فولاد نسوز، فولادی است که در دمای بالاتر از 500 درجه سانتی گراد مقاوم است. از مشخصات فولاد نسوز به وجود یک لایه اکسید استثنایی بر روی آن و توانایی مقاومت در برابر حرارت می توان اشاره کرد.

فولاد نسوز - ورق نسوز - فولاد نسوز مارتنزیتی - فولاد نسوز فریتی - فولاد نسوز آستنیتی

این لایه، برای حفظ شکل فولاد در هنگام عدم پوشش، مناسب است. که باعث مقاومت آن در دماهای بیش از 650 درجه سانتی گراد می شود. مقاومت در برابر گرمای انواع فولاد نسوز، به محتوای کروم، سیلیکون و آلومینیوم آن وابسته است.

فولادهای مقاوم در برابر حرارت، برای استفاده در دمای بالاتر از 500 درجه سانتی گراد منظور می شوند.

زیرا در این دما از مقاومت خوبی برخوردار میباشند. به ویژه هنگامی که در مدت کوتاه یا طولانی، در معرض گازهای داغ و مخصولات احتراق قرار می گیرند. این فولادها، فولادهای آلیاژی مورد تقوی با محلول جامد هستند.

از آنجا که از این فولادها در یک بازه دمایی وسیع استفاده می شوند. معمولاً توسط مکانیسم سخت عملیات حرارتی، محلول جامد و رسوب تقویت می شوند.

برای رساندن فولادهای نسوز به خواص مورد نظر، عنصر آلیاژی مختلف به آن اضافه شده است.

این فولادها در شرایطی که مقاومت در برابر افزایش دما بسیار مهم است، کاربرد دارند.

خواص مکانیکی فولاد نسوز

این فولاد، بسیار سخت سایش می شود. و در برابر تغییرات زیاد دما از خود مقاومت نشان می دهد.

این فولاد، در دمای بسیار بالا از ویژگی هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، خزش، اکسیداسیون و شکنندگی هیدروژنی برخوردار است.

سطح مقاومت در برابر حرارت این فولادها، به شرایط محیطی که در آن قرار دارند، بستگی دارد. و با یک آزمایش قابل توصیف نیست.حداکثر دمای خدمات که بسته به میزان آلیاژ می تواند از 1150 درجه سانتی گراد افزایش یابد. با حضور برخی از ترکیبات مانند ترکیبات گوگرد، بخار آب یا خاکستر به شدت کاهش می یابد. لازم به ذکر است که مقاومت در برابر فلز مذاب و سرباره نیز در این فولادها محدود است.

ترکیب شیمیایی فولاد نسوز

این فولادها، از آلیاژهایی بر پایه نیکل و تیتانیوم با عملکرد عالی در دمای بالا تولید شدند.

فوالد کروم – مولیبدن (Chrome Moly steel)

فولاد کروم – مولیبدن، یکی از محبوب ترین فولادهای نسوز است و معمولاً در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی یافت می شود. ترکیب کروم و مولیبدن در این فولاد، آن را در برابر خوردگی و حرارت مقاوم کرده و استحکام کششی را افزایش می دهد. به همین دلیل این فولاد به گزینه ای ایده آل برای محیط های کاری با درجه حرارت بالا تبدیل شده است.

در فولادهای نسوز، دو عنصر مهم کروم برای مقاومت در برابر اکسیداسیون و نیکل برای استحکام و شکل پذیری است. عناصر دیگر برای بهبود این خواص در دمای بالا اضافه می شوند.

تأثیر عناصر آلیاژی بر فولاد نسوز

تأثیر عناصر مختلف آلیاژی بر فولاد نسوز در زیر شرح داده شده است.

کروم: کروم عنصری است که در تمام فولادهای نسوز وجود دارد. علاوه بر مقاومت در برابر اکسیداسیون، کروم به استحکام در دمای بالا و مقاومت در برابر کربن دهی می افزاید. کروم عنصری است که باعث میکروساختار فریتی می شود.

نیکل: نیکل وقتی که به این فولادها اضافه می شود. باعث افزایش خاصیت انعطاف پذیری، استحکام دمای بالا و مقاومت در برابر کربن دهی و نیتروژن دهی می شود. نیکل تمایل دارد ساختار اتمی را آستنیتی کند و باعث کاهش حلالیت کربن و نیتروژن در آستنیت می شود.

