تواند شامل رسوبات كوهرنت از فاز نيمه پايدار Ni3Mo و Ni3Ti باشد. ذرات ميان مرحله اي اينتر متاليك در فولاد ماريجينگ به شدت پراكنده هستند كه ناشي از رسوب آنها در نابجايي ها است . ساختار فولادهاي ماريجينگ داراي دانسيته بالايي از نابجايي ها است . كه در چيدمان مجدد لتيس مارتنزيت ظاهر مي شوند . در مارتنزيت دوقلويي نشده ، چگالي ديسلوكيشن ها 1011 - 1012 cm-2 است كه مشابه فلزات شديدا كار سخت شده است.

            اين طور فرض مي شود كه رسوب فازهاي ميان مرحله اي در هنگام تمپر كردن فولادهاي ماريجينگ مقدم تر از جدايش اتم هاي اجزاء آلياژي در ديسلوكيشن ها است . اين اتمسفر شكل گرفته در ديسلوكيشن ها به عنوان مراكزي براي تمركز لايه هاي بعدي مارتنزيت كه با عناصر آلياژي اشباع شده اند بكار مي رود. در فولادهاي ماريجينگ ساختار ديسلوكيشن ها كه در ضمن استحاله مارتنزيت شكل مي گيرد . بسيار پايدار است . و در طي گرمادهي بعدي و در دماي بهينه تمپرينگ عملا بدون تغيير مي ماند .

            دانسيته بالاي ديسلوكيشن ها در طي تمپرينگ ممكن است به علت فضاي محسوس و پين شدن انها بوسيله تفرق رسوبات باشد . نگه داري زياد در يك دماي تمپر بالا  ( بيشتر يا 550 C0 ) مي تواند رسوبات را درشت و فضاي ميان ذره اي را افزايش دهد . كه بر خلاف آن از دانسيته ديسلوكيشن ها كاسته مي شود . با زمان نگه داري بالا رسوبات سمي كوهرنت اينتر متاليك با رسوبات درشت اينكوهرنت از فازهاي پايداري چون Fe2Mo يا Fe2Ni  جايگزين مي شوند. در دماي افزايش يافته تمپرينگ ؛ فولادهاي ماريجينگ ممكن است متحمل استحاله معكوس مارتنزيت شوند . به طور كلي مي توان گفت كه خصوصيات استحكامي اين نوع از فولاد ها بعد از يك نرمي به سوي ماكزيمم افزايش پيدا مي كند . سختي موثر به علت شكل گيري جدايش در ديسلوكيشن ها و شكل گيري رسوبات كوهرنت از فازهاي مياني همچون Ni3Ti و Ni3Mo است . دليل نرم شدن را نيز مي توان گفت كه به علت جايگزيني رسوبات پراكنده كه فضاي ميان ذره اي زيادي دارند و استحاله معكوس مارتنزيت است.

                     



ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس