تأثیر فلز پرکننده بر خواص اتصال غیر مشابه آلیاژ فولادی 4130 به فولاد زنگ نزن 316L

در این پژوهش، اتصال غیر مشابه فولاد کم آلیاژ 4130. به فولاد زنگ نزن 316L به روش جوشکاری قوسی تنگستن – گاز. مورد بررسی قرار گرفت. از دو فلز پر کننده ERNiCr-3 و فولاد زنگ نزن ER309L به این منظور استفاده شد. پس از جوشکاری، ریزساختار مناطق مختلف هر اتصال شامل فلز جوش. مناطق متأثر از حرارت و فصل مشترک ها با استفاده از میکروسکوپ نوردی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد. که در آزمون ضربه، شکست نمونه ها به صورت نرم می باشد. در آزمایش کشش نمونه جوش داده شده با سیم جوش ER309L از فولاد پایه 316L دچار شکست شد.

اما نمونه جوش داده شده با سیم جوش ERNiCr-3 از محل جوش دچار شکست شد. بررسی ها نشان دهنده وجود ساختار دندریتی در فلزات جوش پایه نیکلی بود. ریز ساختار فلز پرکننده فولاد ER309L به صورت سلولی – دندریتی بوده. و به دلیل وجود فاز فریت دلتا در نواحی بین دندریتی آستنیت زمینه. هیچ گونه ترکی در این اتصال مشاهده نشد.

این فولاد 4130 AISI فولادی کم آلیاژ با استحکام بالا و عملیات حرارتی پذیر می باشد. این فولاد دارای میزان کربن متوسط بوده و دارای عناصر آلیاژی نظیر کروم، مولیبدن، منگنز و دیگر عناصر می باشد. کاربرد این نوع فولادها در صنایع نفت و نیروگاه های برق می باشد. همچنین به دلیل مقاومت در برابر اکسید شدن. و استحکام بسیار خوب در درجه حرارت های بالا. در انواع مولد ها و مبدل های حرارتی کاربرد دارد. این فولاد همچنین در مخازن تحت فشار در صنایع پتروشیمی نیز استفاده می شود. این گروه فولادها به صورت نرماله، تمپر می شود و کوئنچ – تمپر می شود بکار می رود. کروم در فولاد، مقاومت به خوردگی و مولیبدن استحکام در درجه حرارت های بالا را افزایش می دهد.

فولاد زنگ نزن 316 پس از فولاد زنگ نزن 304 دومین فولاد زنگ نزن رایج. در بین فولادهای زنگ نزن آستنیتی است. این فولاد به فولاد زنگ نزن گرید دریایی نیز معروف است. و معمولاً شامل 16 درصد کروم، 10 درصد نیکل و دو درصد مولیبدن است. تغییر در نسبت کروم و نیکل و افزودن مولیبدن باعث مقاومت بیشتر این فولاد در مقابل خوردگی. به ویژه خوردگی ناشی از کلر می گردد. و به این دلیل برای تجهیزاتی که باید در تماس زیاد. با عوامل خورنده نظیر مواد شیمیایی حلال ها، و آب شور باشند، مناسب است. فولاد زنگ نزن 316 در صنایع مختلفی نظیر نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی و دارویی مصارف گوناگونی دارد. از این آلیاژ برای ساخت لوله و ورق های مقاوم در محیط های اسیدی استفاده می شود. و قیمت آن نسبت به گریدهای مشابه مانند فولاد زنگ نزن 304 بیشتر است.

