فولاد ماریجینگ (Maraging Steel) به ترکیبی از “مارتنزیت” و “پیر سختی” اشاره دارد. به طور خاص تر، ماریجینگ یک استراتژی طراحی آلیاژ را توصیف می کند که مبتنی بر عملیات حرارتی است که شامل پیرسخت شدن یک مارتنزیت Fe-Ni یا Fe-Mn کم کربن است. در این مقاله با انواع، کاربرد ها و عوامل موثر بر قیمت فولاد ماریجینگ آشنا می شویم.
فولاد های ماریجینگ، آلیاژ های آهن و نیکل بدون کربن با افزودن جزئی کبالت، مولیبدن، تیتانیوم و آلومینیوم هستند. کلمه ” مارایجینگ ” از مکانیسم های تقویت کننده گرفته شده است. یعنی مرحله اول تبدیل فاز آستنیتی با دمای بالا و مرحله دوم سخت شدن، پس از خنک شدن می باشد.
خنک کردن آستنیت با هوا از حدود 820 درجه سانتیگراد تا دمای اتاق انجام می شود که یک مارتنزیت مکعبی نیکل آهنی نرم ایجاد می کند و حاوی مولیبدن، آلومینیوم، تیتانیوم و کبالت است. گرم کردن این مارتنزیت نسبتاً نرم در دمای 480 تا 500 درجه سانتیگراد منجر به پیر سختی به دلیل نانو رسوب ها با چگالی زیاد فاز های بین فلزی، از جمله فاز های نیکل- مولیبدن، آهن-مولیبدن و آهن-نیکل می شود.
اولین فولاد های ماریجینگ که در اواخر دهه 1950 و در دهه 1960 معرفی شدند، به دلیل ترکیب خوب، چقرمگی و سهولت ساخت با استحکام بسیار بالا، مورد توجه زیادی قرار گرفتند.
فولاد مارایجینگ دو برابر سخت تر از فولاد ضد زنگ و 85 درصد سخت تر از تیتانیوم خالص است. آلیاژ های فولاد ماریجینگ دو برابر سخت تر از فولاد ضد زنگ و 35 درصد قوی تر از سخت ترین آلیاژ تیتانیوم هستند. در مقیاس سختی راکول، فولاد ضد زنگ 23 الی 26، آلیاژهای تیتانیوم 28 الی 41 و فولاد 52 الی 55 است.
فولاد های ماریجینگ معمولاً به اختصار و از نظر اعداد گروه بندی می شوند، یعنی 200، 250، 300 یا 350، که نشان دهنده استحکام کششی تقریبی هزار پوند بر اینچ مربع است. ترکیبات و خواص مورد نیاز در هنجار مشخصات MIL-S-46850D تعریف شده است.
فولاد ماریجینگ 250 یک فولاد نیکل 18 درصد وزنی است که با کبالت تقویت شده است. ماریجینگ 250، مانند همه فولاد های ماریجینگ، فرآیند پیر سختی را طی می کند که فلز را مجبور می کند تا از حالت مذاب خود به حالت جامد در مدت زمان طولانی مصنوعی خنک شود. این فرآیند منجر به فولاد سکوریت شده می شود که از استحکام و سختی بالایی برخوردار است. همچنین در برابر تنش های خاصی مقاومت می کند و ساختار خود را در محیط هایی که تغییرات جبران ناپذیری در بسیاری از فولاد های دیگر ایجاد می کند، حفظ می‌کند .
ماریجینگ 250 از بسیاری از آلیاژهای دیگر در کلاس خود تطبیق پذیرتر است. با این حال، هنوز هم استحکام و مقاومت آلیاژ در برابر دما های شدید است که آن را به یک ماده واقعاً مؤثر در طیف گسترده ای از جو تبدیل می کند. بعد از اینکه ماریجینگ 250 تحت عملیات حرارتی قرار گرفت، خواص مکانیکی بسیار خوبی از خود نشان داد. به مقاومت تسلیم 240 ksi و چقرمگی شکست 75 k1c خواهد رسید. این ویژگی ها باعث شده است که ماریجینگ 250 در ساخت جعبه های موشک و موتور موشک، فرود و برخاست و شفت سازی با کارایی بالا مؤثر باشد.
