نقش عناصر آلیاژی در ورق استیل

Image for post
Image for post

ورق استیل حاوی عناصر آلیاژی متعددی است که همسو و مرتبط با گرید و ترکیبات شیمیایی خاص می باشد. در بخش های ذیل افزودنی‌های آلیاژی و دلایل حضور این افزودنی ها در آلیاژ و جدول خلاصه ای شامل همه عناصر آلیاژی توضیح داده می شود.

کربن

کربن و آهن باهم ترکیب می شوند تا فولاد به وجود آید. این عمل باعث تقویت استحکام و سختی آهن می شود. عملیات حرارتی برای تقویت و استحکام بخشیدن و سخت کردن آهن خالص کافی نیست اما وقتی کربن به آن اضافه می شود محدوده وسیعی از استحکام و سختی در آن مشاهده می گردد.

در ورق استیل فریتی و آستنیتی میزان کربن زیاد علی الخصوص برای اهداف جوشکاری به لحاظ خطر رسوب کاربید، ترجیح داده نمی‌شود.

منگنز

افزودن منگنز به فولاد سبب ارتقاء خواص گرم کاری و تقویت چقرمگی، استحکام و سختی پذیری در آن می‌شود. منگنز دقیقاً مثل نیکل، عنصری است جهت تشکیل آستنیت و به طور سنتی به عنوان جایگزینی برای نیکل در استیل های سری 200 برای ورق استیل های آستنیتی بکار می رفته است، کما اینکه ورق استیل ۲۰۲ جایگزین ورق استیل ۳۰۴ می باشد.

کروم

کروم به منظور ارتقاء مقاومت در برابر اکسیداسیون اضافه می گردد. چنانچه کروم بیشتری افزوده شود، این مقاومت هم بیشتر می شود.

ورق استیل حداقل 10.5 درصد کروم دارد که معمولاً ۱۱ تا ۱۲ درصد می باشد و سطح قابل توجهی از مقاومت خوردگی را در مقایسه با استیل های با درصد کروم پایین تر نشان می دهد.

مقاومت خوردگی به پدیده تشکیل یک لایه اکسید کروم بی اثر و خود ترمیم گر روی سطح ورق استیل منتسب می باشد.

Image for post
Image for post

نیکل

برای تولید مهمترین گروه استیل هایی که هم مقاوم به حرارت باشند و هم مقاومت به خوردگی، مقادیر زیاد نیکل -بیش از 8 درصد- به استنلس استیل کروم بالا اضافه می گردد. این گروه شامل ورق استیل های آستنیتی است که با 18-8 یا 1.4301 مشخص می شوند. در این گروه، نیکل است که با تشکیل آستنیت کمک می‌کند به استحکام زیاد و چقرمگی عالی یا استحکام ضربه های، هم در دماهای زیاد و هم کم. نیکل همچنین مقاومت خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.

مولیبدن

مولیبدن هنگامی که با استیل های آستنیتی کروم-نیکل دار ترکیب یا آلیاژ شود، باعث تقویت و ازدیاد مقاومت در برابر خوردگی شیاری و خوردگی حفره‌ای به ویژه در محیط های حاوی گوگرد و کلرید می شود.

نیتروژن

نیتروژن همانند نیکل، عنصری است که باعث تشکیل آستنیت شده و ثبات آن را در استنلس استیل ها بالا می برد. زمانی که نیتروژن با ورق استیل ترکیب شود، استحکام تسلیم همراه با مقاومت خوردگی حفره ای افزایش یافته، به طور چشمگیری تقویت می‌گردد.

مس

در حوزه ورق استیل، مس اغلب عنوان عنصری رسوبی یا پس مانده معرفی می شود. این عنصر به آلیاژ های متعددی افزوده می شود تا خواص و ویژگی های رسوب سختی را ایجاد نماید یا مقاومت خوردگی را بالا ببرد، عمدتاً در شرایط و محیط های آلوده به اسید سولفوریک و آب دریا.

