در ابتدا می خواهیم به تعریف فولاد نسوز بپردازیم : به فولادی نسوز گفته میشود که مقاومت بالایی در برابر گرما و حرارت داشته باشد و موقع کار از تجهیزات و ابزارآلاتی که از این نوع فولاد استفاده می شود در هنگام کار در حرارت بالا تغییر شکل ندهد. مجموعه فولاد کاویان در این مقاله سعی دارد هر چه بیشتر شما را با فولاد مقاوم به حرارت، ویژگی ‌ها و تا حدودی کاربردهای آن آشنا کند.

ویژگی ‌های فولاد مقاوم به حرارت

مقاومت فولاد نسوز با دو ویژگی

  1. مقاوت نسبت به انواع گازها ، اکسیدهای کربن ، بخار آب ، گازهای گوگرد دار و غیره مورد بررسی قرار می گیرد.
  2. خواص مکانیکی در برابر دماها و حرارت های بسیار بالا

فولاد مقاوم به حرارت لازم است با چندین آلیاژ ترکیب شود تا این آلیاژها در کنار هم خواص قابل قبولی به ما بدهد و مقاومت بالایی در برابر حرارت به دست آورد.هر آلیاژی خواص متفاوتی دارد به همین دلیل لازم است از انواع آلیاژ در این نوع از فولاد استفاده شود تا مقاومت بالایی در برابر حرارت داشته یاشد. این نوع از فولاد باید در دماهای بین ۵۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد را به راحتی تحمل کند و تغییر حالت ، خزش ، پوسته ای شدن ، تغییر شکل  و … ندهد.

پروفیل مقاوم به حرارت

مزایای فولاد مقاوم به حرارت

فولاد مقاوم به حرارت مزایای بسیار زیادی دارد که مهم ‌ترین آن ‌ها عبارتند از:

  • مقاومت بالا نسبت به خزش و خستگی در دماهای خیلی زیاد
  • مقامت بالا نسبت به اکسید کربن
  • مقاومت بالا نسبت به بخار آب
  • استحکام در برابر فرسایش و ساییدگی

معایب فولاد مقاوم به حرارت

با توجه به مزایایی که برای این نوع فولاد برشمردیم هر کارفرمایی برای افزایش استانداردهای پروژه‌ خود و طول عمر مفید بیشتر سازه می‌ خواهد از این نوع فولاد در سازه و یا تجهیزاتش استفاده کند. با این کار خیالش از بابت بیشتر عوامل مخرب محیطی راحت می ‌شود، اما متأسفانه فولاد مقاوم به حرارت دو عیب دارد که اجازه نمی‌ دهد هر کارفرمایی در حجم دلخواه از آن‌ استفاده کند. آن دو عیب هم یکی قیمت بالا و دیگری تولید پایین آن در کارخانه‌ های تولید فولاد می ‌باشد؛ بنابراین هر کارفرمایی فقط در حجم خیلی ضروری می ‌تواند از آن استفاده کند.

فرمول ترکیبات فولاد مقاوم به حرارت

همان ‌طور که قبلاً هم گفتیم فولاد مقاوم به حرارت برای داشتن ویژگی‌ های خاصی که برای آن عنوان کردیم باید از ترکیبی از آلیاژها ساخته شود. این آلیاژها شامل کروم، کروم- نیکل، نیکل- کروم و … هستند که هر کدام بخشی از ویژگی ‌های منحصر به‌ فرد فولاد مقاوم به حرارت را ایجاد می‌ کنند. در هر نوع فولادی بسته به نوع کاربرد آن مقدار آلیاژهای استفاده شده متفاوت است. تنوع ترکیب شیمیایی در بین آلیاژها باعث ایجاد پیچیدگی در ریز ساختار فولادهای تولید شده خواهد شد. در نتیجه مکانیسم‌ های مختلف تقویتی در بین آلیاژها وجود دارد و مقاومت به پارگی ناشی از نیروی خزش نیز افزایش می ‌یابد. در ادامه نقش هر کدام از این آلیاژها در فولاد مقاوم به حرارت را برایتان توضیح می ‌دهیم:

آلیاژ کروم

علت استفاده از کروم در فولادهای نسوز ایجاد مقاومت در این فولادها نسبت به خوردگی در برابر انواع گازهای مخرب در محل بهره‌ برداری می‌ باشد. معمولاً برای ایجاد این ویژگی خاص حدود ۸ الی ۳۰ درصد آلیاژ کروم در ترکیب فولاد مقاوم به حرارت استفاده می ‌شود. علت اینکه از درصدهای پایین برای ترکیب این آلیاژ استفاده می‌ کنند این است که هر چه مقدار آن در فولاد بیشتر شود خاصیت انعطاف‌ پذیری یا همان شکل ‌پذیری فولاد را کاهش داده و علاوه بر آن مقاومت فولاد را نسبت به دماهای بالا بیشتر می ‌کند. پس هر چه دمای محیط مصالح و یا تجهیزاتی که قرار است با این نوع فولاد ساخته شود بیشتر باشد باید مقدار کمتری کروم در آن استفاده گردد.