کربن: کربن مهم ترین عنصر تقویت کننده است. کربن در این فولادها در محدوده مشخصی کنترل می شود. بیشتر فولادهای مقاوم در برابر حرارت حاوی 0.05% تا 0.10% کربن هستند. فولادهای نسوز چدن معمولاً 0.35% تا 0.75% کربن دارند. کربن در آلیاژ حل می شود و استحکام آن را افزایش می دهد. همچنین، این مواد به عنوان ذرات سخت و کوچک به نام کاربید می باشند که حاصل تکریبات شیمیایی کربن با عناصر فلزی مانند کروم، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیوم و … هستند.

نیتروژن: نیتروژن به میزان کمی در این فولادها وجود دارد و در تقویت فولادهای مارتنزیتی و آستنیتی نیز مفید می باشد.

سیلیکون: سیلیکون، باعث کاهش حلالیت کربن در فلز می شود: که یک متغیر مهم در فرآیند ساخت فولاد است. مواد سیلیکون، یک عنصر تقویت کننده بوده و به طور معمول بالاتر از 0.04% است.

مواد سیلیکون، باعث افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر جذب نیتروژن برای این فولادها در دمای بالا می شود.

گوگرد: این عنصر، ناخالصی محصوب شده و برای قابلیت جوشکاری مضر بوده اما باعث بهبود قابلیت ماشینکاری می شود.

سایر عناصر آلیاژی

سایر عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولادهای نسوز عبارتند از. منگنز، مولیبدن، تیتانیوم، وانادیوم، تنگستن، آلومینیوم، کبالت، نیوبیوم، زیرکونیوم، مس و عناصر کمیاب خاکی مانند بور، سریم، لانتانیم و اتریم.

فسفر: فسفر معمولاً یک عنصر نامطلوب در این فولادهای است: زیرا هنگام جدا شدن از تجمع دانه، خاصیت شکننده ای دارد. همچنین، برای قابلیت جوشکاری آلیاژ نیکل مضر است. معمولاً بعنوان حد بالاتر برای بیشتر فولادهای نسوز مشخص می شود.

این عناصر، خواص مکمل فولادها را در دمای بالاتر بهبود می بخشند. بعضی از عناصر برای استحکام و بعضی دیگر برای افزودن مقاومت در برابر اکسیداسیون، افزوده می شوند.

انواع فولاد نسوز

به طور کلی، دو دسته مهم فولادهای مقاوم در برابر حرارت وجود دارد.

فولادهای نسوز فریتی / مارتنزیتی

این فولادها، همانند آهن، از ساختار کریستالی مکعبی مرکز دار برخوردار هستند. این فولادها، در اصل از آهن با درصد کمی از عناصر آلیاژی تشکیل شدند. عنصر آلیاژی اصلی، کروم با محدوده 2 تا 13% است. این فولادها همچنین حاوی درصد کمی از کربن، سیلیکون، منگنز، مولیبدن، آلومینیوم و نیتروژن هستند. این عناصر، در رسوب سختی که از عملکرد دمای بالای فولاد پشتیبانی می کند؛ کمک می کنند. در این فولادها، ساختار فریتی بدون تغییر شکل باقی مانده است. این فولادها در برابر نیروی ضربه، مقاومت نسبتاً کمی را نشان می دهند. همچنین در دمای بالاتر از 900 درجه سانتی گراد، درشت دانه و ترد می شوند.

فولادهای فریتی به سختی شکل می گیرند، از این رو فقط باید با جوش قوس الکتریکی جوش شوند. این فولادها نسبت به گازهای سولفور حساس نیستند. گریدهای فریتی فولادهای نسوز، محبوب تر هستند، زیرا به دلیل وجود عناصر آلیاژی پایین در آنها، مقرون به صرفه می باشند. به این فولادها فولاد نسوز کم آلیاژ نیز بیان می شود.

علاوه بر کروم، برخی از عناصر آلیاژی مانند مولیبدن، تنگستن، نیوبیوم، وانادیوم، بور و تیتانیوم و … در گریدهای فریتی وجود دارند.

مقاومت در برابر اکسیداسیون این فولادها در شرایط گرم و گداخته به نسبت مستقیم میزان کروم در فولاد وابسته است.

انواع فولاد فریتی / مارتنزیتی

بر اساس میزان عناصر آلیاژی و ریزساختارها به دو دسته تقسیم می شوند.

دسته اول، فولادهای کم آلیاژی هستند که دارای 1% تا 3% کروم و کمتر از 5% عناصر آلیاژی هستند.

