استنلس استیل مارتنزینی

استنلس استیل مارتنزینی(Martensitic Stainless Steel)

استنلس استیل مارتنزینی(Martensitic Stainless Steel) آلیاژهای آهن- کروم با (17-12%)Cr و مقدار کافی کربن بوده که با آبدهی از منطقه آستنیت، ساختار مارتنزیتی به‌دست آید. به همین علت به آن‌ها استنلس استیل مارتنزینی می‌گویند؛ چون با عملیات آستنیته کردن و آبدهی ساختار مارتنزیتی ایجاد می‌شود.

آلیاژهای این گروه عبارتند از : 

• CA-15
• CA-40
• CA-15M
• CA-6NM

CA-15

آلیاژ CA-15 : با توجه به مقدار تناژ تولید بیشتر نسبت به سایر آلیاژهای این گروه، از مهمترین آنها محسوب می شود. آلیاژ ساده آهن – کروم بوده و مقاومت خوبی در برابر خوردگی اتمسفری داشته و در برابر مواد آلی نیز نسبتاً مقاوم است.استفاده از این آلیاژ در توربین های بخاری و آبی سبب رشد تولید آن گردیده است. روش اصلی سخت کردن آن، استحاله فاز آستنیت به مارتنزیت با خنک کردن آن در هوا (نرمالیزه کردن) یا روغن است.

CA-40

آلیاژ CA-40 : مشابه آلیاژ CA-15 بوده ولی کربن بیشتری دارد که موجب می شود در اثر سخت کاری تا سختی حدود 500 برینل برسد.

CA-15M

آلیاژ CA-15M : با افزودن مولیبدن به آلیاژ CA-15 بدست می آید. این امر به منظور بهبود استحکام در دمای بالا صورت می گیرد.

CA-6NM

آلیاژ CA-6MN : آلیاژی از گروه توسعه یافته استنلس استیل ریختگی 12% کروم می باشد. تفاوت اساسی آن با آلیاژ CA-15 در کربن کمتر (0.06%) و نیکل بیشتر (حدود 4.5-3.5%) در مقایسه با آلیاژ CA-15 که دارای 0.15% کربن و حداکثر 1% نیکل است، می باشد. پایین بودن کربن آلیاژ، سبب شکل گیری ساختار فریت در دمای آستنیتی کردن شده و در نتیجه هنگام سرد شدن آلیاژ، میزان تشکیل فاز مارتنزیت را کاهش می دهد. در این شرایط نیکل جهت افزایش منطقه دو فازی فریت – آستنیت به آلیاژ اضافه می گردد.افزودن این مقدار نیکل به آلیاژ حاوی کروم بالا قطعاً منجر به تشکیل ساختار آستنیتی در دمای نرمالیزه کردن می شود.ریزساختار به وجود آمده اساساً یک ساختار مارتنزیت کم کربن خواهد بود که سبب بهبود در قابلیت جوشکاری و چقرمگی ضربه ای آن می شود.

سخت کردن استنلس استیل مارتنزینی

روش عمومی سخت کردن این آلیاژ رساندن آن به دمای 1050 درجه سانتی گراد و سرد کردن در هوا یا روغن است. دمای تمپر برای آن حدود 315 درجه سانتی گراد است. به دلیل تغییر شکل در ایجاد کاربید کروم Cr₇C₃ و کاهش چقرمگی ضربه، نباید این آلیاژ را در 480 درجه سانتی گراد تمپر کرد. تمپر کردن (برگشت) در دمای بین 620-590 درجه سانتی گراد سبب افزایش خاصیت چکش خواری و چقرمگی شده ولی سختی آلیاژ را کاهش خواهد داد.اگر دمای برگشت از 650 درجه سانتی گراد فراتر رود، ساختار مارتنزیت به تدریج به آستنیت تبدیل خواهد شد.تشکیل این فاز آستنیت و استحاله آن در طول سرد کردن آلیاژ از دمای تمپر، سبب تشکیل آستنیت باقیمانده می شود که از لحاظ چقرمگی و ماشین کاری مضر می باشد.