اتصال غیر مشابه فولادهای زنگ نزن به فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا. در صنایع مختلفی نظیر نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه های حرارتی. و صنایع غذایی دارای کاربردهای فراوان می باشد. در اکثر صنایع مذکور خطوس لوله انتقال دهنده سیالات و نازل ها. از جنس فولاد زنگ نزن و مخازن و قسمت های تحت فشار سیستم. از جنس فولاد کم آلیاژ تولید می شوند. و اتصال این اجزا به روش جوشکاری انجام می گردد. و یکی از اتصالات اساسی موجود در این صنایع می باشد. با توجه به کاربرد گسترده فولادهای کم آلیاژ و فولادهای زنگ نزن در صنایع مختلف. و نیاز فراوان به اتصال این دو نوع فولاد به یکدیگر. توسعه و بهینه سازی خواص این اتصال همواره مورد نظر قرار می گیرد. در گذشته کاربرد فیلرهای مختلف در اتصال این نوع فولادها مورد بررسی قرار گرفته است.

پانیندرا و همکاران به بررسی خواص اتصال غیر مشابه فولادهای AISI 4140. و AISI 316 ایجادی با روش جوشکاری قوسی تنگستن – گاز (GTAW) پرداختند. در این بررسی محققان خواص اتصال را در دو حالت بدون فلز پرکننده. و به استفاده از فلز پرکننده بررسی نمودند. فلز پرکننده مورد استفاده ER309L بود. نتایج نشان داد خواص اتصال در هر دو حالت قابل قبول می باشد. جانگ و همکاران به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات فولادی کم آلیاژی SA508 به فولاد 316 با روش GTAW. به وسیله فلز پرکننده ایکونل 82/182 پرداختند.

این نوع اتصال در راکتورهای هسته ای کاربرد دارد. در این بررسی مشاهده گردید خواص مکانیکی و ریزساختار در طول ضخامت جوش متفاوت می باشد. و در بررسی های انجام شده علت ترک های مورد ایجاد در نمونه ها، تنش پسماند تشخیص داده شد. در این راستا پژوهشی مشابه با تحقیق جانگ و همکاران توسط کیم و همکاران انجام شد. با این تفاوت که در این بررسی محققین از عملیات حرارتی پس گرم در دمای 320 درجه سانتی گراد. برای کاهش تنش پسماند استفاده نمودند. که نتایج حاصل رضایت بخش بود. ریزساختار فلز جوش به صورت دندریتی و بررسی سطح شکست، نشان دهنده شکست نرم بود.

در مورد روش های مختلف جوشکاری این دو نوع فولاد در قبل بررسی هایی صورت پذیرفت. آریواژگان و همکاران به بررسی خواص اتصال فولادهای AISI 4140 و AISI 304 توسط روش های GTAW، جوشکاری اصطکاکی – اعتشاشی (FSW) و جوشکاری پرتوی الکترونی (EBW) پرداختند. نتایج نشان داد که اتصال به روش EBW دارای بیشترین استحکام کششی. و روش GTAW دارای بیشترین مقاومت به ضربه می باشد.

در میان روش های مختلف جوشکاری ذوبی، یکی از پرکاربردترین روش ها در اتصال فلزات غیرمشابه. که در سال های اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است، جوشکاری GTAW می باشد. این روش دارای مزایای فراوان می باشد. که از جمله می توان به تمیز بودن جوش.کنترل نسبی میزان رقت و کم هزینه بودن این روش اشاره کرد. این روش در عین دارا بودن مزایای بسیار. در مقایسه با برخی روش ها نظیر جوشکاری پرتوی الکترونی (EBW). و جوشکاری پرتوی لیزر (LBW) دارای نقاط ضعفی می باشد. که از آن جمله می توان به عمق نفوذ کمتر. ایجاد منطقه HAZ وسیع تر و ایجاد اعوجاج در مقاطع نازک اشاره نمود.

در راستای بهبود خواص جوش GTAW، احمدی و ابراهیمی. به بررسی اثر فلاکس فعال در عمق نفوذ جوشکاری GTAW فولاد 316L پرداختند. که نتایج نشان دهنده افزایش عمق نفوذ و افزایش استحکام بود. چاندر و همکاران تأثیر پارامترهای فرایند جوشکاری بر چقرمگی و سختی اتصال فولادهای 4140 AISI و AISI 304. به روش جوشکاری اصطکاکی را بررسی نمودند. پارامترهای اصلی مورد بررسی در این پژوهش نیروی اصطکاکی و نیروی فورج بود. سهم هر یک از پارامترهای مذکور و اهمیت این پارامترها به روش تاگوچی تعیین گردید. که نتایج نشان داد که پارامتر نیروی اصطکاکی به خصوص در میزان چقرمگی اتصال دارای بیشترین اثر می باشد.

