در گذشته مطالبی در خصوص انواع فولاد و دسته‌بندی‌هایی نظیر فولاد آلیاژی و استنلس استیل مطالبی را ارائه کردیم. در این مقاله به بررسی یکی از دسته‌های فولادهای زنگ نزن به نام استیل پیرسختی می‌پردازیم. پیش از معرفی آن، ابتدا مفهوم و تعریف پیرسختی مورد بررسی قرار می‌گیرد و پس از آن، انواع استیل پیرسختی مورد استفاده در صنعت، معرفی میشود.
فهرست این مطلب
پیرسختی چیست؟
پیر سختی (Age Hardening) که با نام رسوب سختی نیز در علم و مهندسی مواد شناخته میشود، در واقع گونه‌ای از عملیات حرارتی است که در آن، به کمک رسوب برخی از عناصر مشخص، استحکام فلز یا آلیاژ زمینه افزایش پیدا می‌کند. افزایش استحکام ناشی از پیرسختی به دلیل این است که رسوبات، جلوی حرکت حفرات و ترک‌های ریز ساختار را می‌گیرند و اجازه انتشار بیشتر را به آن‌ها نمی‌دهند.
نکته جالب توجه در خصوص عملیات پیرسختی این است که در برخی مواقع، با افزایش دما، استحکام فلز نه تنها کاهش نمی‌یابد بلکه بیشتر نیز میشود.
کدام فلزات پیرسختی می‌شوند؟
معروف‌ترین فلزی که عملیات پیرسختی بر روی آن اعمال میشود، آلومینیوم است. اما آلومینیوم تنها فلز مورد استفاده در این زمینه نیست. به طور کلی می‌توان گفت، فلزات و آلیاژهایی پیرسخت می‌شوند که در دیاگرام پایداری خود، با افزایش دما، میزان انحلال رسوب افزایش می‌یابد. از این رو، فلزات زیر از پرکاربردترین موارد پیرسختی به شمار می‌روند:
- برخی گروه‌ّای آلومینیوم
- تعداد مشخصی از فولادهای زنگ نزن
- نیکل
- تیتانیوم
- منگنز
استیل پیرسختی
این سری از استیل‌ها، به طور هم‌زمان، خواص سری آستنیتی و مارتنزیتی را در خود گنجانده‌اند. سختی بالای ایجاد شده در استیل پیرسختی، ناشی از اضافه کردن یک یا چند عنصر آلیاژی نظیر آلومینیوم، مولیبدن، نایوبیوم، تیتانیوم و یا مس است. در ادامه به توضیح نحوه انجام فرایند پیرسختی در استیل‌ها می‌پردازیم.
برای انجام فرایند پیرسختی، ابتدا عناصر آلیاژی فوق‌الذکر به ساختار اضافه میشود. این عناصر، به صورت رسوبات درشت در ساختار قرار می‌گیرند. وجود رسوبات با ابعاد درشت منجر به ایجاد تمرکز تنش در استیل تولید شده میشود، از این‌رو این استیل تا دماهای بالای منطقه آستنیت گرم میشود تا رسوبات در ساختار حل شود. پس از آن، استیل، تحت عملیات سرد کردن ناگهانی قرار می‌گیرد که منجر به تولید رسوبات با اندازه کوچک‌تر در ریزساختار میشود. سپس برای پراکنده سازی رسوبات در کل ریزساختار، عملیات تمپر در دماهای پایین انجام میشود. این امر باعث جلوگیری هرچه بیشتر از حرکت نابجایی‌ها در درون ریزساختار است. وقوع این اتفاق، منجر به افزایش چشم‌گیر سختی و کاهش شکل‌پذیری در استیل تولید شده میشود.
منبع
وجود دلایل بالا، باعث استفاده از استیل پیرسختی در موارد و کاربردهایی که اولویت با سختی و استحکام بالاست، شده است.