فولاد ماریجینگ 300 یک آلیاژ فولاد آهن و نیکل است که مانند سایر فولاد های ماریجینگ، استحکام و سختی بالایی از خود نشان می دهد. ماریجینگ 300 همچنین دارای مقاومت شدید در برابر انتشار ترک، حتی در شدیدترین محیط ها است. ماریجینگ 300 اغلب در کاربرد هایی استفاده می شود که چقرمگی شکست بالا مورد نیاز است یا تغییرات ابعادی باید در حداقل سطح باقی بماند. ویژگی های منحصر به فرد ماریجینگ 300 آن را به بخشی جدایی ناپذیر از صنایع هواپیماسازی و هوافضا تبدیل کرده است. اغلب در محفظه موتور موشک و ارابه فرود هواپیما های خاص استفاده می شود. ماریجینگ 300 در طراحی شفت ها و سیستم های خنک کننده با دمای پایین نیز موثر است.
فولاد ماریجینگ 350 به فولاد سکوریت شده کریستالی اشاره دارد. مارتنزیت که از طریق فرآیند پیر سختی ایجاد می شود. نتیجه فلزی است که سخت تر و قوی تر از آن چیزی است که فولاد با سرعت طبیعی خنک می‌شود. ماریجینگ 350 آلیاژی است که به یک ماده جدایی ناپذیر در صنایع هواپیماسازی و هوافضا تبدیل شده است.
ماریجینگ 350 با توجه به قدرت و توانایی آن در تحمل شرایط شدید از جمله تغییرات مکرر و ناگهانی سرعت و دما، در تولید کیس موتور موشک، تجهیزات برخاست و فرود و مهمات خاصی که توسط شرکت های دفاعی ایجاد می شود، استفاده می شود. ماریجینگ 350 همچنین در کاربردهایی که کمنتر شدید هستند، مانند ریخته گری دایکست و شفت با کارایی بالا کاربرد دارد.
فولاد های ماریجینگ به عنوان بهترین فولاد های ابزارسازی در نظر گرفته می شوند و دارای خواص مکانیکی عالی مانند استحکام تسلیم بالا هستند. علاوه بر این، استحکام ضربه، مقاومت خستگی، مقاومت فشاری، چقرمگی، شکل پذیری، ماشینکاری، سختی و مقاومت در برابر سایش خوبی دارند. فولاد های ماریجینگ در برابر انتشار ترک بسیار مقاوم بوده و صیقل پذیری خوبی دارند.
برای عملیات حرارتی، فولاد های ماریجینگ به دمای کوره کمتری نیاز دارند. انقباض یکنواخت و قابل پیش بینی در طول عملیات حرارتی رخ می دهد. در این فولاد ها حداقل اعوجاج در طول سخت شدن کامل و عاری از تشکیل لایه های کربوره یا کربن زدایی روی سطح آن رخ می دهد. این فولاد ها می توانند استحکام خود را تا 350 درجه سانتیگراد حفظ کنند.
فولاد های ماریجینگ تریپ با استحکام بالا را می توان از طریق تحریک دگرگونی های حرارتی در طول تغییر شکل مانند تشکیل مارتنزیت یا دوقلویی در آستنیت ناپایدار، یا به عنوان جایگزین، با معرفی رسوبات در مقیاس نانو طراحی کرد. این آلیاژها دارای محتوای کربن کم (0.01 درصد وزنی C)، 9 تا 15 درصد وزنی منگنز برای طراحی سطوح مختلف کسر حجمی آستنیت و پایداری، و افزودن جزئی Ni، Al، Ti، و Mo هستند.