اوزدمیر و همکاران به بررسی خواص اتصال. از نظر سرعت چرخش در جوشکاری اصطکاکی فولاد AISI 304 به فولاد AISI 4340 پرداختند. جوشکاری اصطکاکی با پنج سرعت مختلف چرخش با استفاده از یک دستگاه انجام شد. مشاهده گردید استحکام کششی با افزایش سرعت چرخش افزایش می یابد.

بنابراین تحقیقات انجام شده توسط نگارندگان مقاله. تاکنون گزارشی در مورد اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316 L. به فولاد کم آلیاژ AISI 4130 در منابع مشاهده نشده. بنابراین در این پروژه به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316 L. به فولاد کم آلیاژ AISI 4130 توسط فرایند GTAW با پرکننده های ER309L و ERNiCr-3 پرداخته شده است. نویسندگان بر این عقیده هستند. که نتایج حاصل از این پژوهش می تواند. در استفاده بهینه از این دو آلیاژ در کاربردهای صنعتی مثمر ثمر واقع گردد.

فولاد 4130

ارتباط با ما :

09121224227

09371901807

02166800251

فکس: 66800546

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

انواع فولاد فنر CK

https://www.foolad-paytakht.ir

فولاد فنر ck از انواع فولادهای قابل عملیات حرارتی می باشند. که انواع مختلفی دارند. که از جمله ی آنها می توان به ck70,ck75,ck60,ck45,ck35 اشاره کرد. که دارای ویژگی و ساختار متفاوتی نسبت به یکدیگر می باشند. این فولاها در صنعت بسیار پُرکاربرد و پُر مصرف می باشند.

فولادهای فنر ck70 و ck60 از جمله ی فولادهای فنر بسیار پرکاربرد در صنعت می باشند. که در ساخت تولید تسمه های فنر از آن ها استفاده می شود.

مقدار و درصدهای عناصر به کار رفته در این آلیاژها با یکدیگر متفاوت می باشد. ولی تا حدودی مقدار این درصدها در فولادهای فنر ck60 و ck70 به یکدیگر نزدیک می باشد.

ا فولاد فنر ck75 در موارد بسیار زیادی استفاده می شود. و دامنه ی کاربرد بسیار زیادی دارد. که از جمله ی آن می توان به استفاده در مهندسی مکانیک، قطعات موتورها – پیچ ها، شفت ها. محورها، بازوی اکسل ها، قطعات فرران، قطعات دنده ها کردن پین، میل لنگ ها اجزای فرران. چرخ دنده ها، پیستوله ها، رینگ ها، متصل ها، میل لنگ، مهره ها، چرخ های محرک، میل محور اشاره کرد. بنابراین این فولاد فنر در صنایع خودرو، نفت و گاز و پتروشیمی، جنگ افزار سازی، معدن، غذایی و دارویی. تجهیزات آزمایشگاه، ساختمان، کشاورزی و غیره دامنه ی کاربرد بسیار گسترده ای دارد.

لوله (Pipe) یک مقطع توخالی استوانه ای است که عمدتاً از آن برای انتقال مواد قابل جریان. مانند مایعات، گازها، دوغاب ها و پودرها استفاده می شود. از لوله ها همچنین برای ساخت سازه ها استفاده می شود. مقاطع توخالی لوله ای، به مراتب سفتی بر اساس وزن واحد بیشتری نسبت به مقاطع توپر دارند. لوله از مواد مختلفی از جمله سرامیک، شیشه، فایبرگلاس، بسیاری از فلزات، بتن و پلاستیک ساخته می شود. در گذشته لوله های چوبی و سربی نیز مرسوم بودند.

