1. مقدمه
1.4122, معمولاً با نام اروپایی آن به آن اشاره می شود X39CrMo17-1, یک فولاد ضد زنگ کروم مارتنزیتی است که برای ارائه ترکیبی از سختی, مقاومت در برابر سایش و عملکرد مناسب خوردگی.
این یک حد وسط عملی بین فولادهای ابزار و نمرات ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی را اشغال می کند: قابل سخت شدن با عملیات حرارتی تا استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش, با این حال مقاومت بهتری نسبت به فولادهای کربنی در برابر خوردگی دارد.
2. چیست 1.4122 فولاد ضد زنگ
1.4122 (همچنین خوانده می شود X39CrMo17-1) است کروم مارتنزیتی فولاد ضد زنگ - قابل سخت شدن, درجه ضد زنگ مغناطیسی طراحی شده برای ارائه تعادل سختی / مقاومت در برابر سایش بالا وت مقاومت در برابر خوردگی متوسط.
مهندسان انتخاب می کنند 1.4122 برای قطعاتی که نیاز دارند لبه های تیز و سطوح برش بادوام (کارد و چنگال), شفت ها و دوک های دقیق, قطعات سایش و برخی از قطعات شیر یا پمپ جایی که مقاومت خوردگی متوسط کافی است.
از فولادهای زنگ نزن آستنیتی متمایز است (به عنوان مثال, 304) که غیر مغناطیسی و بسیار مقاوم در برابر خوردگی هستند, و از گریدهای فریتی که با کوئنچ سخت نمی شوند;
1.4122ویژگی تعیین کننده آن است ریزساختار مارتنزیتی پس از خاموش کردن, که سختی و استحکام بالایی ایجاد می کند.
3. ترکیب شیمیایی 1.4122 فولاد ضد زنگ
در زیر یک تمیز است, جدول حرفه ای که محدوده ترکیب شیمیایی را نشان می دهد 1.4122 (X39CrMo17-1) فولاد ضد زنگ همراه با مختصر, توصیف متمرکز بر مهندسی از نقشی که هر عنصر در این آلیاژ بازی می کند.
| عنصر | دامنه (وزنی ٪) | نقش اصلی(حرف) - مختصر |
| جف (کربن) | 0.33-0.45 | عامل سخت کننده اصلی - سختی مارتنزیت و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد; چقرمگی و جوش پذیری را در سطوح بالا کاهش می دهد. |
| کلوچه (کروم) | 16.5-17.5 | انفعال خوردگی را فراهم می کند و به سختی پذیری و تشکیل کاربید کمک می کند. |
| مس (مولیبدن) | 0.80-1.30 | سختی پذیری را بهبود می بخشد, استحکام و مقاومت در برابر خوردگی موضعی. |
| در (نیکل) | ≤1.00 | کمک سختی جزئی; پایین نگه داشته شد تا پاسخ مارتنزیتی حفظ شود. |
| منگنه (منگنز) | ≤1.50 | اکسید کننده و کمک به سختی ملایم. |
وت (سیلیکون) |
≤1.00 | اکسید کننده و تقویت کننده متوسط محلول جامد. |
| پ (فسفر) | ≤0.04 | ناخالصی - برای جلوگیری از شکنندگی و از دست دادن خستگی کم نگه داشته می شود. |
| حرف (گوگرد) | .0.015 | به حداقل رسیده است (درجه ماشینکاری آزاد نیست) زیرا باعث کاهش چقرمگی و عملکرد خستگی می شود. |
| با (اتو کردن) | تعادل | عنصر ماتریس - پایه فولادی مارتنزیتی را تشکیل می دهد. |
| عناصر کمیاب (از, حرفهای, مس, حرف, و غیره) | به طور معمول <0.05–0.20 | اثرات میکرو آلیاژی کوچک یا عناصر ولگرد; می تواند دانه را پالایش کند یا در صورت وجود خواص را کمی تغییر دهد. |
4. خصوصیات مکانیکی 1.4122 فولاد ضد زنگ
خواص مکانیکی با وضعیت عملیات حرارتی متفاوت است. در زیر محدوده های نمایندگی مورد استفاده برای راهنمایی طراحی آمده است.
