استنلس استیل مارتنزیتی چیست و چه کاری می تواند برای کسب و کار شما انجام دهد؟

فولاد مارتنزیتی چیست؟

فولاد مارتنزیتی نوعی استنلس استیل است که به دلیل ترکیب شیمیایی آن می‌توان از طریق عملیات حرارتی و پیری سخت‌شده و تقویت کرد. این روش‌ها فولاد مارتنزیتی را قوی‌تر از سایر انواع می‌کند که آن را به انتخاب خوبی برای ساخت ابزار پزشکی، شیرهای مکانیکی، قطعات توربین، ابزارهای مکانیکی و سایر کاربردهای مختلف تبدیل می‌کند.

ترکیب فولاد مارتنزیتی

مانند تمام فولادهای ضد زنگ ، جزء اصلی فولاد مارتنزیتی کروم است که معمولاً 18-5/11 درصد از ترکیب آن را تشکیل می دهد. سایر اجزای رایج عبارتند از تا 1.2٪ کربن و نیکل. مقدار زیاد کربن به این نوع فولاد ساختار مولکولی قوی می بخشد اما کمبود نیکل باعث می شود که مقاومت کمتری در برابر خوردگی نسبت به سایر انواع فولاد ضد زنگ داشته باشد. مقادیر کمی از عناصر آلیاژی دیگر مانند منگنز، مولیبدن و نیکل نیز اضافه می شود.

فرآوری استنلس استیل مارتنزیتی

رایج ترین انواع نوارهای ضد زنگ مارتنزیتی عبارتند از 410 Stainless Steel، 420 Stainless Steel و 440A. این فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی مانند آلیاژهای فولادی با کربن بالا به عملیات حرارتی واکنش نشان می دهند. حداکثر سختی خاموش شده در درجه اول به محتوای کربن بستگی دارد.

آنها با حرارت دادن به دماهای بالا و سپس سرد شدن سریع سخت می شوند. از آنجایی که سختی پذیری آلیاژهای مارتنزیتی بسیار بالا است، اغلب به آن "سخت شدن هوا" گفته می شود.

از آنجایی که ساختار مارتنزیتی سخت شده کاملاً شکننده است، ماده معمولاً در دماهای پایین مجدداً گرم می شود تا ریزساختار را کاهش دهد یا دوباره تا دمای کمی بالاتر گرم می شود تا مواد تا سطوح سختی متوسط نرم شوند. بازپخت فرآیندی با حرارت دادن درست زیر دمای بحرانی آلیاژها انجام می شود. بازپخت کامل با حرارت دادن درست بالاتر از دمای بحرانی با خنک شدن کندتر حاصل می شود.

انواع فولاد مارتنزیتی

فولاد مارتنزیتی را می توان بر اساس محتوای کربن به دو نوع مجزا تقسیم کرد.

فولاد مارتنزیتی کم کربن

فولاد مارتنزیتی کم کربن دارای محتوای کربن بین 0.05٪ تا 0.25٪ است. نسخه‌های کم کربن فولاد مارتنزیتی قوی‌تر هستند، مقاومت در برابر خوردگی بالاتری دارند و پتانسیل بیشتری برای ساخت دارند.

فولاد مارتنزیتی با کربن بالا

فولاد مارتنزیتی پر کربن معمولاً دارای محتوای کربن بین 0.61٪ تا 1.50٪ است. افزایش محتوای کربن فولاد را قوی تر می کند زیرا کربن ساختار مولکولی را تقویت می کند. با این حال، فلز را شکننده‌تر می‌کند و نمی‌توان آن را جوش داد یا به راحتی به اشکال دیگر درآورد.