لوله های فلزی به طور معمول از فولاد آلیاژهای آهن ساخته می شوند. مانند فولاد کربنی، فولاد زنگ نزن، فولاد گالوانیزه و چدن نشکن. لوله های پایه آهنی، در صورت استفاده در جریان آب اکسیژن دار در معرض خوردگی قرار دارند. از لوله های آلومینیوم ممکن است در مواردی استفاده شود که آهن با مایع سرویس ناسازگار باشد. با وزن یک پارامتر مشکل ساز باشد.

از لوله های مسی بیشتر برای سیستم های لوله کشی آب خانگی (قابل شرب). و لوله های سیستم های تبرید و کویل های انتقال حرارت (برای مثال در کندانسورها و رادیاتورها) استفاده میشود. از لوله هایی با جنس آلیاژهای اینکونل . فولاد کروم مولی و تیتانیوم برای دماها و فشارهای بالا در تأسیسات کارخانجات فرآیندی و نیروگاه ها استفاده میشود. ارزش بازار جهانی لوله های فولادی در سال 2019 برابر 142.4 میلیارد دلار بوده. و انتظار می رود از سال 2020 تا 2027 با نرخ رشد مرکب سالانه 6.2% رشد کند. و به 54.68 میلیارد دلار برسد.

لوله بدون درز – لوله یکپارچه

لوله بدون درز – Seamless pipe- که به مانیسمان نیز مشهور است. یکی از پرکابردترین محصولات فولادی است. که در صنعت نفت-پتروشیمی- گاز و همچنین در قطعه سازی مصارف فراوانی دارد. لوله های بدون درز در بازار همچنین به عنوان مقاطع ضخیم و بسیار مقاوم تحت فشار شناخته می شود. زیرا به دلیل یکنواخت بودن و نداشتن درز جوش. دارای مقاومت بسیار بالایی در مقابل فشار و تنش های فیزیکی است. به طوری که به خوبی خود را در هر نوع شرایط آب و هوایی مطابقت می دهد. پروسه تولید مانسمان برای ساخت لوله مانسمان از استاندارد ASTM. – به شماره A106 – A53. و همچنین استاندارد نفت و گاز API 5L استفاده می شود.

پروسه تولید لوله های مانیسمان نیز بدین گونه است که در آن یک شمش فولادی تحت کشش و نورد. افزایش طول یافته و سپس با وارد شدن میله جامد نوک تیز به مرکز شمش گذاخته شده. لوله ای بدون درز را ایجاد می کند.

تولید این نوع از سایزهای بزرگتر به کوچکتر است. و سایزهای 2/1 و 4/3 و 1 اینچ معمولاً به روش سرد است. در تولید این مقاطع عمدتاً از شمش های فولادی گرد استفاده می کنند. البته تولید لوله مانیسمان از مقاطع چهارگوش نیز امکان پذیر است. اما به دلیل اینکه این مقاطع حتماً باید به صورت دایره ای و یکنواخت باشند. گرد کردن شمش های زاویه دار مستلزم صرف هزینه و وقت خواهد بود.

در مجموع پروسه تولید لوله های مانسمان شامل مراحل برش. پیش گرم، مرحله Piercing، عبور از دستگاه الانگاتور، شلیک سمبه. تاب گیری، جداسازی سمبه، کروی سازی، مرحله کشش، خنک سازی، مرحله اندازه گیری. مرحله آزمایش، مرحله کونیک کردن، پولین و در پایان باندل کردن است.

تاریخ ابداع و ساخت لوله های بدون درز به اواخر قرن 19 بر می گردد. و این روش نخستین بار توسط مهندسی آلمانی بنام ((مانسمان))به کار رفت.

استنلس استیل 201 و 202

در بعضی از کباب پزها، از استنلس استیل 201 و 202 استفاده شده است. که اخیراً بسیار معروف شده اند. هرچند که شبیه 304 آستنیتی هستند. اما از لحاظ دوام و مقاومت خوردگی با 304 قابل مقایسه نیستند.

