در صنایعی که دمای کار معمولاً از 500 درجه سانتیگراد فراتر می رود — تولید برق, فرآوری پتروشیمی, هوا و فضا, و عملیات کوره های صنعتی - مواد استاندارد به سرعت از بین می روند.
فولادهای کربنی معمولی اکسید و مقیاس می شوند. حتی بسیاری از فولادهای زنگ نزن معمولی در صورت قرار گرفتن در معرض حرارت طولانی مدت، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی خود را از دست می دهند.. اینجاست که فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت ضروری می شود.
فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت، خانواده تخصصی آلیاژهایی هستند که برای حفظ یکپارچگی مکانیکی خود مهندسی شده اند., مقاومت در برابر خوردگی, و پایداری ابعادی در دماهای بالا.
برخلاف فولادهای ضد زنگ استاندارد, که در درجه اول برای مقاومت در برابر خوردگی در شرایط محیطی طراحی شده اند, گریدهای مقاوم در برابر حرارت برای مقاومت در برابر اکسیداسیون فرموله شده اند, خزیدن, خستگی حرارتی, و تخریب ریزساختاری در دماهایی که مواد کمتری را از بین می برد.
1. فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت چیست؟?
مقاوم در برابر حرارت فولاد ضد زنگ گروهی از گریدهای فولاد ضد زنگ است که به طور خاص برای عملیات در دماهای بالا انتخاب یا توسعه یافته است.
الزامات اصلی آنها شامل مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا است, حفظ مقاومت مکانیکی مفید, و پایداری تحت قرار گرفتن در معرض حرارتی طولانی مدت.
فولادهای ضد زنگ معمولی اغلب برای مقاومت در برابر خوردگی در محیط های آبی انتخاب می شوند. گریدهای مقاوم در برابر حرارت تاکید بیشتری بر عملکرد در گازهای داغ دارند, اتمسفرهای کوره, محصولات احتراق, و سایر محیط های با دمای بالا.

نقش کروم
کروم برای عملکرد اکثر فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت ضروری است.
در دماهای بالا در محیط های اکسید کننده, از تشکیل یک مقیاس اکسید غنی از کروم پشتیبانی می کند که می تواند انتشار بیشتر اکسیژن در فلز را محدود کند..
زمانی که ترازو پیوسته و چسبنده باقی بماند, به عنوان یک مانع محافظ عمل می کند.
اگر ترک خورد, اسپل ها, یا از نظر شیمیایی ناپایدار می شود, اکسیداسیون می تواند تسریع کند و منجر به از دست دادن مواد پیش رونده شود.
اثربخشی این لایه محافظ به محتوای کروم بستگی دارد, درجه حرارت, ترکیب گاز, مدت زمان قرارگیری در معرض بیماری, و توانایی آلیاژ برای حفظ چسبندگی رسوب در طول چرخه حرارتی.
نقش نیکل
نیکل به ویژه در فولادهای زنگ نزن مقاوم در برابر حرارت آستنیتی اهمیت دارد. ریزساختار آستنیتی را تثبیت می کند و به عملکرد مکانیکی در دمای بالا کمک می کند, از جمله مقاومت در برابر خزش.
نیکل همچنین بر رفتار آلیاژ در طول چرخه حرارتی و در برخی از اتمسفرهای خورنده با دمای بالا تأثیر می گذارد..
سهم آن به ویژه در قطعاتی که تحت بارهای پایدار کار می کنند ارزشمند است, که در آن مقاومت در برابر اکسیداسیون و پایداری ابعادی طولانی مدت اهمیت دارند.
سهم سایر عناصر آلیاژی
عناصر دیگر به خیاط فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت برای شرایط خدمات خاص کمک می کنند.
| عنصر آلیاژی | مشارکت اصلی | ملاحظات مهندسی |
| کروم (کلوچه) | از مقاومت اکسیداسیون از طریق تشکیل اکسید محافظ پشتیبانی می کند | برای حفظ مقیاس محافظ باید کروم کافی در دسترس باقی بماند |
| نیکل (در) | آستنیت را تثبیت می کند و به استحکام در دمای بالا کمک می کند | هزینه مواد را افزایش می دهد و می تواند بر عملکرد در برخی از محیط های غنی از گوگرد تأثیر بگذارد |
| سیلیکون (وت) | می تواند تشکیل مقیاس محافظ و مقاومت در برابر اکسیداسیون را بهبود بخشد | مزیت آن به ترکیب آلیاژ و جو عملکرد بستگی دارد |
| کربن (جف) | می تواند از طریق تشکیل کاربید به استحکام در دمای بالا کمک کند | بارش بیش از حد یا کنترل نشده کاربید می تواند شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی موضعی را کاهش دهد |
| تیتانیوم (از) | نمرات انتخاب شده را در برابر اشکال خاصی از حساسیت تثبیت می کند | تثبیت هر مکانیزم تخریب در دمای بالا را از بین نمی برد |
| نیوبیوم (NB) | از تثبیت و استحکام در دمای بالا در گریدهای انتخاب شده پشتیبانی می کند | ترکیب درجه خاص و عملیات حرارتی مهم هستند |
ترکیب نهایی آلیاژ باید این ویژگی ها را متعادل کند.