استنلس استیل 410

فولاد ضد زنگ نوع 410 یک نوع فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که به عنوان یک مارتنزیتی برای مصارف عمومی در نظر گرفته می شود. کاربردها شامل اتصال دهنده ها، فنرها، پین ها، کارد و چنگال، سخت افزار، گیره های تفنگ، قطعات میکرومتری، تیغه های توربین، صفحه های زغال سنگ، میله های پمپ، مهره ها، پیچ ها، اتصالات، بلبرینگ ها، شفت ها، پروانه ها، پیستون ها و شیرها می باشد. سطوح سختی را می توان با تغییرات جزئی در عملیات حرارتی سخت شدن و تلطیف تغییر داد.

به طور معمول، نوع 410 در شرایط آنیل شده عرضه می شود، با این حال Ulbrich همچنین می تواند نوع 410 را با حداقل سختی RC35 برای گیج های کمتر از 0.040 عرضه کند. گزینه دیگر نورد سرد با حداقل استحکام کششی 110000 psi است.

استنلس استیل 420

فولاد ضد زنگ نوع 420 محدوده کربن وسیعی از 0.15٪ تا 0.45٪ محتوای کربن را پوشش می دهد و بنابراین دارای طیف نسبتاً گسترده ای از سطوح سختی در هر دو حالت سخت شده و سکوریت شده است.

ما می‌توانیم نوع 420 Stainless را در سطوح مختلف کربن برای برآوردن سختی خاص یا الزامات خواص مکانیکی پس از عملیات حرارتی، از جمله نورد سرد با حداقل استحکام کششی 120000 psi ارائه کنیم.

این آلیاژ فولاد نیز تا حدی بین RC40-50 قابل سخت شدن است. سختی های همه کاره را می توان از طریق چرخه های عملیات حرارتی بدست آورد که 420 را در مواردی که محصولات گرم شده برای کاربردهای خاص ضروری هستند، مطلوب می کند. برخی از کاربردهای فولاد ضد زنگ 420 شامل اتصال دهنده ها، کارد و چنگال، قطعات ماشین آلات، بوش ها، ابزارهای جراحی، اسلحه های گرم و تزئینات دریچه است.

استنلس استیل 440

فولاد ضد زنگ نوع 440A قابلیت سخت شدن بیشتری نسبت به نوع 410 یا نوع 420 دارد، اما شکل پذیری محدودی در شرایط آنیل شده دارد. این درجه از فولاد ضد زنگ تا بیش از RC50 قابل سخت شدن است که آن را برای پر کردن در کاربردهای تیغه بسیار جذاب می کند. سختی بالای این درجه به این معنی است که تیغه ها برای مدت طولانی تری تیزتر می مانند.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

کارد و چنگال
وسایل جراحی
بلبرینگ
نوع 440A همچنین در کاربردهای دیگری که سختی بالا در کنار مقاومت در برابر خوردگی مهم است استفاده می شود

سایر درجات مارتنزیتی

گریدهای مارتنزیتی ذکر شده در بالا رایج ترین گریدهایی هستند که در دسترس و مورد استفاده قرار می گیرند. سایر گریدهای مارتنزیتی با الزامات ترکیب شیمیایی خاص و/یا خواص مکانیکی نیز در بازار موجود است، اما وقتی در مورد مارتنزیتی صحبت می شود، 410، 420 و 440 گریدهایی هستند که بیشتر به آنها اشاره می شود.

ویژگی های فولاد مارتنزیتی

علاوه بر استحکام، فولاد مارتنزیتی دارای خواص متعددی است که آن را از سایر انواع فولاد ضد زنگ متمایز می کند. گریدهای مارتنزیتی فولادهای زنگ نزن طیف وسیعی از کاربردها، از مبارزه با شرایط خورندگی نسبتاً خفیف تا ایجاد حداکثر استحکام و سختی برای قطعات سرد شکل را پوشش می‌دهند. گریدهای فولاد مارتنزیتی با هم گروه بندی می شوند زیرا بسیاری از ویژگی های مشابهی را دارند که سازندگان هنگام تعیین آلیاژهای فولادی به آن توجه می کنند.