در این آلیاژها برای کاهش هزینه آلیاژهای آستنیتی، به جای نیکل از نیتروژن یا منگنز استفاده شده است. مشکل این آلیاژها منگنز یا نیتروژن نیست. بلکه مشکل اینجاست که هیچ کدام از عناصر یاد شده مقاومت خوردگی برابر با نیکل ندارند. بنابراین هرچند این آلیاژها خاصیت جذب توسط آهن ربا ندارند،(مغناطیسی نیستند). اما نمی توانند در مقابل 304 یا 443 ایستادگی کنند. استنلس 201 و 202، مقاومت به خوردگی بالایی مخصوصاً در دماهای بالا، ندارد. اما قیمت پایین، استفاده از آنها را رایج تر کرده است. اجازه ندهید که آهنربا شما را فریب دهد.

ساختار دوتایی (آستنیتی و فریتی) فولادهای استنلس

فولادهایی با ساختار دوتایی، نظیر 2304 و 2205 (این شیوه نمایش نشان می دهد. ترکیب شامل 23 درصد کروم و 4 درصد نیکل و 22 درصد کروم و 5 درصد نیکل است. اما هر دو گرید حاوی عنصرهای آلیاژی دیگری نیز هستند.) دارای میکروساختاری هستند که در برگیرنده هر دو ساختار آستنیتی و فریتی می باشند. فولادهایی با ساختار دوتایی آستنیت – فریت دارای ویژگیهای هر کدام از ساختارها به تنهایی هستند. این مواد در برابر خوردگی ناشی از تنش مقاوم هستند. هرچند مقاومت آنها به اندازه های فولادهای فریتی نیست.

چقرمگی آنها از فولادهای فریتی بهتر است. اما نسبت به فولادهای آستنیتی نامرغوب تر است. و استحکام آنها از فولادهای آنیل شده آستنیتی تا دو برابر بهتر است. علاوه بر اینها، مقاومت خوردگی آنها نسبت هب 304 و 316 برابر یا بیشتر از آنها است. و بطور کلی مقاومت آنها به خوردگی موضعی بیشتر از 316 است. چقرمگی آنها در دماهای پایین تر از 50 – درجۀ سانتیگراد و بیشتر از 300+ درجه افت می کند. بنابراین تنها در این محدوده دمایی مورد استفاده قرار می گیرند. ارتباط بین گریدهای مختلف فولادهای دو ساختاری در شکل 5 نشان داده شده است.

فولادهای استنلس مارتنزیتی

گروه های مارتنزیتی استنلس استیل نیز بر مبنای افزودن کروم به عنوان عنصر آلیاژی اصلی هستند. اما محتویات کربن بیشتر و معمولاًً کروم کمتری (برای مثال 12 درصد در گریدهای 410 و 416 ). نسبت به انواع فریتی دارند. گرید 431 دارای 16 درصد کروم است. اما میکروساختار آن بر خلاف مقداری بالای کروم، کماکان مارتنزیتی است. زیرا این گرید حاوی 2 درصد نیکل نیز میباشد.

ارتباط بین گریدهای مختلف مارتنزیتی در شکل 4 نشان داده شده است.

فولاد های استنلس آستنیتی

این گروه دارای حداقل 16 درصد کروم و 6 درصد نیکل. (گرید پایه 304 که به عنوان 18/8 شناخته می شود) است. و در دسته آلیاژهای عالی یا آستنیت های عالی .(نظیر 904L و گریدهای حاوی 6 درصد مولیبدن) طبقه بندی می شوند.

عناصر دیگری نظیر مولیبدن، تیتانیوم یا مس، می تواند به منظور اصلاح یا بهبود خواص، به آنها اضافه شود. و آنها را برای بسیاری از کاربردهای حساس. مانند کارکرد در دماهای بالا و همچنین مقاومت در برابر خوردگی مناسب سازد. این گروه از فولادها می توانند برای کاربردهای برودتی نیز مناسب باشند. زیرا وجود نیکل باعث میشود. فولاد آستنیتی در دماهای پایین خاصیت شکنندگی پیدا نکنند. در حالی که شکنندگی در دماهای پایین خاصیت سایر فولادها است.