آلیاژ کروم – نیکل

آلیاژ کروم – نیکل به آلیاژی گفته می‌ شود که میزان کروم آن بیشتر از نیکل باشد. اگر پروژه یا تجهیزاتی که قرار است با فولاد نسوز ساخته شوند، مانند برخی از کارخانه‌ های تولیدی که با گازهای احیا کننده و یا اکسید گوگرد سر و کار داشته باشند، از آلیاژ کروم – نیکل برای مقاومت بیشتر فولاد نسبت به این گازها استفاده می ‌شود. برای اینکه ضعیف‌ ترین آلیاژ کروم – نیکل تشکیل شود باید مقدار کروم بیشتر از ۱۸% و مقدار نیکل بیشتر از ۸% باشد. مزیت فولادهایی که آلیاژ کروم – نیکل زیادی دارند انعطاف ‌پذیری بالای آن‌ ها حتی در دماهای خیلی زیاد است.

آلیاژ نیکل – کروم

برعکس آلیاژ کروم- نیکل، در آلیاژهای نیکل – کروم مقدار نیکل بیشتر است. از این آلیاژ در فولادهایی که باید در درجه حرارت ‌های خیلی زیاد استحکام بالایی داشته باشند و یا بتوانند در برابر گازهایی مانند کربن و نیتروژن دوام بیاورند استفاده می‌ شود. در این فولادها کروم بیشتر از ۱۰% و نیکل بیشتر از ۲۳% می ‌باشد.

آلیاژ نسوز مولیبدن

مولیبدن آلیاژ اصلی فولاد مقاوم به حرارت است که برای تولید فولادهای فریتی مقاوم در برابر خزش برای دمای تا ۵۳۰ درجه سانتی ‌گراد ساخته می ‌شوند. محصولات و تجهیزات ساخته شده از این نوع فولاد بیشتر شامل لوله ‌های بدون درز برای دیگ‌ های آب و سوپرهیترها، درام‌ های دیگ بخار، جمع کننده‌ ها، پمپ‌ ها و مخازن تحت فشار برای دمای بالا و همچنین شافت های سنگین توربین بخار با قطر بیش از ۲ متر و وزن بیش از ۱۰۰ تن می‌ باشد. همچنین از این نوع فولاد در روتور توربین نیز استفاده می‌ شود. توربین ‌های بخار بزرگ برای کارکرد ایمن و اقتصادی به فولادهایی مقاوم در برابر خزش نیاز دارند.

از پتانسیل تقویت‌ کننده مولیبدن نمی ‌توان به‌ طور کامل استفاده کرد، زیرا با افزایش محتوای مولیبدن، شکل‌ پذیری خزشی فولاد به شدت کاهش می ‌یابد. محدودیت دیگر در استفاده از فولادهای مولیبدن تجزیه کاربیدهای آهن بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتی‌ گراد است که به‌ عنوان گرافیت سازی شناخته می ‌شود. یک راه برای حل کردن هر دو مشکل، استفاده از آلیاژ ترکیبی مولیبدن با کروم است. در حقیقت، فولادهای کروم مولیبدن اولین فولادهایی بودند که اجازه دادند دمای بخار در نیروگاه‌ها بیش از ۵۰۰ درجه سانتی‌ گراد باشد. فولادهای جدید توسعه یافته با نامه ‌ای ۷CrMoVTiB10-10 (T / P24) و T / P23 دارای خواص مقاومت بسیار بالایی هستند. مقاومت آن‌ ها به میزان قابل توجهی با آلیاژهای اضافی مانند تیتانیوم، وانادیوم و بور در مورد T / P24 و تنگستن، وانادیوم، نیوبیوم و بور در نوع T / P23 افزایش می ‌یابد.