ترکیب شیمیایی و کاربرد استنلس استیل مارتنزینی

ترکیب شیمیایی و استنلس استیل های مارتنزینی که متداول ترند در جدول زیر آمده است. چون ترکیب شیمیایی استنلس استیل مارتنزینی طوری انتخاب می‌شود که سختی و استحکام مناسبی به دست آید، مقاومت به خوردگی این آلیاژها نسبت بهاستنلس استیل فریتی و آستنیتی ضعیف تر است.

نوع (AISI)	CR	Ni	C	W	V	Mo	کاربرد
403	12.2		0.15				توربین‌های بخار وسایر قطعات تحت تنش- بالا از جمله حلقه‌های موتور جت
410	12.5		0.15				نوع عملیات حرارتی پذیر برای مقاصد عمومی، قطعات ماشین، محور تلمبه، مهره، کارد و چنگال، پیچ گوشتی، شیرها، قسمت‌های موتورهای جت و غیره
414	12.5	1.8	0.15				اصلاح شده نوع 410 با کربن بیشتر، کارد و چنگال، لوازم جراحی، {{شیر}}ها، قسمت‌های مقاوم در مقابل سایش، قالب‌های شیشه، ابزار دستی، سبزی خرد کن.
420	13		0.15				استیل با سختی‌پذیری زیاد، فنرها، قطعات ماشین، پیچ ماشین آلات معدن، قیچی، گونیا، تسمه‌های کشتی، رقاصک ساعت
422	12		0.22	1.0	0.25	1	دارای استحکام و چقرمگی زیاد تا دمای کاری 1200درجه فارنهایت، تیغه‌های {{توربین}} بخار، اتصالات.
431	16	1.8	0.20				جایی که مقاومت مکانیکی زیادی لازم است، اتصالات هواپیما، ماشین‌آلات کاغذ، پیچ ها
440A	17		0.72				سختی‌پذیرتر از نوع 420، با مقاومت به خوردگی خوب، کارد و چنگال، ابزار جراحی.
440B	17		0.85				کارد و چنگال، قسمت‌های شیر
440C	17		1.07				استنلس استیل مارتنزیتی با بیشترین سختی، ساچمه، سرلوله آب، قطعات شیر

ریزساختار استنلس استیل مارتنزینی

ریزساختار استنلس استیل های مارتنزینی اصولا با مقدار کروم و کربن و با عملیات حرارتی مشخص می‌شود. کروم گستره‌ ای را که فاز آستنیت در آلیاژهای Fe-Cr پایدار است محدود می‌کند، و بنابراین با حدود 0.1% کربن، اگر سختی کامل موردنظر است، میزان کروم از 13% نمی‌تواند تجاوز کند. وقتی میزان کربن آلیاژهای Fe-Cr به حدود 0.4 تا 0.6% افزایش یابد، حلقه γ در نمودار فازی Fe-Cr گسترش می‌یابد به‌ طوری که می‌توان تا حدود 18% کروم به استیل مارتنزیتی اضافه کرد در حالی که هنوز سختی کامل قابل دستیابی است.در حالت تابکاری شده، ریزساختار میکروسکوپ نوری آلیاژ 410 (12% کروم، 0.1% کربن) دانه‌های هم‌محور فریت (زمینه) با ذرات کاربید است که به‌طور تصادفی پخش شده‌اند (شکل الف). در حالت آبدهی در هوا و بازپخت، ساختار این آلیاژ مارتنزیت با ذرات رسوبی کاربید است (شکل ب). ریزساختار آلیاژ 440C که در هوا آبدهی شده است شامل زمینه مارتنزیتی با چگالی زیادی از کاربیدهای اولیه است (شکل ج). سختی خیلی زیاد این آلیاژ ناشی از وجود تعداد زیاد ذرات کاربید (Fe.Cr) در زمینه مارتنزیتی است.الف) استنلس استیل مارتنزینی نوع 410 (تابکاری در دمای 815 درجه سانتی گراد، سرد شده در کوره تا 595 درجه سانتی گراد و سپس سرد شدن در هوا تا دمای محیط)ب) استنلس استیل مارتنزینی نوع 410 (سریع شرد شده در هوا از دمای 980 درجه سانتی گراد تا دمای محیط ، بازپخت به مدت 4 ساعت در 205 درجه سانتی گراد)ج) استنلس استیل مارتنزینی 440C (آستنیته شده در 1010 درجه سانتی گراد و سرد شده در هوا)