افزایش یک عنصر به طور خودکار هر ویژگی را بهبود نمی بخشد, زیرا مقاومت در برابر اکسیداسیون, قدرت خزش, ثبات حرارتی, و رفتار ساخت ممکن است به تغییرات ترکیبی واکنش متفاوتی نشان دهد.
2. مکانیسم های تخریب در دمای بالا
درک اینکه چگونه فلزات تحت دماهای بالا خراب می شوند برای انتخاب آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت مناسب ضروری است..
در کوره های صنعتی, تجهیزات پتروشیمی, سیستم های عملیات حرارتی, و ماشین آلات فرآیند با دمای بالا, اجزاء ممکن است اکسیداسیون را تجربه کنند, خزیدن, کاراوزی سازی, و سولفیداسیون به طور همزمان.
شدت هر مکانیزم به دما بستگی دارد, استرس, مدت زمان قرارگیری در معرض بیماری, ترکیب آلیاژ, و فضای اطراف.
اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن
در دمای بالا, فلزات با اکسیژن در اتمسفر اطراف واکنش می دهند و فلس های اکسیدی را تشکیل می دهند.
بسیاری از فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت به یک لایه اکسید غنی از کروم برای کاهش اکسیداسیون بیشتر متکی هستند..
زمانی که این لایه پیوسته و چسبنده باقی بماند, می تواند محافظت موثری از فلز زیرین ایجاد کند.
تحت سیکل حرارتی شدید, هر چند, تفاوت در انبساط حرارتی بین مقیاس اکسید و بستر فلزی می تواند تنش های قابل توجهی ایجاد کند..
تنش های رشد اکسید, شیب دما, و چسبندگی مقیاس ناکافی می تواند بیشتر به ترک خوردن و پوسته شدن کمک کند.
هنگامی که مقیاس محافظ جدا می شود, فلز تازه در معرض جو قرار می گیرد, اجازه می دهد اکسیداسیون ادامه یابد و به طور بالقوه تسریع از دست دادن مواد.
بنابراین مقاومت یک آلیاژ مقاوم در برابر حرارت در برابر اکسیداسیون نه تنها به محتوای کروم آن بستگی دارد, بلکه توانایی آن در تشکیل و حفظ یک مقیاس محافظ پایدار تحت شرایط عملیاتی واقعی است.
تغییر شکل خزش
خزش وابسته به زمان است, تغییر شکل دائمی یک ماده در معرض تنش پایدار, به خصوص در دمای بالا.
هنگامی که دمای عملیاتی به اندازه کافی نسبت به دمای ذوب مطلق مواد بالا باشد، اهمیت فزاینده ای پیدا می کند.
دمای همولوگ تقریباً (0.4T_m), با (T_m) به کلوین بیان می شود, اغلب به عنوان یک مرجع عمومی استفاده می شود, اگرچه آستانه عملی با آلیاژ متفاوت است, استرس اعمال شده, و مدت زمان خدمات.
بسته به مواد و شرایط عملیاتی, خزش می تواند شامل حرکت دررفتگی باشد, فرآیندهای مرتبط با انتشار, و تغییر شکل مرز دانه.
خدمات بیش از حد, کرنش حاصل ممکن است باعث افتادگی لوله ها شود, وسایل کوره به اعوجاج, یا اجزای باربر برای از دست دادن ثبات ابعادی.
در موارد شدید, آسیب خزش پیشرونده می تواند منجر به تشکیل ترک و در نهایت پارگی شود.
برای قطعاتی که تحت بارهای پایدار در دماهای بالا کار می کنند, بنابراین انتخاب آلیاژ باید مقاومت خزشی و پایداری ابعادی بلندمدت را در نظر بگیرد نه اینکه صرفاً بر خواص کششی دمای اتاق تکیه کند..
کربورسازی و گردگیری فلزات
در فضاهای صنعتی غنی از کربن, کربن می تواند در یک فلز پخش شود و با عناصر آلیاژی واکنش داده و کاربیدها را تشکیل دهد.
این روند, به عنوان کربوریزاسیون شناخته می شود, می تواند ریزساختار ماده را تغییر دهد, کاهش شکل پذیری, و باعث کاهش موضعی کروم در هنگام تشکیل کاربیدهای کروم می شود. چنین کاهش کروم ممکن است توانایی آلیاژ برای حفظ مقیاس اکسید غنی از کروم محافظ را مختل کند..
