امروزه بیشتر کاربردهای تولیدی از کوره های داغ برای تکمیل کار با اجزای فلزی استفاده می کنند. خواه بازپخت، پوشش پودری با لکه‌های داغ، یا بخور دادن هر فرآیندی که ممکن است انجام شود، قرار گرفتن مداوم در معرض دمای کوره‌مانند بسیار عمومی است. معمولاً دشوار می شود زیرا سبد مورد استفاده برای نگه داشتن این قطعات از طریق کوره های فوق گرم در معرض آن دماها قرار می گیرد.
سبدهایی که برای حمل قطعاتی که از دماهای بالا عبور می کنند استفاده می شوند باید از موادی ساخته شوند که در برابر دمای بالا مقاومت کنند. تقریباً تمام گریدهای فولادهای زنگ نزن در برابر دمای بالا مقاوم هستند – بنابراین کدام گرید SS برای کاربردهای در دمای بالا مناسب‌تر خواهد بود؟
پاسخ بر اساس مدت زمانی است که سبد در معرض دماهای بالا و همچنین دمای دقیقی که کاربرد به آن خواهد رسید، قرار می گیرد، به همین دلیل است که بسیاری از آلیاژهای فلزی هم استفاده متناوب و هم دمای مداوم را مشخص می کنند.
دمای سرویس درجات SS
هنگام تعریف یک فلز برای یک کاربرد کوره خاص، مهم است که بدانیم آیا آلیاژ برای چند ثانیه، چند دقیقه یا یک ساعت یا بیشتر در معرض دما قرار می گیرد یا خیر. اگر سبد برای مدت کوتاهی در معرض قرار گیرد و با خارج کردن از کوره برای خنک شدن قطع شود، به آن نوردهی متناوب می گویند، در حالی که اگر برای مدت طولانی در معرض قرار گیرد، قرار گرفتن در معرض مداوم نامیده می شود.
رایج ترین برنامه های کاربردی برای این درجه های SS چیست؟
این گریدهای SS (فولاد ضد زنگ) به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، استحکام در دمای بالا و سایر خواص، کاربردهای گسترده ای دارند. در اینجا برخی از رایج ترین برنامه های کاربردی برای هر درجه آورده شده است:
SS 304: این یک درجه همه کاره است که معمولاً در تجهیزات پردازش مواد غذایی، تجهیزات آشپزخانه، تجهیزات پردازش شیمیایی و تزئینات و قالب‌گیری معماری استفاده می‌شود.
SS 309: این گرید در کاربردهای با دمای بالا مانند قطعات کوره، مبدل های حرارتی و آسترهای کوره استفاده می شود.
SS 310: این یک درجه حرارت بالا است که در قطعات کوره، سبدهای عملیات حرارتی و سایر کاربردهایی که به استحکام در دمای بالا نیاز است استفاده می شود.
SS 316: این یک درجه محبوب برای کاربردهایی است که به مقاومت در برابر خوردگی عالی نیاز دارند، مانند تجهیزات پردازش شیمیایی، دستگاه‌های پزشکی و کاربردهای دریایی.
SS 410: این درجه برای کاربردهایی استفاده می شود که به مقاومت خوردگی متوسط و استحکام بالا نیاز دارند، مانند قطعات شیر، محور پمپ و پره های توربین.
SS 420: این درجه برای کاربردهایی استفاده می شود که به مقاومت خوردگی متوسط و سختی بالا نیاز دارند، مانند ابزار جراحی، کارد و چنگال و قیچی.
SS 430: این درجه برای کاربردهایی استفاده می‌شود که به مقاومت در برابر خوردگی خوب و استحکام در دمای بالا نیاز دارند، مانند سیستم‌های اگزوز و اگزوز خودرو، تجهیزات آشپزخانه و تزئینات تزئینی.
بر اساس اینکه قرار گرفتن در معرض مداوم یا متناوب است، آلیاژ فلزی تحمل متفاوتی برای قرار گرفتن در معرض دماهای بالا خواهد داشت. در اینجا چند نمونه از محدودیت دمای مداوم و متناوب فولاد ضد زنگ آورده شده است:
| درجه فولاد | مداوم (درجه فارنهایت / درجه سلسیوس) | متقطع (درجه فارنهایت / درجه سلسیوس) |
|---|---|---|
| 304 | 1,700 درجه فارنهایت / 925 درجه سلسیوس | 1,600 درجه فارنهایت / 870 درجه سلسیوس |
| 309 | 2,000 درجه فارنهایت / 1,095 درجه سلسیوس | 1,800 درجه فارنهایت / 980 درجه سلسیوس |
| 310 | 2,100 درجه فارنهایت / 1,150 درجه سلسیوس | 1,900 درجه فارنهایت / 1,025 درجه سلسیوس |
| 316 | 1,700 درجه فارنهایت / 925 درجه سلسیوس | 1,600 درجه فارنهایت / 870 درجه سلسیوس |
| 410 | 1,300 درجه فارنهایت / 705 درجه سلسیوس | 1,500 درجه فارنهایت / 815 درجه سلسیوس |
| 420 | 1,150 درجه فارنهایت / 620 درجه سلسیوس | 1,350 درجه فارنهایت / 735 درجه سلسیوس |
| 430 | 1,500 درجه فارنهایت / 815 درجه سلسیوس | 1,600 درجه فارنهایت / 870 درجه سلسیوس |
آلیاژهای سری 300
فولاد ضد زنگ به ویژه پیشنهاد می شوند زیرا حداکثر دمای استفاده مداوم آنها از محدودیت دمای استفاده متناوب و دوره ای آنها بالاتر است. به طور طبیعی فرض بر این است که وقتی فلز برای مدت کوتاه‌تری در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرد، استرس کمتری نسبت به قرار گرفتن در معرض طولانی‌تر روی آن وارد می‌شود.
