استنلس استیل فریتی(استیل بگیر)

استنلس استیل فریتی (Ferritic Stainless Steel) استنلس استیل فریتیک یکی از چهار خانواده استتنلس استیل را تشکیل می دهد ، سه خانواده دیگر آستنیتی ، مارتنزیتی و ضد زنگ دوبلکس فولادها

تاریخچه

استنلس استیل فریتی در اوایل کشف شد اما فقط در دهه 1980 بود که شرایط رشد آنها فراهم شد:

• به دست آوردن سطح کربن بسیار کم در مرحله ساخت فولاد امکان پذیر بود.
• درجه های قابل جوشکاری ایجاد شدند.
• احتمال را حل کرد لمس “طناب زدن” و “رینگ” که منجر به تغییر شکل ناهمگن در هنگام کشیدن عمیق رسم و به سطوح بافت.
• بازارهای کاربر نهایی (مانند لوازم خانگی ) در مقاطعی که تغییرات زیادی در قیمت نیکل وجود داشت ، گریدهای ارزان تر با قیمت پایدارتر را می طلبید. درجه های استنلس استیل فریتیک برای برخی از کاربردها مانند ظروف خانگی جذاب شد.

متالوژی

برای واجد شرایط بودن به عنوان استنلس استیل ، آلیاژهای پایه Fe باید حداقل 10.5٪ Cr داشته باشند.

نمودار فاز آهن-کروم نشان می دهد که تا حدود 13٪ Cr ، فولاد با خنک شدن از فاز مایع از فاز α فریتی به فاز γ آستنیتی و بازگشت به α ، متحمل تغییراتی می شود. هنگامی که مقداری کربن وجود دارد و اگر خنک سازی به سرعت اتفاق بیفتد ، مقداری از آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود. آزمایش / بازپخت ساختار مارتنزیتی را به فریت و کاربید تبدیل می کند.

بالاتر از حدود 17٪ Cr ، فولاد در تمام دما دما ساختار فریتی دارد.

بالاتر از 25٪ Cr فاز سیگما ممکن است برای مدت زمان نسبتاً طولانی در دما ظاهر شود و باعث ایجاد تردی در دمای اتاق شود.

ترکیب شیمیایی وکاربرد استنلس استیل فریتی

• سری 400 استاندارد: که حاوی 27-11%Cr ، 20-0.08%C و مقادیر کمی پایدار کننده فریت مانند آلومینیوم ، نیوبیوم و تیتانیوم هستند.
• سری دوم که حاوی کروم بیشتر تا 30% ، مولیبدن تا 4% و نیکل تا 2% می باشند که مقاومت عالی در برابر SCC دارند.

ترکیب شیمیایی و کاربرد بعضی از استنلس استیل فریتی استاندارد در جدول زیر آمده است. این آلیاژها بیشتر در کاربردهایی که در آن مقاومت به‌ خوردگی و مقاومت گرمایی لازم است، به‌کار می‌روند.

انواع (AISI)	Cr	C	Mo	Al	سایر	کاربرد
405	13	0.08		0.20		گروه سختی‌ناپذیر جایی که انواع سختی‌پذیر در هوا مثل 410 و 403 کاربرد ندارند. محفظه‌های تابکاری، چنگک‌های عملیات گرمایی، دیواره‌های مقاوم به اکسایش.
409	11	0.08			C×Ti6	برای مقاصد عمومی، سیستم احتراق ماشین‌ها، قاب خازن‌ها و ترانسفورمرها، مخازن سموم کشاورزی، دستگاه‌های توزیع کود شیمیایی.
430	17	0.12				نوع سختی‌ناپذیر کروم‌دار برای مقاصد عمومی، تزئینی، مخازن اسید نیتریک، محفظه احتراق، سبدهای تابکاری، ظرفشویی، گرم‌کننده‌ها، انبار لوله اگزوز، کلاهک دودکش‌ها، لوازم رستوران.
434	17	0.12	1			نوع اصلاح‌شده 430 برای مقاومت به‌خوردگی در هوا در حضور گرد و غبار طراحی‌شده است. در زه‌های اتومبیل و بست‌ها.
436	17	0.12	1		C×Cb5	شبیه به انواع 430 و 434 جایی که لبه‌دار شدن و «ریسمانه شدن» کمتری نیاز است کاربرد دارد. کاربرد عمومی برای مقاومت به‌خوردگی و مقاومت گرمایی مثل تزیینات اتومبیل.
442	20.5	0.20				استیل با کروم زیاد، اصولاً برای قطعات مقاوم در دمای بالا و بدون پوسته شدن. قسمت‌های کوره، افشانک‌ها، محفظه‌های احتراق، سرلوله آب.
446	25	0.20				مقاومت زیاد به‌ خوردگی و پوسته شدن در دماهای بالا مخصوصا برای سرویس‌های نوبتی، غالباً در هوای گوگردی به‌ کار می‌رود، جعبه‌ های تابکاری، محفظه احتراق، قالب‌های شیشه، گرم‌کننده‌ها، لوله- آذرسنج، شیرها.