| وضعیت / درمان | سختی (HRC) | استحکام کششی (بیدر, MPA) | 0.2% اثبات / بازده (MPA) | کشیدگی (بوها, %) | charpy v-notch (تقریبا, j) |
| نرم / عادی شده (تحویل) | ~ 20-30 HRC | ~ 500-700 مگاپاسکال | ~ 300-450 مگاپاسکال | 10- 18 % | 30-60 جی |
| خاموش & تعدیل شده → ~40 HRC (خلق و خوی معمولی مهندسی) | ≈38-42 HRC | ~ 800-950 مگاپاسکال | ~600-800 مگاپاسکال | 8–12 % | 15–30 j |
| خاموش & تعدیل شده ← ~48-52 HRC (سختی زیاد) | ≈48-52 HRC | ~ 1000-1300 مگاپاسکال | ~800-1100 مگاپاسکال | 3–8 % | 5-20 J |
| حداکثر سخت شدن (نزدیک 55+ HRC) | >55 HRC | >1,300 MPA | عالی (نزدیک شدن به UTS) | کم (<3 %)* | کم (<10 j) |
5. خواص مغناطیسی و فیزیکی 1.4122 فولاد ضد زنگ
آشنایی با خواص مغناطیسی و فیزیکی 1.4122 فولاد ضد زنگ برای مهندسین طراح بسیار مهم است, به ویژه هنگام تعیین اجزای ماشین آلات دقیق, ابزار, یا کاربردهایی که انبساط و هدایت حرارتی مهم است.
| دارایی | ارزش معمولی | پیامدهای مهندسی |
| تراکم | 7.75-7.80 گرم بر سانتی متر مکعب | محاسبات وزن, بار دینامیکی, طراحی جزء |
| هدایت حرارتی | 19-24 w/m · k | دفع گرما, ماشینکاری و اعوجاج حرارتی |
| ضریب انبساط حرارتی | 10-11 × 10-6 / K | پایداری ابعادی تحت سیکل های حرارتی |
| گرمای خاص | 460 j/kg · k | مدیریت حرارتی در حین پردازش |
| رفتار مغناطیسی | فرومغناطیسی | نزدیکی حسگر را در نظر بگیرید, تداخل الکترونیکی, مجموعه مغناطیسی |
6. مقاومت در برابر خوردگی
1.4122 فولاد ضد زنگ فراهم می کند مقاومت در برابر خوردگی متوسط, برتر از فولادهای کربنی ساده اما از فولادهای زنگ نزن آستنیتی پایین تر است.
محیط هایی که در آن عملکرد قابل قبولی دارد
- آب شیرین و جوهای صنعتی با اکسیداسیون ملایم
- اسیدهای آلی و محیط های شیمیایی ملایم, وقتی پولیش یا غیرفعال می شود
محدودیت ها
- توصیه نمی شود برای محیط های غنی از کلرید (آب دریا, آبسری) که در آن خوردگی حفره ای و شکافی قابل توجه است.
- مقاومت به خوردگی موضعی با افزایش سختی و تمپر کاهش می یابد که ناهمگونی های ریزساختاری را نشان می دهد..
تکمیل و غیرفعال سازی سطح
- جلا دادن به پایان خوب و منفعل شیمیایی (به عنوان مثال, درمان اسید نیتریک) بهبود عملکرد خوردگی با تقویت لایه غیرفعال.
- پوشش (رنگ, آبکاری) یا حفاظت کاتدی برای عمر طولانی در محیط های حاشیه ای رایج هستند.
7. عملیات حرارتی و سخت شدن
عملیات حرارتی خیاطی برای استفاده از اهمیت بالایی برخوردار است 1.4122 بطور مؤثر.
برنامه سخت شدن معمولی
- بذله گویی: تقریباً گرم شود 980-1020 درجه سانتیگراد (محدوده معمولی برای فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی; دمای دقیق بستگی به اندازه بخش و کنترل کوره دارد) برای تشکیل آستنیت.
- فروکش: خنک شدن سریع در روغن یا کوئنچ پلیمری برای تبدیل به مارتنزیت. ممکن است از کوئنچ آب استفاده شود اما خطر اعوجاج و ترک خوردن را افزایش می دهد.
- خویشاوند: دوباره گرم کنید 150-600 درجه سانتیگراد بسته به تعادل نهایی سختی / چقرمگی مورد نیاز.
دمای پایین تر باعث سختی بیشتر و چقرمگی کمتر می شود; دمای بالاتر باعث سختی کمتر اما شکل پذیری و مقاومت در برابر ضربه بهتر می شود.
پاسخ سخت شدن
- عناصر تشکیل دهنده کاربید (کلوچه, مس) و محتوی کربن سختی درایو. 1.4122 واکنش خوبی نشان می دهد که به طراحان اجازه می دهد چرخه های دما را برای اهداف مکانیکی خاص انتخاب کنند.
اثرات
- قدرت افزایش می یابد به طور چشمگیری پس از خاموش کردن و مزاج.
- سختی می توان تا حدی با تلطیف ترمیم کرد; یک مبادله شناخته شده بین سختی و چقرمگی وجود دارد.