با این حال، “چرخه حرارتی” زمانی رخ می دهد که از فرآیند قرار گرفتن در معرض کوره متناوب استفاده شود. تغییر سریع بین دمای افراطی، باعث ایجاد استرس بر روی فلز می شود.
فلز با گرم شدن منبسط می شود و سپس ممکن است با سرد شدن منقبض شود. این فلز می تواند شکاف هایی را در سراسر سطوح خود ایجاد کند – نوعی ماده پوسته پوسته ساخته شده از آهن و اکسید آهن – که جایگزین لایه بیرونی می شود.
هنگامی که به طور مداوم بین دمای شدید تغییر می کند، داخل فلز در یک فرکانس منبسط یا منقبض می شود و شکاف روی سطح در فرکانس دیگر. جابجایی بین دمای افراطی منجر به شکستن فلز، لایه به لایه می شود تا در نهایت از بین برود.
انتخاب فولاد ضد زنگ
هنگام انتخاب فولاد ضد زنگ برای کاربردهای با دمای بالا، مهم است که چندین فاکتور مانند دمای عملیاتی، مقاومت در برابر خوردگی، خواص مکانیکی و هزینه را در نظر بگیرید. فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت در برابر حرارت، استحکام و دوام عالی، انتخابی محبوب برای کاربردهای در دمای بالا است.
در اینجا برخی از ملاحظات کلیدی هنگام انتخاب فولاد ضد زنگ برای کاربردهای با دمای بالا آورده شده است:
1. محدوده دما: حداکثر و حداقل دماهایی که فولاد ضد زنگ در معرض آن قرار می گیرد را تعیین کنید. درجه های مختلف فولاد ضد زنگ دارای محدودیت های دمایی متفاوتی هستند. به عنوان مثال، فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند 304 و 316 می توانند دمای حدود 800-900 درجه سانتیگراد (1472-1652 درجه فارنهایت) را تحمل کنند، در حالی که فولادهای زنگ نزن فریتی و مارتنزیتی محدودیت دمایی پایین تری دارند.
2. مقاومت در برابر خوردگی: محیطی را در نظر بگیرید که در آن فولاد ضد زنگ استفاده خواهد شد. دمای بالا می تواند خطر خوردگی را افزایش دهد. به دنبال گریدهای فولاد ضد زنگ با مقاومت در برابر خوردگی بالا باشید، مانند فولادهای زنگ نزن آستنیتی، که مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن در دماهای بالا دارند.
3. خواص مکانیکی: خواص مکانیکی مورد نیاز برای کاربرد خود را ارزیابی کنید، از جمله استحکام، شکل پذیری و مقاومت در برابر خزش. خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ می تواند در دماهای بالا به طور قابل توجهی تغییر کند، بنابراین اطمینان حاصل کنید که درجه انتخاب شده می تواند یکپارچگی خود را تحت بار و شرایط پیش بینی شده حفظ کند.
4. پوسته پوسته شدن و مقاومت در برابر اکسیداسیون: فولادهای ضد زنگ با محتوای کروم بالا در دماهای بالا، پوسته پوسته شدن و مقاومت در برابر اکسیداسیون را نشان می دهند. گریدهایی مانند 309، 310 و 253MA به طور خاص برای کاربردهای با دمای بالا طراحی شده اند و مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون و کربوریزه شدن دارند.
5. انبساط حرارتی: ضریب انبساط حرارتی (CTE) فولاد ضد زنگ را در نظر بگیرید. انبساط حرارتی تفاضلی بین اجزا می تواند منجر به تنش و اعوجاج شود. تطبیق CTE فولاد ضد زنگ با سایر مواد موجود در سیستم می تواند به به حداقل رساندن این مشکلات کمک کند.
6. در دسترس بودن و هزینه: در دسترس بودن و هزینه درجه فولاد ضد زنگ را ارزیابی کنید. برخی از گریدهای تخصصی درجه حرارت بالا ممکن است گران تر یا تهیه آنها سخت تر باشد. متعادل کردن الزامات عملکرد با ملاحظات بودجه ضروری است.
7. ملاحظات خاص کاربرد: بسته به کاربرد خاص، ممکن است عوامل اضافی مانند هدایت حرارتی، خواص مغناطیسی، جوش پذیری و قابلیت ساخت نیز در نظر گرفته شود.
توصیه می شود با مهندسان مواد یا تامین کنندگان فولاد ضد زنگ که در کاربردهای دمای بالا تخصص دارند مشورت کنید تا به شما در انتخاب مناسب ترین نوع فولاد ضد زنگ برای نیازهای خاص خود کمک کنند.
مقاله های پیشنهادی :