گرد و غبار فلزات یک شکل متمایز اما مرتبط از تخریب است که با محتوای غنی از کربن همراه است, محیط های با پتانسیل کم اکسیژن.
تحت شرایط حساس, این فلز می تواند به ذرات ریز همراه با رسوب کربن تجزیه شود, منجر به تلفات شدید مواد موضعی می شود.
این مکانیسم ها به ویژه برای تجهیزات پتروشیمی و فرآوری شیمیایی منتخب در معرض گازهای فرآیند کربنی مرتبط هستند..
انتخاب آلیاژ مناسب نیازمند در نظر گرفتن فعالیت کربن است, دمای عملیاتی, ترکیب اتمسفر, و توانایی آلیاژ برای حفظ لایه های محافظ سطح.
سولفیداسیون
سولفیداسیون زمانی رخ می دهد که فلزات با گونه های حاوی گوگرد در محیط های با دمای بالا واکنش نشان دهند., تولید سولفیدهای فلزی روی سطح یا زیر آن.
بسته به آلیاژ و جو, این لایههای سولفیدی ممکن است حفاظت مؤثر کمتری نسبت به مقیاسهای اکسید پایدار ارائه دهند, اجازه می دهد تا خوردگی با سرعت بیشتری پیشرفت کند.
سولفیداسیون می تواند در فرآوری پتروشیمی اهمیت ویژه ای داشته باشد, سیستم احتراق, و تجهیزات صنعتی در معرض گازها یا رسوبات حاوی گوگرد.
سرعت حمله به دما بستگی دارد, پتانسیل سولفور, ترکیب گاز, و شیمی آلیاژ.
بنابراین انتخاب یک آلیاژ مقاوم در برابر حرارت مناسب به جای در نظر گرفتن دمای عملیاتی به تنهایی نیازمند ارزیابی جو واقعی فرآیند است..
جایی که اکسیداسیون, کاراوزی سازی, و خطرات سولفیداسیون همپوشانی دارند, هم ترکیب آلیاژ و هم پایداری لایه های سطحی محافظ آن باید در نظر گرفته شود.
خستگی حرارتی و شوک حرارتی
خستگی حرارتی ناشی از تغییرات مکرر دما است که تنشهای چرخهای را در یک جزء ایجاد میکند.
شوک حرارتی شامل تغییرات دمایی ناگهانی است که باعث ایجاد گرادیان های حرارتی شدید و تنش های موضعی بالقوه بالا می شود..
این اثرات مخصوصاً مربوط به وسایل کوره است, لوله های تابشی, سبدهای عملیات حرارتی, و تجهیزاتی که به طور مکرر تحت گرمایش و سرمایش قرار می گیرند.
گوشه های تیز, تغییرات ناگهانی در ضخامت دیواره, اتصالات جوش داده شده, و مقاطع محدود می توانند غلظت تنش موضعی را افزایش دهند.
هندسه مناسب, نرخ گرمایش و سرمایش کنترل شده, و انتخاب آلیاژ مناسب به کاهش خطر ترک خوردگی کمک می کند.
3. طبقه بندی متالورژی & نمرات آلیاژ هسته
فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت معمولاً با توجه به ریزساختارشان به دو دسته آستنیتی و فریتی طبقه بندی می شوند., هر کدام ترکیبات مختلفی از مقاومت در برابر اکسیداسیون را ارائه می دهند, قدرت درجه حرارت بالا, و مقاومت در برابر اتمسفرهای خاص کوره.
درجه مناسب بستگی به دمای عملیاتی دارد, دوچرخه سواری حرارتی, بارگذاری مکانیکی, و قرار گرفتن در معرض گازهای اکسید کننده یا گوگرددار.
