UNS S17400 ، همچنین به عنوان فولاد ضد زنگ 17 - 4 شناخته می شود ، یک بارش بار است که فولاد ضد زنگ مارتنزیتی را سخت می کند. من به عنوان تأمین کننده UNS S17400 ، سوالات زیادی در مورد عملکرد درجه حرارت بالا دریافت کردم. در این وبلاگ ، من به جنبه های اصلی نحوه رفتار UNS S17400 در شرایط درجه حرارت بالا می پردازم.
ترکیب شیمیایی و تأثیر آن بر عملکرد درجه حرارت بالا
ترکیب شیمیایی UNS S17400 نقش اساسی در تعیین ویژگی های درجه حرارت بالا دارد. این ماده به طور معمول حاوی حدود 15 - 17.5 ٪ کروم (CR) ، 3 - 5 ٪ نیکل (NI) ، 3 - 5 ٪ مس (مس) و مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند نیوبیوم (NB) و نیتروژن (N) است. کروم بسیار مهم است زیرا در هنگام قرار گرفتن در معرض دمای بالا ، یک لایه اکسید محافظ بر روی سطح فولاد تشکیل می دهد. این لایه اکسید به عنوان یک مانع عمل می کند و از اکسیداسیون بیشتر و خوردگی فلز زیرین جلوگیری می کند. نیکل حتی در دمای بالا ، چقرمگی و انعطاف پذیری فولاد را تقویت می کند. مس به فرآیند بارش - سخت شدن کمک می کند ، که می تواند قدرت مواد را در هر دو اتاق و درجه حرارت بالا بهبود بخشد.
خواص مکانیکی در دماهای بالا
استحکام کششی
با افزایش دما ، مقاومت کششی UNS S17400 به تدریج کاهش می یابد. در دمای اتاق ، مقاومت کششی معمولی گرما - تحت درمان با UNS S17400 می تواند بسته به شرایط خاص گرمای گرمای 1000 - 1300 مگاپاسکال باشد. با این حال ، هنگامی که دما به حدود 400 تا 500 درجه سانتیگراد می رسد ، مقاومت کششی شروع به کاهش می کند. در دمای 600 درجه سانتیگراد ، استحکام کششی ممکن است تقریباً به 50 - 60 ٪ از مقدار دمای اتاق آن کاهش یابد. این کاهش در استحکام عمدتاً به دلیل نرم شدن ساختار مارتنزیتی و درشت رسوبات موجود در استحکام مواد است.
قدرت عملکرد
مشابه مقاومت کششی ، قدرت عملکرد UNS S17400 نیز با افزایش دما کاهش می یابد. قدرت عملکرد نشان دهنده استرس است که در آن ماده شروع به تغییر شکل پلاستیکی می کند. در دماهای بالا ، تحرک جابجایی در شبکه کریستالی فولاد افزایش می یابد و باعث می شود تغییر شکل مواد تحت استرس آسان تر شود. این منجر به قدرت عملکرد پایین تر می شود. به عنوان مثال ، در دمای 500 درجه سانتیگراد ، قدرت عملکرد ممکن است حدود 40 - 50 ٪ از اتاق باشد - قدرت عملکرد دما.
مقاومت در برابر خزش
خزش تغییر شکل آهسته و وابسته به زمان یک ماده در زیر بار ثابت در دماهای بالا است. UNS S17400 در مقایسه با برخی از فولادهای ضد زنگ دیگر مقاومت نسبتاً خوبی دارد. ساختار بارش - سخت شده فولاد به جلوگیری از حرکت جابجایی کمک می کند ، که مکانیسم اصلی تغییر شکل خزش است. با این حال ، قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دمای بالا و استرس زیاد هنوز هم می تواند منجر به تغییر شکل قابل توجهی در خزش شود. برای برنامه هایی که انتظار می رود شرایط طولانی مدت درجه حرارت و استرس زیاد باشد ، رفتار خزش UNS S17400 باید با دقت در نظر گرفته شود.
اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی در دماهای بالا
اکسیداسیون
هنگامی که در معرض محیط های درجه حرارت بالا قرار می گیرند ، UNS S17400 یک لایه اکسید را روی سطح خود تشکیل می دهد. ترکیب و ساختار این لایه اکسید به دما ، مدت زمان قرار گرفتن در معرض و جو بستگی دارد. در دمای زیر 600 درجه سانتیگراد ، لایه اکسید عمدتا از اکسید کروم (CR₂O₃) تشکیل شده است که یک اکسید پایدار و محافظ است. این لایه می تواند به طور موثری از اکسیداسیون بیشتر فولاد زیرین جلوگیری کند. با این حال ، در دمای بالاتر از 600 درجه سانتیگراد ، میزان اکسیداسیون به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. لایه اکسید ممکن است ضخیم تر و متخلخل تر شود ، و اکسیدهای اضافی مانند اکسید آهن (Fe₂o₃) ممکن است شکل بگیرند ، که از اکسید کروم محافظت کمتری دارند.
خوردگی
علاوه بر اکسیداسیون ، UNS S17400 همچنین ممکن است در دماهای بالا مانند سولفیداسیون و کربن سازی مشمول سایر اشکال خوردگی باشد. سولفیداسیون زمانی اتفاق می افتد که فولاد در معرض گوگرد قرار دارد - حاوی محیط هایی در دماهای بالا. گوگرد می تواند با فلز واکنش نشان دهد تا سولفیدهای فلزی تشکیل شود ، که می تواند باعث گودال و ترک خوردگی مواد شود. کربوریزاسیون شامل انتشار کربن به فولاد در دماهای بالا است که می تواند منجر به تغییر در ترکیب و خواص لایه سطح مانند افزایش سختی و شستشو شود.