Image for post
Image for post

تیتانیوم

تیتانیوم اغلب جهت تثبیت کاربید اضافه می شود خصوصاً زمانی که متریال می بایست جوشکاری شود. تیتانیوم با کربن ترکیب و باعث تشکیل کاربید تیتانیوم می‌شود که ترکیبی از نسبتاً پایدار و با ثبات و به راحتی در استیل نمی‌تواند حل شود، که همین موضوع احتمالاً موجب کاهش خوردگی بین دانه ای می گردد. هنگامی که حدوداً 0.25 تا 0.60 درصد تیتانیوم افزوده گردد، موجب می‌شود کربن با تیتانیوم ترکیب شود، در عین حالیکه با کروم مغایر و مخالفت مخالف می باشد و مانع از ترکیب کروم مقاوم به خوردگی، تحت عنوان کاربید های بین دانه ای و مرتبط با از دست رفتن مقاومت خوردگی در مرزهای دانه می شود.

طی چندین سال گذشته کاربرد تیتانیوم به لحاظ توانایی استیل سازان در عرضه استیل های با محتوای کربن فوق العاده پایین، به طور چشمگیری کاهش یافته است. این گونه فولاد، بدون هیچگونه نیاز به پایدارسازی یا تثبیت، به راحتی جوشکاری می شوند.

فسفر

به منظور افزایش قابلیت ماشینکاری، اغلب فسفر به گوگرد افزوده می شود، در حالی که وجود فسفر در ورق استیل آستنیتی سبب تقویت استحکام می گردد. از طرف دیگر اثری مخرب بر مقاومت خوردگی دارد و آن اینکه میل به شکست متریال در طول جوشکاری را افزایش می دهد.

گوگرد

گوگل زمانی که در مقادیر جزئی افزوده گردد سبب بهبود و ارتقاء قابلیت ماشین کاری می شود، لیکن درست مثل فسفر، اثر منفی بر مقاومت خوردگی و جوش پذیری دارد.

سلنیوم

سلنیوم در گذشته به عنوان یک افزودنی جهت تقویت ماشین کاری به کار می رفت.

نئوبیوم/ کلمبیوم

با افزودن نئوبیوم به فولاد، تثبیت کربن حاصل می شود و مانند تیتانیوم، به همان شکل عمل می‌کند. مضافاً اینکه نئوبیوم، آلیاژها و فولادها را برای کار در شرایط دمای بالا، قوی و محکم می سازد.

سیلیسیوم

سیلیسیوم معمولاً به عنوان عامل از بین برنده اکسیداسیون در فرآیند ذوب فولاد مورد استفاده است. مقدار ناچیزی سیلیسیم در اغلب فولادها به کار می رود.

Image for post
Image for post

کبالت

کبالت هنگامی که در راکتورهای هسته‌ای در معرض تشعشع قوی قرار می‌گیرد، شدیداً رادیواکتیو می‌شود. از این رو تمامی ورق استیل های مستقر در تأسیسات هسته‌ای از نظر وجود کبالت محدودیت مسلم و معینی خواهند داشت که اغلب حداکثر 0.2 درصد است.

این موضوع مهمی است، زیرا مقدار کبالت باقیمانده، در نیکل حضور خواهد داشت، در نیکلی که جهت تولید و ساخت ورق استیل های آستنیتی مورد استفاده است.

کلسیم

کلسیم با هدف تقویت قابلیت ماشینکاری، در مقادیر جزئی اضافه می گردد بدون اینکه هیچگونه اثر مخربی بر دیگر خواص فولاد -نظیر آنچه که سلنیوم، فسفر و گوگرد انجام می‌دهند- داشته باشد.

جدول ذیل تاثیرات عناصر آلیاژی را بر ویژگی ها و خواص استنلس استیل نشان می‌دهد.