فولاد X50NiCrWV 1313

جزو فولادهای آلیاژی می باشد که فولادهای آلیاژی را می توان به دو گونه تقسیم کرد :

الف) فولادهای کم آلیاژ (Low Alloy Steel)

(5< مجموع درصد عناصر آلیاژی < 8 )

ب) فولادهای پر آلیاژ (High Alloy Steel)

(8 < مجموع درصد عناصر آلیاژی)

 فولاد 1.2731 از عناصر متفاوتی تشکیل شده است که جزو گونه دوم نوع پر آلیاژ می باشد که در زیر به مهمترین عناصر این فولاد و تاثیر آنها اشاره خواهیم کرد :

1-       کربن (C) : وجود کربن باعث استحکام فشاری ، سختی و قابلیت سخت شدن فولاد را افزایش داده ، اما قابلیت انعطاف پذیری ، نقطه ذوب ، انبساط پذیری ، قابلیت جوشکاری و آهنگری آن را کاهش میدهد که در این فولاد از 0.45 تا 0.50 درصد وجود دارد.

2-       نیکل (Ni) : نیکل ، مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) ، استحکام کششی ، مقاومت در برابر خوردگی ، مقاومت در برابر حرارت و سختی و خواص مغناطیسی فولاد را افزایش و انبساط پذیری و انعطاف پذیری فولاد را کاهش می دهد. مقدار نیکل در فولادهای معمولی و کربنی در حدود 1 تا 2 درصد و در فولادهای مقاوم به ضربه ، مقاوم به حرارت ، مقاوم به سایش و زنگ نزن به 22 درصد نیز میرسد که در فولاد ذکر شده از 12.5 تا 13.5 درصد میرسد.

3-       کرم (Cr) : کرم در فولاد ، سختی ، استحکام ، دوام در برندگی و مقاومت در برابر سایش ، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر حرارت را به شدت افزایش و قابلیت جوشکاری ، انبساط پذیری و انعطاف پذیری فولاد را کاهش میدهد. کرم در مجاورت کربن موجود در فولاد و چدن ، با آن ترکیب شده و کاربیدهای کرم پیچیده و خطرناکی ایجاد میکند که بسیار سخت و شکننده می شوند. از این رو، افزایش کرم به فولادهای کم کربن توصیه شده است. مقدار کرم در فولادهای معمولی از 0.5 درصد تجاوز نمیکند اما در فولادهای زنگ نزن (مقاوم به خوردگی و مقاوم در برابر درجۀ حرارت) و نیز فولاد ابزار میتواند تا 30 درصد برسد که در این فولاد از 12 تا 14 درصد می باشد.

4-       ولفرام – تنگستن (W) : تنگستن در فولاد ، سختی ، استحکام ، مقاومت در برابر خوردگی ، مقاومت در برابر حرارت ، مقاومت در برابر سایش و فرسایش را افزایش و انبساط پذیری و انعطاف پذیری فولاد و چدن را کاهش میدهد. در فولادهای معمولی ، تنگستن در حد هزارم تا صدم درصد می باشد در حالی که در فولادهای ابزار و تندبر (HSS) تا 18 درصد دیده میشود ، هر چند در فولاد ذکر شده از 1.50 تا 2.80 درصد یافت میشود.

5-       وانادیوم (V) : وانادیوم عنصر آلیاژی بسیار گرانی است که احیاء کننده اکسیژن زدا ، کاربیدزدا و جوانه زای بسیار قوی به شمار میرود و به دلیل ریزدانه کردن فولاد ، سختی آن را به شدت بالا می برد. وانادیوم مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) ، استحکام در حالت گرم، مقاومت در برابر سایش و فرسایش ، دوام برندگی فولاد و چدن را نیز افزایش میدهد ، اما انبساط پذیری ، قابلیت شکل پذیری و قابلیت جوشکاری آن را به شدت کاهش میدهد. این عنصر در فولاد های معمولی و کربنی یافت نمیشود و مقدار آن هرگز از هزارم یا صدم درصد تجاوز نمیکند اما در فولاد ابزار که در بالا به آن اشاره کردیم از 0.30 تا 1.00 درصد کاربرد دارد.

6-       سیلیسیم (Si) : مقدار سیلیسیم در فولادهای معمولی و کربنی از 0.15 تا 1.5 درصد و در فولادهای آلیاژی تا 2.25 درصد میرسد. سیلیسیم خواص انعطاف پذیری ، الاستیسیته ، استحکام کششی ، قابلیت جوشکاری و آهنگری را کاهش و قابلیت سخت شدن ، مقاومت به خوردگی و سیالیت مذاب را افزایش میدهد ، که مقدار این عنصر در فولاد ذکر شده از 1.20 تا 1.50 درصد می باشد.