مقایسه با سایر فولادهای ضد زنگ
هنگام مقایسه عملکرد درجه حرارت بالا از UNS S17400 با سایر فولادهای ضد زنگ ، مهم است که نیازهای خاص برنامه را در نظر بگیرید. به عنوان مثال ،فولاد ضد زنگ 316ti / UNS S31635 / 1.4571وتفولاد ضد زنگ 316L / UNS S31603 / 1.4404فولادهای ضد زنگ آستنیتی هستند. آنها به طور کلی مقاومت در برابر خوردگی بهتر در اسیدی و کلرید دارند - حاوی محیط هایی در دماهای بالا در مقایسه با UNS S17400. با این حال ، UNS S17400 به دلیل توانایی بارش - توانایی سخت شدن آن در اتاق و درجه حرارت بالا متوسط است.فولاد ضد زنگ 317L / UNS S31703 / 1.4438یکی دیگر از فولاد های ضد زنگ آستنیتی با مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته ، به ویژه در محیط های غنی از کلرید. اما قدرت آن در دماهای بالا ممکن است در بعضی موارد به اندازه UNS S17400 نباشد.
برنامه های کاربردی بر اساس عملکرد درجه حرارت بالا
صنعت هوافضا
در صنعت هوافضا ، UNS S17400 در مؤلفه هایی مانند قطعات موتور ، دنده فرود و اجزای ساختاری استفاده می شود. این مؤلفه ها ممکن است در حین کار در معرض درجه حرارت بالا قرار بگیرند ، اما به مقاومت بالا و مقاومت در برابر خوردگی نیز نیاز دارند. عملکرد درجه حرارت بالا از UNS S17400 به آن اجازه می دهد تا این شرایط را برآورده کند. به عنوان مثال ، برخی از اجزای موتور ممکن است در طی کار عادی دمای تا 500 تا 600 درجه سانتیگراد را تجربه کنند و مقاومت نسبتاً مناسب و مقاومت اکسیداسیون UNS S17400 آن را به یک انتخاب مواد مناسب تبدیل می کند.
صنعت نفت و گاز
در صنعت نفت و گاز ، UNS S17400 در دریچه ها ، پمپ ها و سایر تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرد که ممکن است در معرض محیط های درجه حرارت بالا و خورنده قرار بگیرند. عملکرد درجه حرارت بالا فولاد به اطمینان از قابلیت اطمینان و ماندگاری این مؤلفه ها کمک می کند. به عنوان مثال ، در برنامه های کاربردی پایین ، تجهیزات ممکن است در معرض شرایط درجه حرارت بالا و فشار زیاد قرار بگیرند و توانایی UNS S17400 در مقاومت در برابر خوردگی و حفظ خصوصیات مکانیکی آن بسیار مهم است.
عملیات حرارتی و تأثیر آن بر عملکرد دما بالا
عملکرد درجه حرارت بالا از UNS S17400 می تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر فرآیند درمان گرما باشد. متداول ترین گرما - عمل برای UNS S17400 شامل بازپرداخت محلول و به دنبال آن پیری است. بازپرداخت محلول به طور معمول در دمای بالا (حدود 1020 - 1065 درجه سانتیگراد) انجام می شود تا تمام عناصر آلیاژ موجود در ماتریس مارتنزیتیک حل شود. پس از بازپرداخت محلول ، مواد خاموش می شوند تا یک محلول جامد اشباع نشده ایجاد شود. پیری سپس در دمای پایین تر (حدود 480 - 620 درجه سانتیگراد) انجام می شود تا مراحل تقویت کننده مانند رسوبات مس - غنی و کاربیدهای غنی از نیوبیوم را رسوب کند.
گرمای مناسب - درمان می تواند عملکرد دمای بالا از UNS S17400 را بهینه کند. به عنوان مثال ، یک فرآیند پیری کنترل شده چاه می تواند منجر به توزیع ریز و یکنواخت رسوبات شود که می تواند قدرت و مقاومت خزش مواد را در دماهای بالا بهبود بخشد. از طرف دیگر ، گرمای نادرست گرمای ، مانند پیری بیش از حد یا زیر پیری ، می تواند منجر به کاهش عملکرد درجه حرارت بالا مانند کاهش استحکام و افزایش حساسیت به اکسیداسیون شود.
پایان
در نتیجه ، عملکرد دمای بالا از UNS S17400 موضوعی پیچیده است که شامل عوامل مختلفی از جمله ترکیب شیمیایی ، خصوصیات مکانیکی ، اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی و درمان گرما است. در حالی که این ماده از نظر مقاومت و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای بسیار بالا محدودیت هایی دارد ، اما هنوز هم تعادل خوبی از خواص را برای بسیاری از کاربردهای درجه حرارت بالا ارائه می دهد. من به عنوان تأمین کننده UNS S17400 ، اهمیت تهیه مواد با کیفیت و با کیفیت بالا را که نیازهای خاص صنایع مختلف را برآورده می کند ، می فهمم. اگر علاقه مند به استفاده از UNS S17400 برای برنامه های درجه حرارت بالا هستید ، لطفاً برای کسب اطلاعات بیشتر با من تماس بگیرید و در مورد نیازهای تهیه خود صحبت کنید.
منابع
- کتابچه راهنمای ASM جلد 1: خواص و انتخاب: آهنین ، فولادها و آلیاژهای عملکردی بالا -
- چاپ دفترچه راهنمای فلزات ، چاپ 3