پروفیل آلیاژدار

کاربرد فولادهای مقاوم به حرارت در صنعت

کاربرد فولادهای مقاوم به حرارت به دلیل ویژگی‌ های بسیار عالی که دارند، در ساخت انواع تجهیزات و موارد مختلف بسیار گسترده است، طوری که در این مقاله مجال گفتن همه کاربردهای فولاد مقاوم به حرارت وجود ندارد؛ اما به ‌طور کلی می‌ توان گفت از انواع فولادهای نسوز در ساخت قطعات و اجزای کوره‌ های عملیاتی حرارتی، درست کردن انواع قالب‌ های مربوط به شیشه و کریستال، پره‌ های مورد استفاده در توربین‌ های گازی و بخاری، کوره‌ های تولیدی و پخت محصولات آلیاژی متفاوت، نیروگاه‌ ها و … استفاده می‌ شود.

انواع فولاد های نسوز

با توجه به توضیحاتی که در مورد انواع آلیاژهای مختلف تشکیل دهنده فولادها در قسمت ‌های قبلی دادیم حتماً به طور کامل برایتان روشن شده است که فولاد مقاوم به حرارت فقط یک نوع نیست و بر اساس کاربرد فولاد انواع بسیار متنوعی از آن با درصد های مختلف از آلیاژهای متفاوت ساخته می ‌شود. این ترکیبات باعث شده تا فولاد مقاوم به حرارت ساخته شده هر چه بیشتر بتواند کارفرما را به هدف خود نزدیک کند. در ایران نیز برحسب پروژه ‌ها و شرایط محیطی برخی از فولادهای نسوز کاربرد گسترده‌ تری دارند که در ادامه برای آشنایی بیشتر شما برخی از این فولادها را به شما معرفی خواهیم کرد.

فولاد ۱٫۴۸۲۸ با استاندارد DIN X15CrNiSi20-12

این نوع فولاد مقاوم به حرارت بیشتر با آلیاژ کروم و نیکل ساخته می ‌شود تا در دماهای بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتی‌ گراد نیز مقاوم باشد. به دلیل ویژگی‌ های دیگری که این نوع فولاد دارد نظیر مقاومت در برابر پوسته ‌ای شدن و جوش ‌پذیری خوب در ساخت محفظه ‌های باز پخت، جعبه‌ های سمانتاسیون و سخت‌ کاری، اجزاء موتور جت، تجهیزات اتاق پخت جعبه‌ های عملیات حرارتی نظیر آنیل و کربورایزینگ، جعبه نیتریدینگ، پمپ و اجزاء بویلر، آستر کوره و همچنین صنایع سرامیک، شیشه، چینی و سیمان، قطعات و تجهیزات کوره و سوپاپ توربین‌ های گازی از آن استفاده می ‌شود.

۱٫۴۸۴۱ با استاندارد DIN X15CrNiSi25-20

در تولید و ساخت این نوع از فولاد از آلیاژهایی همچون کروم و نیکل ساخته می شود. مقاومت این نوع از فولاد تا دمای ۱۲۰۰ را تحمل می کند. کاربرد این نوع از ورق در اجزاء موتور جت، المنت ‌های برقی، تجهیزات اتاق پخت، محفظه ‌های باز پخت، سبدهای لعاب ‌کاری و … استفاده می شود.

۱٫۴۸۴۵ با استاندارد DIN X12CrNi5-21

فولاد نسوز ۱٫۴۸۴۵ در ایران کاربرد زیادی دارد که از در صد مشخصی کروم و نیکل برای دماهای تا ۱۱۰۰ درجه ساخته می‌ شود.از مزیت این نوع از فولاد میتوان گفت که مقاومت بالایی در برابر پوسته شدن دارد و استفاده از این نوع فولاد برای کارهایی که لازم است جوشکاری شود فوق العادست. کاربرد این نوع ورق فولادی در عملیات حرارتی نظیر آنیل و کربورایزینگ ، تجهیزات تصفیه نفت ، تجهیزات رنگرزی و … استفاده می شود.

سخن آخر

همانگونه در این مقاله شرح دادیم برای فولاد مقاوم به حرارت، از یک نوع آلیاژ استفاده نمی شود چون هر نوع از آلیاژ خواص متفاوتی دارد که وقتی در کنار یکدیگر قرار میگیرن آن ها را به یک فولاد نسوز ، سخت و مقاوم تبدیل می کند.همینطور برای ساخت هر نوع از فولاد درصد استفاده از هرنوع آلیاژ متغیر است و تفاوت دارد.برای ارسال نظرات و پیشنهادات خود میتوانید با مجموعه فولاد کاویان، یار و همراه باشید. و همچنین شما می توانید قیمت انواع آهن آلات را در این سایت مشاهده کنید.