عملیات حرارتی فولادهای زنگ‌نزن از جمله مباحث مطرح در علم مواد است در این مقاله با آرتا استیل تهران همراه باشید.

فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی

میکروساختار این فولادها در هنگام فروش در بازار معمولاً به صورت کاربید (carbide) پخش شده در فریت (Ferrite) می‌باشد. به همین دلیل قبل از استفاده ، برای مثال برای ساخت لوازم آشپزخانه، باید کوئنچ شده و برگشت داده (Tempering) شود. برای ساخت یک ساختار کاملاً مارتنزیتی، فولاد ابتدا باید تا محدوده دمای فاز آستنیت خالص (Austenite)، بالای دمای نقطه تبدیل A_C3، در حدود ۹۰۰ درجه سلسیوس، بسته به درصد کروم آن، گرم شود.

زمان نگهداری در دمای آستنیتی کردن بستگی به ضخامت فلز دارد . باید آنقدر در این دما نگه داشته شود تا همه کاربید کروم‌ها تبدیل به محلول شوند. برای اثربخشی خوب خنک کاری آن به دمای محیط باید در زیر یک دقیقه انجام شود. برای ورق‌های نازک، باد طبیعی یا فن کافی است . در حالیکه برای ورق‌های ضخیم‌تر از ۵ میلی‌متر باید از کوئنچ کردن در آب یا روغن استفاده گردد. اگر پس از این فرایند باز هم کاربید کروم مشاهده شود یا دمای مربوطه کم بوده‌است یا زمان نگهداری آن.

در گریدهای با درصد کربن بالا، خنک کردن تا دمای محیط به‌طور کامل اثربخش نیست . باید تا دماهای کرایوژنیک منفی ۸۰ درجه سلسیوس خنک کاری شود. شوک حرارتی باعث القای تردی در فلز شود. برای بازگرداندن خاصیت چکش خواری و چقرمگی باید عملیات تنش زدایی که گرم کردن به مدت چند ساعت در دمای ۱۵۰ تا ۳۰۰ درجه سیلسیوس است، انجام شود.  از دماهای ۴۰۰–۶۰۰ درجه سلسیوس خودداری شود . چرا که در این دماها رسوب کاربید کروم اتفاق می‌افتد. باعث ایجاد فضاهای خالی از کروم و منجر به خوردگی در مرز بین دانه‌ها شود.

فولاد زنگ‌نزن فریتی

در متالورژی همه فولادهای فریتی یکسان نیستند . چرا که بعضی در تمام دماها فریتی باقی می‌مانند ولی بعضی از گریدها که شبه-فریتی نیز خوانده می‌شوند . در دماهای بالا تا ۳۰٪ آستنیت تشکیل می‌دهند که در هنگام خنک کاری به مارتنزیت تبدیل می‌شود.

گریدهای با بیش از ۲۵٪ کروم در دماهای ۵۰۰–۸۰۰ درجه سلسیوس مستعد شکل‌گیری فاز سیگمای غنی از کروم هستند. می‌توان این فاز را با گرم کردن تا دماهای ۱۰۰۰ درجه سلسیوس به مدت نیم ساعت و سپس خنک کاری سریع دوباره به محلول بازگرداند.

فولاد زنگ‌نزن آستنیتی

بازپخت محلول

هدف از بازپخت محلول (Solution Annealing) بدست آوردن یک ساختار آستنیتی همگن است. بازپخت در دمای ۱۰۰۰ تا ۱۱۵۰ درجه سلسیوس، بسته به گرید، و با زمان نگهداری ۱ الی ۳ دقیقه به ازای هر میلی‌متر ضخامت، و خنک کاری سریع با آب یا هوا انجام می‌شود.

عملیات حرارتی فولادهای زنگ‌نزن ؛ عملیات «ضد-فریت»، Anti-Ferrite

مقدار مشخصی از دلتا فریت (Delta Ferrite) دما-بالا می‌تواند در فولادهای زنگ نزن آستنیتی باقی بماند. این فاز معمولاً چندان خطرناک نیست، اما می‌تواند به دلیل شکل‌گیری فاز سیگما در دماهای ۵۵۰ تا ۹۰۰ درجه سلسیوس باعث تردی شود. می‌توان این فریت باقی مانده را با نگهداری در دمای ۱۱۵۰ درجه سلسیوس به مدت ۳۶ ساعت، و خنک کاری آهسته در کوره تا ۱۰۵۰ درجه سلسیوس و سپس خنک کاری سریع تا دمای اتاق از بین برد.