7-       منگنز (Mn) : این عنصر ، به دلیل اکسیژن زدا بودن و خواص مطلوبی که در مقابل گوگرد و سولفور آهن از خود نشان میدهد ، بسیار مفید است. مقدار منگنز در فولادهای معمولی 0.3 تا 0.8 درصد بوده اما در فولادهای آلیاژی و مخصوص ، ممکن است تا 25 درصد هم برسد. این عنصر به سادگی با سولفور آهن FeS ترکیب شده و سولفور منگنز تشکیل میدهد MnS به این ترتیب اثر تخریبی گوگرد در آهن پدیدۀ سرخ شکنندگی را کاهش و گاهی اوقات بر طرف می سازد با توجه به نکات ذکر شده مقدار عنصر منگنز در فولاد مورد نظر 0.60 تا 0.80 درصد میرسد.

8-       گوگرد (S) : مقدار گوگرد فولادها ، به طور کلی نباید از 0.06 درصد تجاوز کند ولی در فولاد خوش تراش (اتوماتیک) این میزان میتواند تا 5 درصد برسد که در فولاد ذکر شده مساوی و یا کمی بیشتر از 0.035 درصد میباشد. گوگرد در ترکیب با آهن ، سولفور آهن تولید میکند که اثر تخریبی آن در مرز دانه ها سبب بروز محل های مناسبی برای بروز ترک و در نهایت بروز شکست خواهد شد (همان پدیده سرخ شکنندگی) گوگرد قابلیت ماشینکاری و براده برداری ، شکنندگی (حتی در حالت داغ و گداخته) را افزایش و مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی را کاهش میدهد.

9-       فسفر (P) : مقدار فسفر در فولاد نباید از 0.5 درصد تجاوز کند زیرا فولاد را به شدت دانه درشت میکند ، فسفر خاصیت ماشینکاری و براده بردای ، سیالیت مذاب ، شکنندگی در حالت سرد و استحکام در حالت گرم را افزایش و انبساط پذیری و مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) را کاهش می دهد که در نوع گفته شده مساوی و یا کمی بیشتر از 0.035 درصد می باشد.

 

تولید فولادهای کرم – نیکل دار آستنیتی ضد زنگ :

فولاد زنگ نزن آستنیتی (Austenitic Stainless Steel) اساسا آلیاژهای سه‌تایی Fe-Cr-Ni با 20-16 درصد کرم و 20-7 درصد نیکل می‌باشد. از آنجا که ساختار این فولادها در تمام دماهای عملیات حرارتی ، آستنیت (آهن γ) باقی می‌ماند ، به آن‌ها فولادهای زنگ نزن آستنیتی گویند. می‌توان مقداری از نیکل این آلیاژها را با منگنز جایگزین کرد در حالی که ساختار آن‌ها آستنیت باقی خواهد ماند. فولادی به دست می آید که در برابر زنگ زدگی و خوردگی اسیدها ، مقاومت خواهد کرد. میزان کربن در این فولادها 0.80 تا 0.25 و کرم 11 تا 20 درصد و میزان نیکل 6 تا 22 درصد است. کرم که عنصر اصلی فولاد ضد زنگ است را به دلایل زیر به آن اضافه کرده اند :

-          افزایش سختی پذیری

-          افزایش استحکام در دمای بالای

-          افزایش مقاومت به خوردگی

جوشکاری فولادهای الیاژی پرکرم نیکل دار (فولادهای زنگ نزن آستنیتی)

این فولادها علاوه برکرم همواره مقداری نیکل به همراه دارند که باعث پیدایش زمینه استنیتی وغیر مغناطیسی شدن انها می شود. معروفترین عضو این خانواده فولاد زنگ نزن 18-8 یا AISI 304
می باشد که با  افزودن حدود 2 درصد مولیبدن به فولاد
AISI 316 تبدیل میشوند که مقاومت به حرارت انها بالاتراست. درکل جوش پذیری این فولادها نسبت به فولادهای زنگ نزن فریتی بهتر بوده اما در هر صورت جوشکاری انها با مشکلاتی همراه است ازجمله

1-       تشکیل فاز فریت وسیگما ودلتا:

هردو این فاز ترکیبات بین فلزی از اهن وکرم می باشند که بسیار ترد وشکننده وسخت میباشند لذا بایستی با انتخاب الکترود مناسب از پیدایش انها جلوگیری به عمل اورد

2-       ترک خوردگی تنشی

به دلیل حضوربرخی ازیونهای گروه هالوژنها نظیر کلریدها به وجود می اید(هالوژن ها وکلریدها سمی ترین عنصر برای اسنلس استیل ها می باشد)

3-       رسوب وجدایش کاربید کرم درمرزدانه ها :