مقایسه گریدهای اصلی فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت
| درجه | تعیین ایالات متحده | ساختار | مرجع تقریبی اکسیداسیون-سرویس | ویژگی ها و کاربردهای کلیدی |
| 309 / 309حرف | S30900 / S30908 | وابسته به اوستن | حدود 1000 درجه سانتیگراد در شرایط اکسیداسیون مناسب | محتوای کروم و نیکل بالاتر از 304 مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن را بهبود می بخشد. برای تجهیزات کوره استفاده می شود, جعبه های آنیلینگ, صفحات بافل, و وسایل عملیات حرارتی. |
| 310 / 310حرف | S31000 / S31008 | وابسته به اوستن | حدود 1050 درجه سانتیگراد در شرایط مناسب | محتوای بالای کروم و نیکل از مقاومت در برابر اکسیداسیون و استحکام در دمای بالا پشتیبانی می کند. برای اجزای کوره استفاده می شود, سبدهای عملیات حرارتی, و تجهیزات صنعتی در معرض حرارت انتخاب شده است. |
| 314 | S31400 | وابسته به اوستن | تا حدود 1150 درجه سانتیگراد در شرایط مناسب | محتوای کروم و نیکل بالا, همراه با سیلیکون بالا, پشتیبانی از مقاومت در برابر اکسیداسیون. برای تجهیزات کوره استفاده می شود, رنده, و وسایل عملیات حرارتی. |
253 MA |
S30815 | وابسته به اوستن | تقریباً 1100-1150 درجه سانتیگراد, بسته به شرایط | برای مقاومت در برابر اکسیداسیون و خزش طراحی شده است, از جمله خدمات چرخه ای. برای لوله های تابشی استفاده می شود, وسایل کوره, کوره های دوار, و اجزای تولید برق. |
| 409 | S40900 | وابسته به فری | در درجه اول وظیفه اگزوز در دمای پایین تر از سخت ترین محیط های کوره | درجه تثبیت شده با تیتانیوم با مقاومت در برابر اکسیداسیون اقتصادی. معمولا برای لوله های اگزوز خودرو استفاده می شود, صدا خفه کن, و اجزای مرتبط. |
| 446 | S44600 | وابسته به فری | تا حدود 1090 درجه سانتیگراد در شرایط اکسیداسیون مناسب | محتوای بالای کروم اکسیداسیون قوی و مقاومت در برابر برخی از محیط های حاوی گوگرد را فراهم می کند, اما مقاومت مکانیکی در دمای بالا نسبتاً محدود است. برای قطعات کوره استفاده می شود, دمپرها, بهبود دهنده ها, و تجهیزات احتراق. |
این دماها مرجع تقریبی مقاومت در برابر اکسیداسیون هستند, حداکثر محدودیت های عملیاتی جهانی نیست.
قابلیت خدمات واقعی به ترکیب جو بستگی دارد, قرار گرفتن در معرض مداوم یا چرخه ای, بارگذاری مکانیکی, هندسه جزء, و شرایط خاص محصول.
4. ویژگی های کلیدی فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت
عملکرد فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت به ترکیبی از ترکیب شیمیایی بستگی دارد, ساختار, رفتار مکانیکی در دمای بالا, و پایداری مقیاس های سطح محافظ.

مقاومت در برابر اکسیداسیون درجه حرارت بالا
مقاومت در برابر اکسیداسیون یکی از مشخصه های تعیین کننده فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت است.
کروم به تشکیل یک مقیاس اکسید محافظ کمک می کند, در حالی که سیلیکون و سایر عناصر آلیاژی می توانند بر ساختار و پایداری مقیاس تأثیر بگذارند.
اثربخشی این مقیاس به تداوم آن بستگی دارد, چسباندن, و توانایی محافظت در برابر تغییر دما و شرایط جوی.
هنگام ارزیابی نمره, مهندسان باید بین مقاومت اکسیداسیون مداوم و عملکرد تحت چرخه حرارتی تمایز قائل شوند.
قطعه ای که در معرض دمای نسبتاً پایدار کوره قرار می گیرد ممکن است رفتار مقیاس متفاوتی را نسبت به قطعه ای که به طور مکرر گرم و سرد می شود تجربه کند..
قدرت خزش و پایداری دراز مدت
در دمای بالا, یک ماده ممکن است به تدریج تحت باری تغییر شکل دهد که بتواند برای مدت کوتاهی بدون شکست تحمل کند.
بنابراین خواص خزشی برای تکیه گاه های کوره حیاتی است, لوله های تابشی, وسایل معلق, و سایر اجزای در معرض تنش مکانیکی پایدار.
انتخاب مواد باید از داده های خزش مربوطه در سطح دما و تنش مورد انتظار استفاده کند.
در کاربردهایی که ثبات ابعادی حیاتی است, طراحی باید تغییر شکل تجمعی را در کل عمر مفید در نظر بگیرد, نه فقط قدرت کوتاه مدت.
مقاومت در برابر خستگی حرارتی
مقاومت در برابر خستگی حرارتی برای قطعاتی که در معرض نوسانات دمایی مکرر هستند مهم است.
گریدهای آستنیتی و فریتی رفتار انبساط حرارتی متفاوتی دارند, که بر تنش های ایجاد شده در هنگام گرمایش و سرمایش تأثیر می گذارد.
فولادهای زنگ نزن آستنیتی معمولاً انبساط حرارتی بالاتر و هدایت حرارتی کمتری نسبت به فولادهای کربنی نشان می دهند., کنترل اعوجاج به ویژه در طول ساخت و جوشکاری مهم است.
اقدامات عملی شامل اجتناب از تمرکز استرس غیر ضروری است, کنترل انتقال بخش, انتخاب توالی جوش مناسب, و مدیریت نرخ گرمایش و سرمایش.