قابلیت جوشکاری

فولاد مارتنزیتی معمولاً شکننده است و اکثر فرم ها واکنش مطلوبی به جوشکاری ندارند. با این حال، فولاد مارتنزیتی کوئنچ شده و تمپر شده، شکنندگی آن را کاهش داده و کاربردهای آن را افزایش می دهد. فرآیند کوئنچ و تمپر شامل حرارت دادن فلز و سپس سرد کردن سریع آن برای قرار گرفتن سریع در جای خود است. فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی با کربن بالا معمولاً برای کاربردهای جوشی توصیه نمی شوند، اگرچه نوع 410 Stainless را می توان با سهولت نسبی جوش داد.

مغناطیس

بسیاری از انواع فولاد مارتنزیتی مغناطیسی هستند. اگر آهن در آلیاژ وجود داشته باشد، ساختار مولکولی کریستال مانند می تواند مغناطیسی باشد. مغناطیس می تواند دسته بندی فلزات را آسان تر کند اما می تواند جوشکاری و سایر فرآیندهای ساخت را دشوارتر کند. فولادهای مارتنزیتی در هر دو حالت آنیل شده و سخت شده مغناطیسی هستند.

شکل پذیری

شکل پذیری توانایی فلز برای تبدیل شدن به اشکال مختلف بدون شکستن یا ترک خوردن است. با افزایش محتوای کربن، شکل‌پذیری فولاد مارتنزیتی کاهش می‌یابد. اشکال کم کربن برای شکل دادن ایده آل نیستند، اما امکان پذیر است.

استحکام بالا

فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی در درجه اول استفاده می شوند، اما نه همیشه، جایی که خواص مکانیکی بالا ضروری است. درجه مقاومت به خوردگی آنها بیشتر از سایر آلیاژهای خانواده استنلس استیل عامل محدود کننده در کاربرد آنها است.

اغلب، مقداری لکه سطحی زنگ روی سطوح آنها ظاهر می شود. هنگامی که فقط به مقاومت خوردگی محدود یا مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن دمای بالا نیاز است، می توان از آنها در شرایط آنیل استفاده کرد، اما بالاترین مقاومت خوردگی آنها در شرایط سخت شده یا تمپر شده به دست می آید.

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی آنیل شده

گریدهای مارتنزیتی معمولاً در شرایط آنیل شده به تولیدکنندگان عرضه می‌شوند، زیرا این حالت بهترین ویژگی‌های شکل‌دهی را فراهم می‌کند. عملیات حرارتی سخت شدن به طور کلی پس از عملیات شکل دهی انجام می شود.

درمقایسه با فولادهای زنگ نزن آستنیتی سری 300، می توان در شرایط سرد کار در سطوح مقاومت کششی نسبتاً پایین نیز به گریدهای 410 و 420 دست یافت.

فولاد مارتنزیتی چه تفاوتی با سایر انواع استنلس استیل دارد؟

همانطور که قبلا گفته شد، انواع فولاد ضد زنگ در ساختار شیمیایی و اجزای آنها متفاوت است. این عوامل رفتار فولادها و کاربردهای احتمالی را تعیین می کنند.

استنلس استیل آستنیتی
این نوع فولاد دارای محتوای کروم بالایی در مقایسه با سایر انواع فولاد ضد زنگ است. آنها همچنین از نیتروژن، منگنز و نیکل تشکیل شده اند. این باعث می شود تا در برابر خوردگی بسیار مقاوم بوده و یکی از پرکاربردترین انواع فولادهای زنگ نزن باشد. بر خلاف فولاد مارتنزیتی، فولاد آستنیتی جوش پذیر، شکل پذیر، معمولاً غیر مغناطیسی است و قابل عملیات حرارتی نیست - آنها فقط از طریق کار سرد می توانند سخت شوند.

