چگونه درمان حرارتی و ترکیب آلیاژ بر سختی فولاد ضد زنگ تاثیر می گذارد؟

روش‌های عملیات حرارتی و آلیاژسازی مستقیماً بر سختی فولاد ضد زنگ تأثیر می‌گذارند. عملیات حرارتی مانند کوئنچ و تمپرینگ، خواص مکانیکی ریزساختار فولاد را بهبود می‌بخشند. به عنوان مثال، فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی در نتیجه تکنیک‌های عملیات حرارتی سفارشی، سختی قابل توجهی از خود نشان می‌دهند. همچنین، کربن، کروم، مولیبدن و نیکل به دلیل تأثیرشان بر تشکیل کاربیدها، اندازه دانه و استحکام ماتریس فولاد ضد زنگ، تأثیر عمیقی بر سختی دارند. یک رویکرد خاص برای عملیات حرارتی و آلیاژسازی باید با سطح بهینه سختی، شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز برای مورد استفاده خاص مطابقت داشته باشد.

تأثیر عملیات حرارتی بر دوام فولاد ضد زنگ

عملیات حرارتی قطعاً به دوام فولاد ضد زنگ می‌افزاید، زیرا ریزساختار فولاد را تغییر می‌دهد که منجر به خواص مکانیکی مطلوب می‌شود. فرآیندهایی مانند آنیلینگ، کوئنچ و تمپرینگ برای اصلاح ساختار دانه، کاهش تنش داخلی و افزایش سختی یا چقرمگی یک ماده استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی به دلیل سخت شدن و تمپرینگ، از افزایش استحکام و مقاومت در برابر سایش بسیار سود می‌برند.

برخی از عوامل فنی کلیدی عبارتند از دمای حرارت، سرعت خنک‌سازی و زمان نگهداری. پارامترهایی مانند آنیلینگ فولاد ضد زنگ آستنیتی نیاز دارند که دما در 1900 درجه فارنهایت تا 2100 درجه فارنهایت (1040 درجه سانتی‌گراد تا 1150 درجه سانتی‌گراد) تنظیم شود و به دنبال آن خنک‌سازی سریع برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی انجام شود. به طور مشابه، فولاد ضد زنگ مارتنزیتی پس از سخت شدن در 950 درجه فارنهایت تا 1150 درجه فارنهایت (510 درجه سانتی‌گراد تا 620 درجه سانتی‌گراد) تمپر می‌شود و سپس بسته به سختی و چقرمگی مورد نیاز، تمپر می‌شود. کنترل این عوامل فولاد ضد زنگ را قادر می‌سازد تا عملکرد مکانیکی بهینه را حفظ کند و در عین حال طول عمر مناسبی را برای یک کاربرد خاص تضمین کند.

چگونه عناصر آلیاژی بر سختی تأثیر می‌گذارند

عناصر آلیاژی به طور قابل توجهی سختی فولاد را با تغییر ریزساختار و خواص مکانیکی آن افزایش می‌دهند. عناصر آلیاژی مهمی مانند کربن، کروم، منگنز، مولیبدن و وانادیوم حیاتی هستند زیرا به تشکیل فازهای سخت مانند مارتنزیت و رسوب کاربید کمک می‌کنند که به تأثیرات سختی کمک می‌کنند.

• کربن (C): کربن سختی فولاد را بیشترین میزان افزایش می‌دهد زیرا به عنوان کاربید آهن (Fe3C) قابل تشخیص است. این ماده فولاد را از طریق تقویت محلول جامد و سخت شدن رسوبی تقویت می‌کند. محتوای کربن سختی را افزایش می‌دهد، به طوری که فولادهای پرکربن دارای 0.8٪ کربن برای حداکثر سختی هستند.
• کروم (Cr): کروم سختی‌پذیری دیسک‌های فولادی را در دماهای بالاتر افزایش می‌دهد زیرا آستنیت در حین خنک‌سازی به پرلیت تبدیل می‌شود. کاربید کروم مقاوم در برابر سایش نیز تشکیل می‌شود که محافظت عالی را نیز فراهم می‌کند. انواع مختلف فولاد ضد زنگ حاوی 10.5٪ تا 18٪ کروم برای سختی و مقاومت در برابر خوردگی بهینه هستند.
• منگنز (Mn): سختی‌پذیری و چقرمگی با افزودن حداکثر 1٪ منگنز افزایش می‌یابد زیرا به کاهش شکنندگی و همچنین یکسان‌سازی سطح سختی در سراسر مرزهای دانه کمک می‌کند. دوز توصیه شده 0.5٪ تا 2٪ است.
• مولیبدن (Mo): مولیبدن به حفظ استحکام فولاد در دماهای بالاتر کمک می‌کند و در عین حال از شکننده شدن و نرم شدن تمپر فولاد در حین عملیات حرارتی جلوگیری می‌کند. گریدهای مختلف فولاد به 0.2٪ تا 1٪ مولیبدن نیاز دارند.
• وانادیوم (V): وانادیوم ریزساختار مقیاس ریز را با کمک به اصلاح دانه افزایش می‌دهد که سختی و چقرمگی را بهبود می‌بخشد. کاربیدهای وانادیوم از سخت‌ترین‌ها هستند و به مقاومت در برابر سایش می‌افزایند. مقادیر وانادیوم معمولاً بین 0.05٪ تا 0.5٪ است.

متالورژیست‌ها عناصر آلیاژی مختلف را متعادل می‌کنند و با استفاده از دقت برای پاسخگویی به نیازهای خاص کاربردهای مختلف در ابزارهای ماشین‌کاری خودرو، هوافضا یا صنعتی، خواص سختی را با توجه به نیازهای مشتری تنظیم می‌کنند.

اثرات کار سرد بر سختی فولاد ضد زنگ

کار سرد سختی فولاد ضد زنگ را با تغییر ساختار کریستالی آن افزایش می‌دهد. تنش مکانیکی که یک دانه در حین نورد، چکش‌کاری یا فرآیندهای مشابه تجربه می‌کند، منجر به تغییر شکل پلاستیکی آن می‌شود. این امر منجر به اصلاح بیشتر ساختار دانه و افزایش تراکم نابجایی می‌شود که حرکات نابجایی بعدی را مانع می‌شود و ماده را سخت می‌کند. به نظر من، این به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا سختی و استحکام مورد نیاز را بدون نیاز به تغییر ترکیب شیمیایی فولاد به دست آورند و تطبیق‌پذیری آن را برای استفاده در ساخت و ساز یا حتی تجهیزات پزشکی که دوام اغلب حیاتی است، نشان می‌دهد.