تأثیر عناصر آلیاژی

معرفی

فولاد ضد زنگ با آلیاژ کردن عناصر مختلف به فولاد به خواص خود دست می یابد. بیشتر آلیاژها حاوی 70 تا 75 درصد یا بیشتر آهن هستند و به همین دلیل خواص متالورژیکی آهن باید بسیار مهم باشد.

جدول عناصر آلیاژی مهم و تأثیر آنها

کروم (Cr)

کروم استحکام کششی را به میزان 80 نیوتن بر میلی متر مربع در هر درصد کروم افزایش می دهد. کروم به دلیل تمایل به تولید کاربید باعث افزایش سختی می شود. فولادهای با 12 درصد کروم بیشتر در برابر آب و اسیدهای خاص در برابر خوردگی مقاوم هستند. کروم مقاومت حرارتی را به ویژه همراه با نیکل افزایش می دهد.

هنگامی که کروم اکسید شده یک لایه اکسیدی محکم تشکیل می دهد که نسبتاً در برابر خوردگی مقاوم است و ممکن است باعث شود فولادها در تمام دماها فریتی شوند.

نیکل (Ni)

نیکل هم انعطاف پذیر و هم قوی است، اما از آنجایی که نسبتاً گران است، فقط در حد محدودی استفاده می شود. نیکل استحکام کششی را به میزان 40 نیوتن بر میلی متر مربع در درصد افزایش می دهد. نیکل سرعت خنک کننده بحرانی را کاهش می دهد. هنگامی که بیش از 25 درصد نیکل آلیاژ می شود، فولادهای آستنیتی غیر مغناطیسی و مقاوم در برابر خوردگی تولید می شوند.

اگر فولاد نیز با کروم آلیاژ شود، حالت آستنیتی مطلوب با محتوای 8 درصد نیکل و 18 درصد کروم (فولاد کروم نیکل 18/8) به دست می‌آید.

مولیبدن (Mo)

Mo استحکام، شکل پذیری و خواص مقاوم در برابر حرارت فولاد را افزایش می دهد. Mo به شدت کاربید تولید می کند و در فولادهای با سرعت بالا (فولاد HS) و فولادهای عملیات حرارتی استفاده می شود زیرا مقاومت در برابر حرارت را افزایش می دهد.

Mo در فولادهای زنگ نزن باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی در برابر:

اسید سولفوریک
اسید فسفریک
اسید فرمیک
انواع اسیدهای آلی داغ

Mo همچنین در برابر خوردگی حفره ای به ویژه برای محلول های کلر محافظت می کند.

حفره در بخش “انواع خوردگی” بیشتر توضیح داده شده است.

تیتانیوم (Ti)

مزایای استفاده از Ti خالص در مقاومت خوردگی خوب آن است که کم و بیش مشابه فولاد ضد زنگ است و استحکام خوب نسبت به وزن آن.

با این حال، این خواص خوب در دماهای بالا ناپدید می شوند، که در آن Ti به شدت واکنش می دهد و ترکیبات شیمیایی با همه گازها به جز گازهای بی اثر ایجاد می کند. به عنوان مثال، آیا تیتانیم در نیتروژن خالص در دمای 800 درجه سانتیگراد به نیترید تیتانیوم تحت تولید گرمای شدید می سوزد.

Ti به عنوان یک عامل اکسیدزدایی و نیترات زدایی کارآمد به عنوان مثال در فولادهای ضد زنگ خاصی استفاده می شود که عمدتاً کربن را با کاربید تیتانیوم ترکیب می کند، اما همچنین با نیتروژن مضر به نیترید تیتانیوم ترکیب می شود.

نیوبیم (Nb)

Nb یک مولد کاربید قوی است و در فولادهای کروم نیکل آستنیتی از رسوب نامطلوب کاربید عناصر دیگر جلوگیری می کند.

آلیاژهای کروم نیکل

در سیستم دو فازی آهن-کروم ناحیه گاما چسبانده شده است و از حدود. 12.5 درصد کروم تنها فریت از دمای همجوشی تا دمای اتاق خواهد بود (ساختار شبکه فضایی مکعبی).

هنگامی که محتوای نیکل افزایش می یابد، ناحیه گاما به سیستم دو فازی آهن نیکل افزایش می یابد. از یک محتوای نیکل معین، ساختار کاملا آستنیتی (مکعبی سطح مرکزی) خواهد شد.

عناصری که برای آلیاژسازی فولادهای زنگ نزن به منظور دستیابی به خواص خاص مورد استفاده قرار می گیرند را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد: