فولاد های مقاوم حرارتی

[rahele_s 6472]

امروزه فولادها در شرایط متغیر و گسترده ای ؛ شامل محیط هایی با دمای بالا و خورنده تحت شرایط تنش استاتیكی و دینامیكی بكار می روند. از قبیل دریچه های موتور هواپیما ، حامل های كوره ، رتورت ها ، واحدهای كراكینگ نفت و توربین های گازی . سه مشخصه برای فلزاتی كه در دمای بالا به كار می روند ؛ مورد نیاز است :

1- مقاومت به اكسیداسیون و پوسته شدن

2- حفظ استحكام در دمای كاری

3- پایداری ساختار ؛ با توجه به رسوب كاربیدها ، كروی شدن ، كاربیدهای سیگما، تردی بازپخت

دیگر ویژگی ها نیز ممكن است در كاربرد مهم باشند ؛ همچون مقاومت ویژه و ضریب حرارتی برای اهداف الكتریكی ، ضریب انبساط برای واحدهای ساختمانی و مقاومت به نفوذ در اثر پدیده سوختن در بعضی كاربردهای كوره ای . در مورد فولادهای توربین های گازی مشخصات دیگری نیز مطرح می شود ، ظرفیت میرایی داخلی و استحكام خستگی ، حساسیت به فاق و استحكام ضربه ای ( سرد و گرم ) ، مشخصه جوشكاری و ماشینكاری ، بویژه در رتورهای بزرگ كه باید با حداقل مقاطع جوشكاری شده ساخته شوند .

پوسته اكسیدی كه بر روی آهن شكل می گیرد متخلخل بوده و چسبنده نیست، اما این پوسته در اثر اضافه كردن عناصر ویژه ای به فولاد ، چسبنده و محافظ می شود . این عناصر كرم ، سیلیسیم و آلومینیوم هستند و آنها بوسیله میل تركیبی زیاد با اكسیژن توصیف می شوند ؛ اما واكنش بوسطه شكل گیری فیلم اكسیدی خنثی به سرعت متوقف می شود. مقاومت به اكسیداسیون فولاد نرم بوسیله شكل گیری آلیاژ آهن - آلومینیوم در سطح ، به مقدار زیادی بهبود می یابد. این عمل به وسیله حرارت دادن در 0C 1000 و تماس با پودر آلومینیوم (calorising ) یا اسپری حرارتی انجام می شود.

[rahele_s 6472]

بهبود مقاومت خزشی نیز بوسیله روش های زیر بدست می آید :

- بالا بردن دمای نرم شدن بوسیله انحلال عناصر آلیاژی

- استفاده معقول از رسوب سختی در دمای كاری ، بدون پدیده فراپیری . سختی فاز ثانویه شدیدا وابسته به درجه و یكنواختی ، پراكندگی بدست آمده است و ضریب خزش وابسته به دامنه فاصله اجزا است .

- كنترل درجه كارسختی در بازه دمایی مناسب كه اغلب اندازه خزشی اولیه را كاهش می دهد.

- تغییرات در پروسه تولید ، اكسیژن زدایی و ذرات درون مرزهای كریستالی نیز می توانند روی خواص خزشی تاثیر گذار باشند.

- ذوب در خلا مزایایی دارد كه در روش های معمول نمی توان به آنها دست یافت .

خواص مكانیكی نیز بوسیله اضافه كردن عناصر گوناگون بهبود بخشیده می شود ؛ كبالت ، تنگستن و مولیبدن باعث استقامت فولاد در برابر عمل تمپر كردن می شود. فولادهای آستنیتی آلیاژی هیچ تغییری ندارندو بنابراین بوسیله سرد كردن در هوا سخت نمی شوند . اما مقاومت به سایش آنها خوب نیست . مقدار كافی از عناصر آلیاژی همچون سیلسیم و كرم خط Ac را بالا می برد. فولاد با درصد بالای نیكل نباید در دمای بالا در تماس با دی اكسید گوگرد و یا دیگر تركیبات گوگردی قرار گیرد ؛ چون فیلم های كریستالی سولفید نیكل شكل می گیرد.

در فولادهایی با كرم بالا كاربیدها به هم پیوسته و بزرگ می شوند، كه این منجر به كم كردن مسدود شدن رشد دانه های فریت در دمای بالای 0C 700 می شود. رشد بیش از اندازه دانه ها باعث كم شدن تافنس می شود. همچنین رشد دانه در بالای 0C1000 در فولاد های آستنیتی اتفاق می افتد، اما هیچ مشكلی بوجود نمی آید . چون آنها حتی در شرایط دانه های درشت چقرمه و داكتیل باقی می مانند. هنگام گرم كردن در بازه 0C 500- 900 فولادهای آستنیته ، كاربیدها در طول مرزهای آستنیت رسوب نمی كنند و بعلت اینكه ترك های درون بلوری احتمالا افزایش می یابند اگر فولاد تحت تنش پیوسته در شرایط كششی در این رنج دمایی قرار گیرد. فولادهای فرتیك و آستنیتیك در تركیب ویژهای بوسیله شكل گیری فاز سیگما ترد می شوند.