- قابلیت تغییر به طور کلی پس از سخت شدن بدتر می شود; بیشتر ماشینکاری ها در شرایط آنیل شده یا نیمه گرم شده انجام می شود.
8. ماشینکاری و ساخت
قابلیت تغییر
- متوسط در شرایط آنیل شده. در شرایط نرم, 1.4122 ماشین آلات قابل مقایسه با سایر گریدهای مارتنزیتی با سرعت ابزار و برش مناسب.
از ابزار تیز با سرعت بالا استفاده کنید, خنک کننده کافی و تغذیه محافظه کارانه هنگام ماشینکاری قطعات سخت شده. - فقیر هنگام سفت شدن. سختی >45 HRC به طور قابل ملاحظه ای سایش ابزار را افزایش می دهد; ابزار سنگ زنی و کاربید معمولی است.
قابلیت جوشکاری
- محدود. کربن بالا و ساختار مارتنزیتی فولاد را مستعد می کند ترک خوردگی سرد ناشی از هیدروژن. جوشکاری به طور کلی نیاز دارد:
-
- از پیش گرم کردن (به عنوان مثال, 150-250 درجه سانتیگراد بسته به ضخامت)
- الکترودهای هیدروژن کم
- تمپر پس از جوش یا PWHT برای کاهش تنش های پسماند و نرم کردن HAZ
- برای قطعات حیاتی, از جوشکاری اجتناب می شود یا با عملیات حرارتی پس از جوش انجام می شود.
تشکیل دهنده
- شکل گیری سرد: در حالت سخت شده محدود شده است; بهتر است در حالت بازپخت تشکیل شود و سپس سفت شود.
- شکل گیری گرم: ممکن است در پنجره های کنترل شده استفاده شود، اما برای بازیابی خواص طراحی شده نیاز به عملیات حرارتی بعدی دارد.
9. مزایا و محدودیت ها
مزایای 1.4122 فولاد ضد زنگ
- سختگیری خوب: را می توان تا طیف وسیعی از سختی و استحکام عملیات حرارتی کرد.
- مقاومت در برابر خوردگی متعادل: در بسیاری از محیط ها نسبت به فولادهای کربنی برتری دارد.
- مقاومت در برابر پوشیدن: مناسب برای برش لبه ها, شفت ها و قطعات سایش با بار کم.
- مغناطیسی: در مواردی که رفتار فرومغناطیسی مورد نیاز است مفید است.
محدودیتهای 1.4122 فولاد ضد زنگ
- محدودیت های جوش پذیری - برای اتصالات حیاتی به پیش گرما و PWHT نیاز دارد.
- شکل پذیری سرد: فقیر در حالت سخت شده; باید در شرایط آنیل تشکیل شود.
- محدودیت های خوردگی: برای محیط های آب دریا یا کلرید بالا بدون اقدامات حفاظتی توصیه نمی شود.
- ماشینکاری هنگام سخت شدن: سایش ابزار بالا, ابزار ویژه مورد نیاز است.
10. کاربردهای صنعتی از 1.4122 فولاد ضد زنگ
1.4122 در جایی استفاده می شود که ترکیبی از سختی سطح بالا, مقاومت در برابر پوشیدن, و مقاومت در برابر خوردگی متوسط لازم هستند:
- کارد و چنگال و ابزار جراحی: چاقو, قیچی و تیغ از تعادل سختی و رفتار ضد زنگ بهره می برند.
- مهندسی مکانیک: شفت, دوک نخ ریسی, پین ها و چرخ دنده های کوچکی که نیاز به دقت دارند, حفظ لبه و طول عمر سایش خوب.
- پمپ ها و شیرها: ساقه, صندلی ها و قطعاتی که در معرض آب شیرین یا مایعات بافر قرار دارند.
- ابزار و قالب: برای پردازش پلیمر و وظایف ابزارسازی سبک که در آن مقاومت در برابر خوردگی در مقایسه با فولادهای ابزار ساده مفید است.
- سایر کاربردهای طاقچه: نژادهای تحمل, اجزای ساختاری کوچک, و بست های خاصی که سختی و پاسخ مغناطیسی مفید هستند.
11. مقایسه با فولادهای ضد زنگ مرتبط
1.4122 (X39CrMo17-1) است فولاد ضد زنگ کروم مارتنزیتی با سختی متعادل, مقاومت در برابر خوردگی, و خواص سایش.