استیل PH13-8 Mo
استیل PH13-8 Mo یکی از سه گرید اصلی استیل پیر سختی می‌باشد. خواص مکانیکی و فیزیکی این گرید بسیار مشابه با گریدهای دیگر PH می‌باشد اما همانطور که از نام این گرید مشخص است. علاوه بر عناصر کروم و نیکل، استیل PH13-8 Mo حاوی 2.5 درصد مولیبدن نیز می‌باشد. اضافه شده مولیبدن به ساختار این استیل باعث شده است که علاوه بر استحکام و سختی بسیار مناسب، استیل PH13-8 Mo در مقابل خوردگی تنشی نیز بسیار مقاوم باشد.
مولیبدن همچنین باعث جلوگیری از جدایش فازی در حین ریخته‌گری این استیل میشود.
کاربرد استیل PH13-8 Mo
کاربرد استیل PH13-8 Mo همانند سایر گروه‌های PH بسیار خاص می‌باشد. برتری کیفی استیل PH13-8 Mo باعث شده است که کاربری آن حتی نسبت به PH15-5 نیز خاص تر باشد و فقط در اموری مورد استفاده قرار گیرد که حفظ سلامت قطعه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. صنایع نفت و پتروشیمی از اصلی‌ترین مصرف کنندگان این استیل می‌باشند.
استیل PH15-5
استیل PH15-5 از جمله استیل‌های مارتنزیتی پیر سختی به حساب می‌آید. این استیل دارای استحکام بالا، مقاومت به خوردگی خوب و خواص مکانیکی مطلوب در دمای کاری بالای 350 درجه سانتی گراد می‌باشد. استیل PH15-5 دارای چقرمگی مناسبی است و جوش پذیری آن مطلوب است. در این استیل عناصر آلیاژی نظیر کروم، مس، نیکل، سیلیکون و تانتالوم استفاده شده است که همگی این‌ها در قیمت خرید استیل PH15-5 تاثیر گذار خواهند بود.
کاربرد استیل PH15-5
کاربرد استیل PH15-5 با توجه به مطالب گفته شده در بالا می‌تواند بسیار محدود باشد. چرا که این استیل علی رغم دارا بودن خواص مکانیکی و فیزیکی فوق العاده، دارای قیمت تمام شده بالایی می‌باشد و استفاده از آن در امور روزانه و مصارف ساده توصیه نمی‌شود.
جهت تهیه استیل PH15-5 برای کاربرد در مصارف خاص می‌توانید با کارشناسان مجموعه فولاد سازان راه ابریشم تماس برقرار کنید و از مشاوره ما بهره‌مند گردید.
استیل PH17-4
استیل PH17-4 یکی دیگر از معروف‌ترین گریدهای استیل پیرسختی می‌باشد. این استیل همانند استیل PH1-5 در دسته استیل‌های مارتنزیتی قرار می‌گیرد و با نام‌های دیگری نظیر استیل 610 و یا 4-17 نیز شناسایی میشود. علت این نامگذاری میزان دو عنصر آلیاژی اصلی در این استیل می‌باشد به طوری که، استیل PH17-4 حاوی 17 درصد کروم و 4 درصد نیکل است. از دیگر عناصر آلیاژی موجود در ساختار این استیل می‌توان به مس نیز اشاره کرد
کاربرد استیل PH17-4
کاربرد استیل PH17-4 همانند سایر گریدهای این دسته به دلیل قیمت بالای آن بسیار محدود و سفارشی است. از جمله کاربردهای استیل PH17-4 می‌توان به کاربرد آن در صنایع نفتی و فرآورده‌های مشابه آن اشاره کرد. این استیل به دلیل دارا بودن سختی زیاد و مقاومت به خوردگی مطلوب در این صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جمع‌بندی
در این مقاله ابتدا به مفهوم عملیات حرارتی پیرسختی پرداخته شد؛ سپس انواع فلزاتی که امکان این عملیات بر روی آن‌ها وجود دارد، ذکر شد. در ادامه مطالبی در خصوص استیل پیرسختی و گریدهای اصلی آن آورده شد. برای مطالعه سایر مقالات مرتبط می‌توانید اینجا کلیک کنید.