اگریک فولاد استنیتی را جوشکاری نماییم وبه هردلیلی درمحدوده ی دمایی 500الی600 درجه سانتیگراد توقف را داشته باشیم باعث میشود کربن  به سمت مرز دانه ها نفوذ کند وبه علت میل ترکیبی شدید کرم با کربن دران جا کرم با کربن واکنش نشان داده وکاربید کرم به وجود می اید بنابراین مرزدانه ها ومناطق مجاور ان از کرم فقیر وبقیه نواحی ازکرم غنی میشود که به علت حضور دو فاز کاملا متفاوت پیل گالوانیک به وجود می اید و باعث خوردگی شدیدی خواهد شد که به این پدیده پدیده حساس شدن جوش می گویند.

 

راههای برطرف کردن :

-          استفاده از فولادها ی کم کربن .

-          استفاده از عناصر الیاژی پایدار کننده که میل انها نسبت به واکنش به کرم بسیار بیشتر است.

-          عدم نگهداری قطعه در منطقه دمایی 500 الی650 درجه سانتیگراد.

نوع فلز پر کننده و نوع جوشکاری :

با توجه به موارد اشاره شده میتوان از تکنولوژی های مختلف جوش از جمله تیگ و یا قوس دستی الکتریکی جهت عملیات جوشکاری استفاده کرد که در استاندارد AWS نوع ERNiCrFe-3 برای جوشکاری تیگ (آرگون) توصیه شده است این نوع فیلر که آلیاژ آن پایه نیکل است از ترکیبات دیگری همچون کرم ، آهن نیز تشکیل میشود. البته انواع دیگری همچون E45303W و در نوع جوشکاری با قوس الکتریکی از الکترود E6 میتوان نام برد.

خواص فیزیکی ، شیمیایی :

کار گرم : این نوع فولاد نیاز به کار گرم (Hot Working) دارد ، کارهایی شامل جوشکاری ، لحیم کاری یا کارهایی که به نحوی با حرارت انجام می شود را کار گرم گویند ، فولاد مورد نظر از 850 تا 1050 درجه سانتیگراد دما نیاز دارد.

بازپخت : نیل کردن (Annealing) درعلم مواد، به فرایندی می گویند که موجب تغییر خواص ماده مانند سختی و شکل پذیری آن می شود. این فرایند شامل گرم کردن ماده تا دمایی مناسب ، نگه داری در آن دما در زمان مشخص و کافی و سپس سرد کردن آن با سرعت مناسب تا دمای محیط می باشد.

سخت کردن : برای هر نوع فولادی یک گستره ی دمای آستنیته کردن برای سخت کردن مشخص شده که به دمای سخت کردن موسوم می باشد که به وسیله آب و یا روغن امکان سخت کردن وجود دارد در اینجا مقدار دمای مورد نیاز از 980 تا 1030 درجه سانتیگراد می باشد.

مقاومت کردن : مقاومت کردن همان مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی می باشد که در این فولاد مقاومت حدود 1180 نیوتن بر میلیمتر مربع است.

استحکام کششی : استحکام کششی را ازدیاد طول در یک نقطه معلوم گویند که از 780 تا 980 نیوتن بر میلیمتر مربع می باشد.

استحکام کششی گرم در 4 نوع درجه حرارت مختلف :

1-       در500 درجه سانتیگراد معادل 660 نیوتن بر میلیمتر مربع می باشد.

2-       در 600 درجه سانتیگراد معادل 560 نیوتن بر میلیمتر مربع می باشد.

3-       در 700 درجه سانتیگراد معادل 410 نیوتن بر میلیمتر مربع می باشد.

4-       در 800 درجه سانتیگراد معادل 260 نیوتن بر میلیمتر مربع می باشد.

تنش تسلیم : در جدول تنش – کرنش زمان رفتن فولاد به سمت خمیری شدن در حالت الاستیک تنش تسلیم گوئیم و در فولاد مورد نظر تنش تسلیم مساوی 390 نیوتن بر میلیمتر مربع است.

 

پیشگرمایی برای جوشکاری فولادهای آلیاژی پر آلیاژ نیکل – کرم :

به طور کلی ، فولادهای آلیاژی پر آلیاژ نیکل کرم از نظر کاربردی به سه دسته تقسیم می شوند :

الف) فولاد های پر آلیاژ نیکل – کرم مقاوم  در برابر درجه حرارت های بالا (نسوز)