مقاومت در برابر جوهای تهاجمی
خوردگی در دمای بالا به شدت به شیمی گاز اطراف بستگی دارد.
| محیط | ریسک اصلی | اولویت انتخاب مواد |
| جو اکسید کننده | رشد پوسته و پوسته پوسته شدن | مقیاس اکسید محافظ پایدار |
| جو غنی از کربن | کربورسازی و گردگیری احتمالی فلز | مقاومت در برابر جذب کربن و جو فرآیند خاص |
| جو گوگرددار | سولفیداسیون و خوردگی گرم | سازگاری با پتانسیل گوگرد و پتانسیل اکسیژن |
| چرخه حرارتی مکرر | آسیب در مقیاس اکسید و خستگی حرارتی | چسبندگی مقیاس و عملکرد چرخه حرارتی |
| دمای بالا تحت بار پایدار | خزش و پاره شدن | استحکام مکانیکی طولانی مدت |
هیچ درجه واحدی برای همه این شرایط بهینه نیست. هنگامی که چندین مکانیسم تخریب به طور همزمان رخ می دهد, انتخاب باید بر اساس محیط ترکیبی باشد نه یک ویژگی واحد مانند محتوای کروم.
ساخت و ماشینکاری
فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت می توانند تشکیل شوند, ماشین شده, و جوش داده شد, اما رفتار ساخت آنها بر اساس درجه متفاوت است.
گریدهای آستنیتی به دلیل ویژگیهای انبساط حرارتی و هدایت آنها تمایل به سفت شدن دارند و میتوانند در حین جوشکاری تغییر شکل دهند..
گریدهای فریتی ممکن است محدودیتهای شکلگیری متفاوتی داشته باشند و در معرض قرار گرفتن در معرض حرارتی نامناسب شکننده شوند..
برای قطعات دقیق, برنامه ریزی ساخت باید شامل شرایط مادی باشد, تشکیل توالی, روش جوش, کمک هزینه ماشینکاری, و بازرسی ابعادی.
در بسیاری از کاربردها, کنترل تنش های پسماند و اعوجاج به اندازه رعایت مشخصات اسمی مواد مهم است.
5. ساخت و ساخت قطعات فولادی ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت
فرآیند تولید تأثیر مستقیمی بر دقت ابعاد دارد, ساختار, و عملکرد در دمای بالا اجزای فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت.
ریخته گری, تشکیل دهنده, ماشینکاری, جوش, و عملیات حرارتی باید با توجه به درجه آلیاژ انتخاب شود, هندسه جزء, و شرایط خدمات مورد نظر.

ریخته گری
ریخته گری دقیق برای ساخت قطعات فولادی ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت با هندسه های پیچیده مناسب است., معابر داخلی, یا مقاطع بزرگ.
| فرآیند ریخته گری | توضیحات | برنامه های معمولی |
| ماسه ریخته گری | فرآیند انعطاف پذیر مناسب برای اجزای بزرگ و پیچیده, با هزینه های نسبتا کم ابزار | اجزای کوره, بدنهای, محفظه های مقاوم در برابر حرارت |
| سرمایه گذاری ریخته گری | از الگوهای مومی و پوسته های سرامیکی برای تولید اشکال پیچیده با دقت ابعادی خوب استفاده می کند | تجهیزات کوره پیچیده, اجزای دقیق مقاوم در برابر حرارت |
| وابسته به مرکز ریخته گری | از چرخش قالب برای توزیع فلز مذاب استفاده می کند, آن را برای اجزای لوله ای و استوانه ای مناسب می کند | لوله های تابشی, لوله های اصلاح کننده, غلتک های کوره |
| پوسته قالب ریزی | از پوسته های ماسه ای چسبانده شده با رزین برای دستیابی به سطح خوب و سازگاری ابعادی استفاده می کند | اجزای کوره های کوچک و متوسط و ریخته گری های دقیق |
کیفیت ریخته گری به ذوب کنترل شده بستگی دارد, ریختن, طرح قالب, تثبیت, و پیشگیری از نقص.
فرآیند باید با توجه به اندازه جزء انتخاب شود, هندسه, ویژگی های آلیاژ, و سطح بازرسی مورد نیاز.
تشکیل دهنده
فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت می توانند به صورت گرم یا سرد شکل بگیرند, بستگی به درجه دارد, هندسه مورد نیاز, و وضعیت مادی.