درصد وزنی این عناصر برای ایجاد رسوب در مارتنزیت در طول پیر سختی استفاده می شود. طراحی نانوساختار ماده با همگن سازی در فاز آستنیتی و سپس خاموش کردن انجام می شود. بسته به محتوای منگنز و نیکل، ریزساختار حاصل یا کاملاً مارتنزیتی است (مانند فولادهای ماریجینگ معمولی) یا مارتنزیتی با کسری از آستنیت باقی می ماند.
پس از کوئنچ، فولاد در دمای 100-150 کلوین کمتر از دمای آستنیتیزاسیون مجدد برای ایجاد نانو ذرات در مارتنزیت (معمولاً در دمای 450 درجه سانتیگراد) تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد.
پس از بارگذاری، سختی کرنش در این مواد با ترکیب اثر TRIP (آستنیت ناپایدار) با سختی ذرات (مارتنزیت) محقق می شود. به طور خاص، مکانیسم TRIP در اینجا مبتنی بر تبدیل حرارتی تحریک شده با تغییر شکل آستنیت ناپایدار به مارتنزیت تقریبا مکعبی و ماتریس و پلاستیسیته مارتنزیت حاصل برای تطبیق با این تغییر شکل نادرست است.
فولاد ماریجینگ تحت مجموعه ای از استانداردها و مشخصات فنی به منظور اطمینان از کیفیت و عملکرد آن در صنایع مختلف قرار دارد. این استانداردها شامل جنبه های مختلفی از جمله ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و فرآیندهای حرارتی هستند. در زیر به برخی از مهم ترین استانداردهای مربوط به فولاد ماریجینگ اشاره می شود:
ASTM A-705: این استاندارد برای فولاد ماریجینگ با خواص مکانیکی ویژه از جمله استحکام و چقرمگی بالا تعریف شده است. استاندارد ASTM A-705 به طور خاص برای کاربردهای صنعتی و هوافضا استفاده می شود.
AMS 6514: این استاندارد که توسط سازمان استانداردهای مواد و آزمایشگاه های آکادمیک (AMS) منتشر شده، به مشخصات فولاد ماریجینگ 250 و 300 می پردازد. این استاندارد در صنایع هوافضا و دفاع برای تضمین کیفیت و کارایی استفاده می شود.
MIL-S-46850D: این مشخصات نظامی برای فولاد ماریجینگ طراحی شده و به استانداردهای کیفی برای تولید این فولاد در بخش های نظامی و فضایی می پردازد.
DIN 1.2709: استاندارد DIN آلمانی برای فولاد ماریجینگ با مشخصات مشابه به استانداردهای جهانی ارائه می شود و بر کیفیت و خواص مکانیکی تأکید دارد.
BS 4659: استاندارد بریتانیایی که به خواص فولاد ماریجینگ و روش های آزمون آن پرداخته و تضمین می کند که این فولاد برای استفاده در صنایع مختلف مناسب است.
نتیجه گیری
فولاد ماریجینگ با ترکیب منحصر به فرد مارتنزیت و پیرسختی، به عنوان یکی از قوی ترین و مقاوم ترین آلیاژها در صنعت شناخته می شود. این نوع فولاد به دلیل خواص مکانیکی استثنایی مانند استحکام بالا، چقرمگی و مقاومت به سایش و خستگی، نقش مهمی در صنایع پیشرفته مانند هوافضا، دفاع و ابزار سازی ایفا می کند.
با توجه به ویژگی های برتر این فولاد و توانایی آن در تحمل شرایط سخت و محیط های پیچیده، انتخاب فولاد ماریجینگ می تواند در بسیاری از کاربرد های صنعتی منجر به افزایش بهره وری و کارایی شود. از طرفی، عواملی مانند قیمت مواد اولیه، نرخ ارز و سیاست‌های دولت می‌توانند تاثیرات مستقیم بر قیمت این فولاد در بازار داشته باشند، که باید در نظر گرفته شوند.
نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *
نام*
ایمیل*
وبسایت
ذخیره نام، ایمیل و وبسایت من در مرورگر برای زمانی که دوباره دیدگاهی مینویسم.
Δ
صفحه نخست
محصولات
تلگرام
اینستاگرام