ارتباط بین گریدهای مختلف آستنیت ها در شکل 2 نشان داده شده است.

 

مشخصه های فولادهای استنلس

مشخصه های طیف وسیع فولادهای استنلس می تواند در مقایسه با فولادهای نرم کربنی رایج دیده شود. به طور کلی استنلس استیل دارای خواص زیر هستند.

https://www.foolad-paytakht.ir

• میزان کار سختی بالاتر
• چکش خواری بیشتر
• استحکام و سختی بالاتر
• مقاومت به خوردگی بالاتر
• چقرمگی برودتی بیشتر
• پاسخ مغناطیسی ضعیف تر (تنها فولادهای آستنیتی)
• مقاومت به خوردگی در صورت پرداخت سطح محصول باید حفظ شود.
• این خواص به طور خاص در مورد خانواده آستنیت ها صادق است. و در مورد سایر گریدها و گروه ها درجات متغیری دارد.

این خواص برای تقریباً تمام زمینه های کاربردی استنلس استیل لازم است. اما انتخاب روش های ساخت و تجهیزات را تحت تأثیر می گذارد.

خصوصیات ورق مخزنی – حرارتی A285

مقاوم در برابر خوردگی – ابعاد دقیق – ضد زنگ – فشار و درجه حرارت بالا را تحمل میکند.- توزیع عالی تنش

کاربرد ورق مخزنی

• مخازن تحت فشار راکتور هسته‌ای
• دیگ بخار و مبدل حرارتی
• توربین‌های گازی و بخار
• نیروگاه‌های حرارتی
• نوار نقاله کشویی
• صنایع شیمی

فولاد تندبر (High Speed Tool Steels).
فولاد سرد کار (Cold Work Tool Steels).
فولاد مقاوم به شوک (Shoch Resisting Tool Steels).
فولاد کم آلیاژ (Low Alloy Special-purpose Steels).
فولاد قالب سازی (Mold Steels).
فولادهای سخت شونده با آب ( water-hardening tool steels). فولاد گرم کار (Hot Work Tool Steels

فولادهای زنگ نزن

فولاد زنگ نزن نام عمومی برای برخی از فولادها است. آلیاژهای حاوی درصد بالای – 11 الی 30 درصد وزنی کروم و مقادیر مختلف نیکل را فولاد زنگ نزن میگویند. فولادهای زنگ نزن بر اساس ترکیب شیمیایی به دو دسته تقسیم شود:. فولادهای کروم دار و فولادهای کروم – نیکل دارد. فولادهای زنگ نزن بر اساس ریز ساختار به چهار بخش تقسیم میشوند:

 https://www.foolad-paytakht.ir

بجز فولادهای داپلکس، هریک از سه گروه دیگر از فولادهای زنگ نزن در کاربردها و دستگاههای پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. سختی فولاد زنگ نزن، مارتنزیتی 97HRB است که برای ابزارهای دندانپزشکی و جراحی مناسب هستند. فولاد زنگ نزن فریتی برای ابزارهای پزشکی استفاده میشود.

 https://www.foolad-paytakht.ir

فولاد زنگ نزن آستنیتی در کاربردهای مختلف پزشکی مانند: مواردی که به مقاومت به خوردگی بالا، استحکام متوسط مورد نیاز است.، استفاده میشود. در این کاربردها اغلب به یک ماده نیاز است که به راحتی به شکل های پیچیده در آید. با این حال، فقط فولاد زنگ نزن آستنیتی برای کاشتنی ها استفاده میشود. از این رو، در این بخش به فولاد زنگ نزن مرود استفاده برای کاشتنی های پزشکی، از جمله نوع 316 L و انواع آن اختصاص داده شده است.