| فرآیند شکل گیری | توضیحات | ملاحظات کلیدی |
| داغ تشکیل دهنده | مواد را در دماهای بالا تشکیل می دهد تا مقاومت در برابر تغییر شکل را کاهش دهد | دمای کار معمولی بر اساس درجه متفاوت است; کنترل گرمایش, دمای تشکیل, و خنک سازی بعدی برای جلوگیری از رشد بیش از حد دانه یا تشکیل فاز نامطلوب |
| سرد تشکیل دهنده | مواد را در دمای اتاق یا نزدیک به آن شکل می دهد | نمرات آستنیتی می تواند به سرعت کار کند, افزایش بارهای شکل دهی و خطر ترک خوردگی |
| عمیق نقاشی | اجزای فنجانی یا توخالی را از ورق فلز تولید می کند | نمرات آستنیتی داکتیل اغلب مناسب هستند, تابع ضخامت مواد, ابزار, و نسبت رسم |
| خم | زاویه ها را تشکیل می دهد, منحنی ها, و پروفایل های دیگر | حساب برای بازگشت بهار, سخت سازی کار, حداقل شعاع خمش, و آسیب های سطحی |
برای فرم دهی گرم, یک محدوده دمایی وسیع از حدود 900 تا 1200 درجه سانتیگراد ممکن است به درجه ها و عملیات خاصی مربوط باشد, اما نباید به طور جهانی اعمال شود.
محدوده کاری تایید شده باید از توصیه های پردازش آلیاژ خاص پیروی کند.
ماشینکاری
ماشینکاری فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت ممکن است دشوار باشد زیرا بسیاری از گریدها دارای استحکام نسبتاً بالایی هستند, سختی, سخت سازی کار, و هدایت حرارتی کم.
گرمای تولید شده در حین برش می تواند در نزدیکی لبه برش متمرکز شود, شتاب دادن لباس ابزار.
| پارامتر ماشینکاری | توصیه عمومی | ملاحظات کلیدی |
| ابزار مادی | کاربید پوشش داده شده; سرمت ها ممکن است برای عملیات تکمیلی انتخاب شده مناسب باشند | درجه و پوشش ابزار را با توجه به آلیاژ و عملکرد انتخاب کنید |
| برش سرعت | تقریباً 60-120 متر در دقیقه به عنوان مرجع اولیه برای عملیات کاربید خاص | برخی از گریدهای مقاوم در برابر حرارت به سرعت کمتری نیاز دارند; توصیه های ابزارسازی را دنبال کنید و شرایط را تأیید کنید |
| تغذیه کردن نرخ | تقریباً 0.1-0.3 میلی متر در دور به عنوان مرجع شروع برای عملیات تراشکاری مناسب | برای درج هندسه تنظیم کنید, سختی قطعه کار, پایان سطح, و عمق برش |
عمق برش |
خشن کردن: تقریباً 1-3 میلی متر; اتمام: تقریباً 0.2-0.5 میلی متر | بستگی به هندسه اجزا دارد, سختی ماشین, راه اندازی ابزار, و کمک هزینه سهام |
| خنک کننده | در صورت لزوم مایع خنک کننده را سیل کنید | از حذف گرما پشتیبانی می کند, روانکاری, و تخلیه تراشه |
| کار کنید سخت سازی کنترل کردن | از ابزارهای تیز استفاده کنید و تغذیه ثابتی داشته باشید | از مالش طولانی مدت خودداری کنید, ساکن, و برش مکرر روی سطوح سخت شده |
این مقادیر ماشینکاری به جای پارامترهای جهانی، نقاط شروع را نشان می دهند.
شرایط واقعی برش باید با توجه به درجه ایجاد شود, قابلیت ماشین, توصیه های سازنده ابزار, و کیفیت سطح مورد نیاز.
جوش
هنگامی که اجزای فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت شامل مجموعه های ساخته شده یا اتصالات جوشی هستند، ممکن است جوشکاری لازم باشد..
روش جوشکاری باید ترکیب آلیاژ را در نظر بگیرد, طراحی مشترک, دمای سرویس, و اثرات بالقوه منطقه متاثر از گرما.
| جنبه جوشکاری | توصیه عمومی | ملاحظات کلیدی |
| جوش فرایندها | gtaw (تیغ), گون (من), یا SMAW, به عنوان مناسب | فرآیند را با توجه به ضخامت جزء انتخاب کنید, هندسه مفصل, و الزامات تولید |
| میله فلزی | پرکننده سازگار برای درجه پایه و شرایط خدمات انتخاب شده است | به عنوان مثال, ER310 ممکن است برای اتصالات درجه 310 مناسب باشد; از طریق روش جوشکاری واجد شرایط تایید کنید |
| پیش گرم | به طور کلی برای بسیاری از درجات آستنیتی مورد نیاز نیست | الزامات به آلیاژ بستگی دارد, ضخامت بخش, مهار مفصل, و رویه تایید شده |
دمای تداخل |
در جایی که مشخص شده است، ممکن است از حدود 150 درجه سانتیگراد استفاده شود | حداکثر باید با روش جوشکاری و الزامات مواد تعیین شود |
| پس از جوش گرم کردن درمان | به طور معمول برای بسیاری از درجات آستنیتی مورد نیاز نیست | فقط در جایی که نمره اعمال می شود, شرایط خدمات, کد, یا رویه واجد شرایط آن را ایجاب می کند |
| برگشت پاکسازی | آرگون یا گاز بی اثر دیگر مشخص شده برای محافظت از ریشه در صورت لزوم | به جلوگیری از اکسیداسیون بیش از حد در سمت ریشه جوش های فولاد ضد زنگ کمک می کند |
تمیز کردن مناسب, کنترل حرارت ورودی, انتخاب پرکننده-فلز, و بازرسی ضروری است.