استنلس استیل فریتیک
فولاد فریتی دارای محتوای کروم بالا و محتوای کربن کم است. به دلیل محتوای کم کربن، فولاد فریتی به اندازه فولاد مارتنزیتی قوی نیست اما در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و مغناطیسی است. این فولادها اغلب در صنایع خودروسازی، ظروف آشپزخانه و ساخت ماشین آلات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. فولادهای فریتی نیز قابل عملیات حرارتی نیستند و تقریباً منحصراً در حالت آنیل شده پردازش می شوند.

استنلس استیل سخت شده (PH) بارش
فولاد ضد زنگ PH با افزودن مس، مولیبدن، آلومینیوم و تیتانیوم (به تنهایی یا در هر ترکیبی) ساخته می شود. این فلزات می توانند سه یا چهار برابر استحکام فولاد آستنیتی داشته باشند و چقرمگی نسبتاً کمی دارند. فولاد PH معمولاً در صنایع هوافضا، نفت و گاز و صنایع هسته ای استفاده می شود زیرا ترکیبی منحصر به فرد از استحکام و شکل پذیری خوب است.

استنلس استیل مارتنزیتی سخت شده

یکی از مزایای فولاد مارتنزیتی این است که پس از عملیات حرارتی قوی تر و سخت تر می شود. هنگامی که این نوع فولاد گرم می شود و به سرعت سرد می شود، اتم ها در یک موقعیت تحریف شده به نام چهارضلعی در مرکز بدن گیر می کنند، این امر فولاد را سخت تر و قوی تر می کند. فرآیندهای متعددی وجود دارد که می توان برای سخت کردن فولاد مارتنزیتی استفاده کرد.

سخت شدن سن

این فرآیند با حرارت دادن به فولاد سخت می شود تا رسوباتی ایجاد شود که از حرکت عیوب در ساختار مولکولی فولاد جلوگیری می کند. مهار این عیوب فلز را سخت تر و محکم تر می کند. پس از گرم شدن، ساعت ها در دمای بالا نگهداری می شود تا اینکه فرآیند کامل شود. این فرآیند اغلب برای افزایش استحکام فولاد مارتنزیتی استفاده می شود.

آنیلینگ

بازپخت فرآیند حرارت دادن فولاد برای تلاش برای یکنواخت تر کردن ساختار مولکولی فولاد و حذف تنش است. این باعث می شود فولاد نرم تر و راحت تر دستکاری شود.

خاموش کردن و تلطیف کردن

کوئنچ و تمپرینگ فرآیندی است که فولاد را با گرم کردن، سرد کردن سریع و سپس گرم کردن مجدد فلز سخت می کند. پس از گرم شدن و سرد شدن اولیه، فلز سخت اما بسیار شکننده است. گرمایش دوم برای بازگرداندن فولاد به دمایی که در آن انعطاف پذیر است طراحی شده است.

خلاصه

بسیاری از ویژگی های منحصر به فرد استنلس استیل آن را برای تعدادی از کاربردهای مختلف ایده آل می کند. انواع مختلفی از استنلس استیل وجود دارد که در پنج دسته اصلی قرار می گیرند. استنلس استیل مارتنزیتی یک فولاد همه کاره است که کاربردهای عملی زیادی برای صنایع مختلف دارد. این نوع فولاد به اشکال مختلف عملیات حرارتی که می تواند استحکام، سختی و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد، بسیار پاسخگو است. استحکام و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ مارتنزیتی می تواند برای کاربردهای دریایی، صنعتی و پزشکی ایده آل باشد.

تطبیق پذیری استنلس استیل مارتنزیتی می تواند راه حلی برای تعدادی از مشکلات باشد. اگر می‌خواهید در مورد نوارها و سیم‌های فولادی ضد زنگ مارتنزیتی ما بیشتر بدانید، یا می‌خواهید با یک متخصص در زمینه فلزات تخصصی صحبت کنید که می‌تواند به شما کمک کند آلیاژ مناسبی را پیدا کنید که نیازهای دقیق شما را برآورده کند، با یک متخصص تماس بگیرید. ما صنعت فلز را می شناسیم و وظیفه ما کمک به شما در انجام کارتان است.