دلیل محبوبیت

استنلس استیل فریتی از این جهت مورد توجه مهندسین طراح‌ قرار دارند که مقاومت به‌ خوردگی آن‌ها مثل استنلس استیل های نیکل‌ دار بوده اما ارزان‌ترند زیرا در ترکیبشان نیکل وجود ندارد. با وجود این، فولادهای زنگ نزن فریتی نسبت به استیل آستنیتی کاربرد محدودتری دارند، زیرا شکل‌پذیر نیستند، به فاق حساس‌ بوده و قابلیت جوشکاری ضعیفی دارند. برای غلبه بر مشکل شکل‌ پذیر نبودن استنلس استیل فریتی استاندارد، استیل های فریتی جدید با مقدار کم کربن و نیتروژن به‌ صورت تجاری ساخته شده است (جدول زیر). این آلیاژها جوش‌ پذیرند و مقاومت به‌ خوردگی بهتری دارند.

ریزساختار استنلس استیل فریتی

ساختار استنلس استیل فریتی در تمام دماهای معمول عملیات حرارتی به‌صورت فریتی ( آهن α ) باقی می‌ماند. بیشتر فولادهای زنگ نزن فریتی را می‌توان بر مبنای مقدار کروم به دو گروه تقسیم کرد:گروه 1. استنلس استیل فریتی با 18-15% کروم و حدود 0.06% کربن. مثل؛ آلیاژ 430 (17% کروم، 0.06% کربن)گروه 2. استنلس استیل فریتی با 30-25% کروم و حدود 0.08% کربن. مثل؛ آلیاژ 446 (25% کروم، 0.08% کربن)ریزساختار آلیاژهایی که 18-15% کروم دارند (گروه 1) در دماهای کمتر از 900 درجه سانتی گراد تماما فریتی است. ریزساختار فولاد نوع 430 (17% کروم و 0.06% کربن) پس از تابکاری در دمای 788 درجه سانتی گراد در شکل زیر آمده است. ساختار محلول جامد فریت α غنی از کروم است که بیشتر کربن به‌صورت کاربید (Cr و Fe) در مرزدانه‌ها و یا به‌ صورت کاربید ریز در داخل دانه‌ها پخش شده است.به علت حلالیت کم‌ کربن در فریت α مقدار کمی کربن در محلول جامد وجود دارد. اگر آلیاژی از این نوع در دمای بیشتر از 900 درجه سانتی گراد گرم شود مقداری آستنیت تشکیل می‌شود که با آبدهی در آب به مارتنزیت دگرگون می‌شود. شکل زیر جزایر مارتنزیتی را در زمینه فریت α، در استنلس استیل فریتی با 17% کروم و 0.1% کربن نشان می‌هد که از دمای 1200 درجه سانتی گراد در آب آبدهی شده است.ساختار تابکاری شده ورقی از استنلس استیل فریتی نوع 446 گروه 2 (0.08% کربن و 25% کروم) که روی آن کارسرد انجام شده در شکل زیر آمده است. در زمینه این آلیاژ (Fe-25%Cr) کاربیدهای (Fe,C) درشت‌تری نسبت به آلیاژ Fe-18%Cr وجود دارد. اما، برعکس آلیاژ (Fe-18%Cr) در آلیاژ(Fe-25%Cr) پس از گرم کردن در بیش از 950 درجه سانتی گراد و آبدهی در آب فقط مقدار کمی مارتنزیت تشکیل می‌شود.