برای قطعاتی که در معرض سرویس شدید دمای بالا قرار دارند, روش جوشکاری باید برای آلیاژ واقعی و شرایط عملیاتی واجد شرایط باشد.
عملیات حرارتی
ممکن است از عملیات حرارتی برای ایجاد شرایط مواد مورد نیاز استفاده شود, مقاومت در برابر خوردگی را در صورت لزوم بازیابی کنید, تثبیت ریزساختار, یا تنش های پسماند را برطرف کنید.
درمان صحیح به درجه آلیاژ و سابقه ساخت بستگی دارد.
| فرآیند عملیات حرارتی | دما یا شرایط معمولی | هدف و ملاحظات |
| راه حل بازپخت | تقریباً 1040-1150 درجه سانتیگراد برای بسیاری از گریدهای آستنیتی | کاربیدها را حل می کند و ریزساختار مورد نظر را بازیابی می کند. خنک سازی سریع در جایی که درجه و روش مشخص شده است مورد نیاز است |
| استرس امداد | درجه- و روش خاص | در نظر گرفته شده برای رفع تنش های پسماند در صورت لزوم. دمای 300 تا 400 درجه سانتیگراد نباید به عنوان یک چرخه جهانی کاهش استرس در نظر گرفته شود. |
درمان تثبیت |
تقریباً 850-900 درجه سانتیگراد برای گریدهای تثبیت شده خاص, مشروط به مشخصات | برای درجاتی مانند 321 یا 347 برای ترویج ثبات از طریق تیتانیوم- یا کاربیدهای حاوی نیوبیم |
| همگن | ممکن است حدود 1100-1200 درجه سانتیگراد برای آلیاژهای ریخته گری انتخاب شده باشد | فقط در صورت مناسب بودن آلیاژ و روش مناسب استفاده می شود; زمان و دما به ترکیب ریخته گری و ضخامت بخش بستگی دارد |
عملیات حرارتی باید با دقت انتخاب شود زیرا دمای بیش از حد, زمان نگهداری نامناسب, یا سرد شدن نامناسب می تواند باعث رشد دانه شود, تحریف, یا تشکیل فاز نامطلوب.
برای قطعات فولادی ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت, روش های درجه خاص و خنک کننده کنترل شده برای دستیابی به خواص ثابت و عملکرد قابل اعتماد در دمای بالا ضروری هستند..
6. کاربردهای رایج فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت
فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت در مواردی استفاده می شود که اجزاء باید خواص مفیدی را در طول قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دماهای بالا حفظ کنند..
درجه مناسب به محیط عملیاتی و مکانیسم تخریب غالب بستگی دارد.
| صنعت | اجزای معمولی | الزامات اصلی | نمرات برای ارزیابی |
| صنعتی کوره ها | سینی ها, سبد, حمایت, حواس | مقاومت در برابر اکسیداسیون و پایداری حرارتی | 309حرف, 310حرف, 314, 253 MA |
| گرم کردن درمان | وسایل, جعبه های آنیلینگ, پاسخ می دهد | مقاومت در برابر چرخه حرارتی, اکسیداسیون, و تحریف | 309حرف, 310حرف, 314 |
| پتروشیمی پردازش | قطعات داخلی کوره, لوله های تابشی, اجزای فرآیند انتخاب شده | استحکام در دمای بالا و سازگاری با جو | 310حرف, 314, 253 MA; آلیاژهای تخصصی در صورت نیاز |
| قدرت نسل | پشتیبانی در معرض حرارت, لوله, اجزای کوره انتخاب شده | مقاومت در برابر خزش و مقاومت در برابر اکسیداسیون | 310حرف, 253 MA, سایر نمرات خاص برنامه |
خودرو |
لوله های اگزوز, صدا خفه کن, اجزای حرارتی | مقاومت در برابر اکسیداسیون و کنترل هزینه | 409 و درجه های دمای بالاتر را انتخاب کردند |
| سیمان وت معدنی پردازش | اجزای مرتبط با کوره, تجهیزات گاز داغ | مقاومت در برابر اکسیداسیون و دوام چرخه حرارتی | 309حرف, 310حرف, 253 MA, نمرات فریتی انتخاب شده |
| فلزی پردازش | وسایل کوره, پاسخ می دهد, تجهیزات احتراق | مقاومت در برابر گازهای داغ و پایداری ابعادی | 310حرف, 314, 446, بسته به جو |
این توصیه های نمره نقطه شروعی برای ارزیابی هستند, تاییدیه های خودکار نیست.