برای هدایت انتخاب مواد, مقایسه آن با سایر فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی و کرومی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند مفید است, از جمله 1.4034 (X46Cr13) وت 1.4112 (X90CrMoV18).
| دارایی / الیاژ | 1.4122 (X39CrMo17-1) | 1.4034 (X46Cr13) | 1.4112 (X90CrMoV18) | یادداشت های مهندسی |
| کربن (جف) | 0.36-0.44٪ | 0.42-0.50٪ | 0.85-0.95٪ | کربن سختی و مقاومت در برابر سایش را کنترل می کند; C بالاتر سختی را افزایش می دهد اما شکل پذیری را کاهش می دهد. |
| کروم (کلوچه) | 16-18 ٪ | 16-18 ٪ | 16-18 ٪ | کروم مقاومت در برابر خوردگی ایجاد می کند; هر سه گرید مارتنزیتی با مقاومت خوردگی متوسط هستند. |
| مولیبدن (مس) | 0.8–1.2 ٪ | 0-0.2٪ | 0.8–1.2 ٪ | Mo باعث بهبود حفره و مقاومت در برابر خوردگی عمومی می شود, مخصوصاً در 1.4122 وت 1.4112. |
| ودیوم (حرفهای) | ردیابی | ردیابی | 0.1-0.3 ٪ | V سختی و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد, استفاده شده در 1.4112 برای ابزارهای با سایش بالا. |
| استحکام کششی (MPA) | 800–1100 (خاموش & دلپذیر) | 700–1000 | 1000–1400 | 1.4112 یک درجه کربن بالا است که برای حداکثر سایش طراحی شده است; 1.4122 قدرت و استحکام را متعادل می کند. |
سختی (HRC) |
50-55 | 48-52 | 56-60 | 1.4112 به دلیل کربن بالاتر به سختی بالاتری دست می یابد; 1.4122 مناسب برای ابزار و شفت. |
| مقاومت در برابر خوردگی | معتاد | معتاد | متوسط تا کم | 1.4122افزودن مو باعث بهبود مقاومت در برابر محیط های اکسید کننده ملایم می شود 1.4034. |
| قابلیت تغییر | معتاد | خوب | ضعیف | دارای کربن 1.4112 ماشینکاری سخت تر است; 1.4122 ماشین کاری را با سختی متعادل می کند. |
| برنامه های معمولی | کارد و چنگال, ابزار, شفت های پمپ, دریچه | کارد و چنگال, سازهای جراحی, قطعات مکانیکی | ابزارهای با سایش بالا, چاقو, تیغه های صنعتی | انتخاب بستگی به سختی مورد نیاز دارد, مقاومت در برابر خوردگی, و محدودیت های ماشینکاری. |
12. پایان
1.4122 (X39CrMo17-1) یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی عملی است که ترکیبی همه کاره از سختی, مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی متوسط.
قابلیت طراحی آن از طریق عملیات حرارتی، آن را به گزینه ای مناسب برای کارد و چنگال تبدیل می کند, شفت, قطعات سوپاپ و کاربردهای ابزارسازی که در آنها مصالحه ای بین رفتار ضد زنگ و سختی بالا لازم است.
متداول
محدوده سختی معمولی برای چه چیزی قابل دستیابی است 1.4122 فولاد ضد زنگ?
در شرایط تحویل/نرم شده حدود 27-33 HRC. پس از خاموش کردن و تمپر، آلیاژ را می توان به طور معمول تنظیم کرد ~40-55 HRC بسته به درجه حرارت و اندازه بخش.
است ، 1.4122 فولاد ضد زنگ مناسب برای سرویس آب دریا?
خیر - فقط مقاومت متوسطی در برابر کلرید دارد. برای آب دریا یا محیط های بسیار خورنده, فولادهای زنگ نزن دوبلکس یا آستنیتی با مقاومت بالای حفره شدن را انتخاب کنید.
میتونم جوش بزنم 1.4122 اجزای فولاد ضد زنگ?
جوشکاری امکان پذیر است اما چالش برانگیز. از پیش گرمایش استفاده کنید, مواد مصرفی کم هیدروژن و تمپر پس از جوش برای جلوگیری از ترک خوردن و بازیابی چقرمگی.
چگونه عملیات حرارتی بر چقرمگی تاثیر می گذارد?
تمپر کردن در دماهای بالاتر باعث بهبود چقرمگی می شود اما سختی را کاهش می دهد. برای رسیدن به تعادل مورد نیاز برای بارهای خستگی و ضربه، دمای تلطیف را انتخاب کنید.
بسته به برنامه, 1.4034 ممکن است یک جایگزین اقتصادی برای نیازهای عملکرد پایین تر باشد; 1.4112 یا سایر مارتنزیتیهای با درجه C بالا ممکن است در مواردی که سختی شدید مورد نیاز است استفاده شود، اما به تفاوتها در خوردگی و چقرمگی توجه کنید..