ب) فولادهای پر آلیاژ نیکل – کرم ابزاری گرم کار

پ) فولادهای پر آلیاژ نیکل – کرم زنگ نزن

تجربه نشان داده است که برای پیشگرمایی انواع کم کربن این فولادها که میزان کربن آن ها معمولا کمتر از 0.15 درصد است ، پیشگرمایی تا حدود 150-200  درجه سانتیگراد کافی است اما برای پیشگرمایی فولادهای این گروه که دارای کربن بیشتری هستند ، دمای پیشگرمایی را باید تا حدود 300 تا 350 درجه سانتیگراد افزایش داده و زمان پیشگرمایی را زیاد کرد ، برای قطعات نازک تر از mm20 ، پیشگرمایی حدود 150 تا 200 درجه سانتیگراد کفایت میکند. این نوع فولاد نیاز آنچنانی به تنش گیری ندارد  در صورت تنشگیری در فاصله دمایی بیش از 600 درجه سانتیگراد به دلیل تبدیل فاز کرنش به تنش کاهش خواص مقاومت به ضربه در فولاد به چشم خواهد خورد. در صورت لزوم تنش گیری در دمای حداکثر 450 درجه سانتیگراد انجام میگیرد.

دامنه کاربرد :

این نوع فولاد در قالب های پرس کاری از جنس فولادهای زنگ نزن آستنیتی (عملیات حرارتی تا 1180 نیوتن بر میلیمتر مربع) برای پروفیل های ساده ، سوپاپ های خروجی با چقرمگی بالا ، برای موتورهایی که در شرایط حاد کار میکند.

تهیه کنندگان:

محمدرضا صحرایی -  سعید جهانگیری

+ نوشته شده توسط سعید جهانگیری در شنبه نهم دی ۱۳۹۱ و ساعت 11:49 |

 

 

نحوه انتخاب نوع الکترود

اگرچه در کارهای (Steel Structure) و کارهایی که از اهمیت خاصی برخوردار نیستند می توان از چند نوع الکترود استفاده نمود، لیکن انتخاب الکترود در ابتدای کار به نوع جریانی که در اختیار است بستگی دارد. ● عوامل موثر در انتخاب الکترود عبارتند از:

 ۱) ترکیب شیمیایی فلز پایه، معمولاً برای فولادهای با کربن بیش از % ۰.۳۵ و استحکام کششی بیش از ۶۰ ksi (۴۲ kg/mm۲) الکترود نوع کم هیدروژن و یا کم هیدروژن محتوی پودر آهن استفاده می کنند.
۲) نحوه fit-up یا جفت کردن قطعات، اگر فاصله درز دو قطعه زیاد باشد باید از الکترودهای مشخص و معینی که سرباره حجیمی ایجاد می کنند استفاده نمود.
۳) وضعیت جوشکاری خود فاکتور مهمی است چون همه الکترودها را نمی توان در حالت سربالا و بالا سری بکار گرفت.
۴) شرایط سرویس قطعه: مثلاً اگر درجه حرارت سرویس قطعه زیر صفراست و بایستی مقاومت ضربه ای بالا باشد دیگر ظاهر جوش و پروفیل سطح چندان تعیین کننده نیست و باید از الکترودهای مخصوص حاوی نیکل بالا استفاده نمود.
۵) میزان نفوذ جوش: بطور مثال معمولاً جاهائیکه دسترسی دو طرفه به حوضچه جوش وجود ندارد و میخواهند جوش نفوذ خوبی داشته باشد از الکترودهای سلولزی نظیر E۶۰۱۰ استفاده می کنند.
۶) هزینه جوش: از دیدگاه میزان بازدهی (فلز رسوب داده شده تقسیم بر فلز ذوب شده از مفتول الکترود) و از نظر قیمت الکترود مثلاً الکترودهایی که پودر آهن همراه پوشش دارند از نرخ رسوب گذاری بالاتری برخوردار هستند گر چه ممکن است کمی گرانتر باشند.
۷) مهارت جوشکار: کار کردن با بعضی الکترودها آسانتر می باشد، لذا برای بعضی از الکترودها به جوشکار با مهارت زیاد نیاز نمی باشد و حتی سرعت عملیات جوشکاری بیشتر است.
۸) اندازه الکترود: پس از انتخاب نوع الکترود اندازه آن مهم است و قانون کلی این است که ضخامت الکترود نبایستی از ضخامت ورق مورد جوشکاری بیشتر باشد. اصولاً الکترودهای ضخیم برای وضعیت های عمودی، سربالا و بالا سری مناسب نیستند. ماکزیمم قطر الکترود در این وضعیت های دشوار ۴.۵ mm می باشد. معمول است به منظور نفوذ مطلوب جوش در درز اتصال اولین پاس های جوشکاری را با الکترود نازک انجام می دهند و سپس برای پاس های بعدی از الکترود ضخیم تر بهره می گیرند.


 

 


ادامه مطلب
+ نوشته شده توسط سعید جهانگیری در چهارشنبه بیست و دوم آذر ۱۳۹۱ و ساعت 23:45 |