عملیات حذف تنش

دو نوع عملیات حذف تنش می‌توان انجام داد

1. نگهداری طولانی (۱۰ الی ۲۰ دقیقه به ازای هر میلی‌متر ضخامت) در دمایی بین ۲۰۰ تا ۴۰۰ درجه سلسیوس، و خنک کاری آهسته آن. مزیت این عملیات این است که هیچ فاز جدیدی شکل نمی‌گیرد.
2. برای گریدهایی که مستعد خوردگی بین دانه ای نیستند، نگهداری کوتاه مدت (تقریباً ۳ دقیقه به ازای هر میلی‌متر ضخامت) در دمای تقریباً ۸۵۰ درجه سلسیوس.

عملیات حرارتی فولادهای زنگ‌نزن فولاد زنگ نزن دوپلکس

بازپخت محلول

در فولادهای دوپلکس آستنیتی-فریتی هدف عملیات «بازپخت محلول» معمولاً رسیدن به درصد ۵۰٪ آستنیت ۵۰٪ فریت در دمای اتاق، و عدم وجود فازهای بین-فلزی (Intermetallic) یا ذرات رسوب می‌باشد. خیلی مهم است که از رسوب بین فلزی در هنگام خنک کاری جلوگیری شود، چرا که فریت در فولادهای دوپلکس می‌تواند دچار تردی ۴۷۵ درجه سلسیوس شود.

زمان نگهداری در دماهای ۷۰۰ تا ۹۵۰ درجه سلسیوس باید تا حد ممکن کوتاه باشد تا خطر شکل‌گیری فاز سیگما به حداقل برسد. در گریدهای حاوی مولیبدن محدوده خطر تا ۱۰۵۰ درجه سلسیوس ادامه می‌یابد. دمای بازپخت در گریدهای فاقد مولیبدن تا ۱۰۵۰ درجه بوده و در گریدهای دارای این عنصر دما ۱۱۰۰ درجه سلسیوس می‌باشد.

عملیات حرارتی پس از جوشکاری (Post Weld Heat Treatment)

از آنجایی که فولادهای دوپلکس به خوردگی بین دانه ای حساس نیستند، نیاز به عملیات حرارتی پس از جوشکاری نیست. با این حال در فرایندهای جوشکاری تک پاس، به خصوص بدون استفاده از فیلر، توازن بین آستنیت و فریت به هم خورده، و پیدا شدن درصد فریت ۹۰٪ و بالاتر در جوش معمول است. برای بازگردانی نسبت صحیح توصیه می‌شود «بازپخت محلول» انجام شود.

نمودارهای T-T-T (زمان-دما-دگرگونی)

نمودارهای زمان (Time)، دما (Temperature)، دگرگونی (Transformation)

این نمودار شرایط تعادل عناصر تشکیل دهنده در دماهای مختلف را نشان می‌دهد در حالی که اکثر روش‌های عملیات حرارتی به صورت نا متعادل انجام می‌شوند. اثر زمان بر روی ساختار و خواص نهایی فلز توسط نمودار زمان -دما -دگرگونی که به نمودار TTT موسوم است مشخص می‌شود. در واقع به وسیلهٔ این نمودار می‌توان پیشرفت دگرگونی در فلز را به سادگی بررسی نمود. (بیشترین کاربرد این نمودارها برای عملیات حرارتی فولادهاست)

آرتا استیل تهران متخصص واردات و توزیع انواع ورق های آلیاژی، استنلس استیل و فولاد ضد زنگ، میلگردهای استنلس استیل، لوله و پروفیل و ورقهای فنری، آمادگی خود را جهت همکاری و تأمین کلیه مقاطع فولادی و استنلس استیل به صنعتگران محترم اعلام می دارد. همچنین شما به راحتی می‌ توانید با کارشناسان ما تماس و نسبت به ثبت سفارش خود اقدام نمایید .