به عنوان مثال, 253 MA در کاربردهایی از جمله لوله های تابشی استفاده می شود, کوره های دوار, سینی های عملیات حرارتی, و تجهیزات تولید برق, در حالی که 409 در درجه اول با سیستم های اگزوز خودرو مرتبط است.
7. پایان
فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت برای اجزای صنعتی که باید به طور قابل اعتماد در دماهای بالا کار کنند ضروری است..
عملکرد آن به بیش از یک درجه بندی دمای اسمی بستگی دارد. شیمی آلیاژ, ساختار, مقاومت در برابر اکسیداسیون, قدرت خزش, خستگی حرارتی, سازگاری فرآیند و گاز, و کیفیت ساخت همه بر عمر سرویس تاثیر می گذارد.
گریدهایی مانند 309S, 310حرف, 314, 253 MA, 409, وت 446 توازن های مختلف خواص را ارائه می دهد.
انتخاب صحیح بستگی به این دارد که آیا نیاز غالب مقاومت در برابر اکسیداسیون است یا خیر, استحکام بار پایدار, پایداری چرخه حرارتی, یا مقاومت در برابر یک اتمسفر با دمای بالا خاص.
برای مهندسان و تیم های خرید, قابل اطمینان ترین فرآیند انتخاب با شرایط خدمات واقعی آغاز می شود و مواد را در برابر مکانیسم های شکست مورد انتظار ارزیابی می کند.
کنترل های تولید - از جمله شکل دهی, جوش, عملیات حرارتی, ماشینکاری, و بازرسی - سپس باید خواص مورد نیاز در سرویس را حفظ کند.
بهترین فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت لزوماً درجه ای با بالاترین درجه حرارت نیست.
درجه ای است که خواص مورد نیاز را در محیط عملیاتی واقعی در طول عمر سرویس مورد نظر حفظ می کند.
متداول
حداکثر دمای سرویس برای فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت چقدر است?
حداکثر دمای سرویس بر اساس درجه متفاوت است. نمرات Austenitic مانند 310 و 253MA را می توان تا 1100-1150 درجه سانتیگراد استفاده کرد.
نمرات فریتی مانند 446 قابل استفاده تا دمای 1100 درجه سانتیگراد. گریدهای ریخته گری مانند HW را می توان تا دمای 1150 درجه سانتی گراد استفاده کرد.
تفاوت بین فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت و فولاد ضد زنگ استاندارد چیست؟?
گریدهای مقاوم در برابر حرارت با کروم بالاتر فرموله می شوند, نیکل, و محتوای سیلیکون برای مقاومت در برابر اکسیداسیون, خزیدن, و تخریب ریزساختاری در دماهای بالا. گریدهای استاندارد برای مقاومت در برابر خوردگی در دمای محیط بهینه شده اند.
کدام فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت بهترین مقاومت در برابر اکسیداسیون را دارد?
نمرات با محتوای کروم و سیلیکون بالا, مانند 314, 253MA, و 353MA, بهترین مقاومت در برابر اکسیداسیون را ارائه می دهد. این گریدها یک Cr2O3 محافظ را تشکیل می دهند + مقیاس SiO2 که در برابر پوسته شدن مقاومت می کند.
کدام فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت بهترین استحکام خزش را دارد?
گریدهای آستنیتی با محتوای نیکل بالا, مانند 310, 330, 253MA, و Incoloy 800H, بهترین قدرت خزش را ارائه می دهد. این گریدها استحکام خود را تا دمای 1100 درجه سانتیگراد حفظ می کنند.
آیا می توان فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت را جوش داد?
بله. گریدهای آستنیتی با استفاده از GTAW به راحتی قابل جوش هستند, گون, یا SMAW.
نمرات کم کربن و تثبیت شده (به عنوان مثال, 310حرف, 321, 347) برای کاربردهای جوش داده شده برای جلوگیری از ایجاد حساسیت ترجیح داده می شوند.
تفاوت بین چیست 309 وت 310 فولاد ضد زنگ?
309 دارای 22-24٪ کروم و 12-15٪ Ni, با حداکثر دمای سرویس 1000 درجه سانتیگراد.
310 دارای 24-26٪ کروم و 19-22٪ Ni, با حداکثر دمای سرویس 1100 درجه سانتیگراد. 310 مقاومت در برابر اکسیداسیون و قدرت خزش بهتری را ارائه می دهد.
253MA چیست؟, و چرا استفاده می شود?
253MA یک فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت آستنیتی با 20-22٪ کروم است, 10-12٪ در, 1.4-1.6٪ بله, و اضافات خاکی کمیاب.
مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون را ارائه می دهد, قدرت خزش, و مقاومت در برابر خستگی حرارتی تا 1150 درجه سانتیگراد.