دسته دوم، این فولادها، فولادهای نسوز مارتنزیتی هستند. این فولادها، شامل فولادهای کروم متوسط با میزان کروم 5% تا 9%. و فولادهای پر کروم با محتوای کروم 9% تا 12% هستند که از مقاومت به خزش بهتری برخوردار هستند.

کل عناصر آلیاژی موجود در این فولادها از 10 تا 20 درصد است.

گریدهای فولاد نسوز فریتی / مارتنزیتی

  • 1.4742 Wnr
  • 1.4724 Wnr
  • 1.4762 Wnr

این گریدها در برابر نیروی ضربه، چقرمگی نسبتاً پایینی از خود نشان می دهند.

  • (12-H) 1.4724 Wnr : مقاوم در برار حرارت 950 درجه سانتی گراد
  • (14-H) 1.4762 Wnr : مقاوم در برار حرارت 1200 درجه سانتی گراد

کاربردهای گریدهای فولاد نسوز فریتی / مارتنزیتی

  • (12-H) 1.4724 Wnr : کوره های صنعتی، دیگ های بخار، جعبه، لوله، چوب لباسی، رکوپراتور و…
  • (14-H) 1.4762 Wnr : تولید کوره های صنعتی، قسمت هایی از دیگ های بخار

فولاد نسوز آستنیتی

هنگامی که نیکل (بیش از 8%) به فولادهای کروم آهن اضافه شود، ساختار فولاد به ساختار آستنیتی، بدون تغییر تبدیل می شود.

در این صورت فولاد دارای یک ساختار کریستالی مکعبی با وجوه پر می باشد.

فولادهای آستنیتی از استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت به خزش بیشتری نسبت به فولادهای نسوز فریتی / مارتنزیتی برخوردارند.

چقرمگی بالای این فولادها، باعث می شود در برابر نیروهای ضربه و تغییرات ناگهانی دما، حساس نباشند. در این فولادها، درشت شدن دانه در دمای بالا اتفاق نمی افتد.

این فولادها، از استحکام دمایی و همچنین استحکام خزشی بالاتری نسبت به فولادهای فریتی برخوردار هستند.

فولادهای آستنیتی، در دمای اتاق چقرم تر بوده و شکل پذیری خوبی دارند. به طور کلی ساخت این فولاد آسانتر بوده و به گازهای سولفور حساس هستند.

ماشینکاری این فولادها، در مقایسه با فولادهای فریتی دشوارتر است و به دلیل داشتن آلیاژ بیشتر گران تر هستند.

گریدهای فولاد نسوز آستنیتی

  • 1.4828 Wnr
  • 1.4841 Wnr
  • 1.4845 Wnr

فولادهای نسوز آستنیتی : نسبت به فولادهای فریتی دارای درجه حرارت و استحکام خزشی بسیار بالاتری هستند.

  • (8-H) 1.4828 Wnr: به خوردگی بین مرزدانه ای حساس نیست، مقاومت به خوردگی کمی در برابر اکسیداسیون و کاهش گازهای گوگردی ایجاد می کند. مقاوم در برابر حرارت تا 1000 درجه سانتی گراد
  • (9-H) 1.4845 Wnr: مقاوم در برابر حرارت تا 1050 درجه سانتی گراد
  • (H-10) 1.4841 Wnr: مقاوم در برابر حرارت تا 1150 درجه سانتی گراد
  • 1.4878 Wnr : خواص مکانیکی خوب، مقاوم در برابر حرارت تا 850 درجه سانتی گراد

کاربرد فولاد نسوز آستنیتی

  • 1.4828 Wnr: سیستم های اگزوز و …
  • 1.4845 Wnr :ساخت قطعات برای صنایع شیمیایی و نفتی و خطوط گاز، خطوط سوخت،جعبه آتش نشانی، مقاومت های هیتر
  • 1.4841 Wnr: فولاد نسوز 4841 در اجزای سازنده در معرض استحکام مکانیکی بالا، کوره های صنعتی. کارخانه های سوزاندن زباله، کارخانه های عملیات حرارتی، صنعت پتروشیمی و…
  • 1.4878 Wnr: مبدل های حرارتی، دیگهای بخار در کارخانه های شیمیایی و پتروشیمی و…

کاربرد فولاد نسوز

کاربرد فولاد نسوز، بر اساس میزان مقاومت در برابر حرارت و خواص مکانیکی مورد نیاز فولاد است.

استفاده از فولاد مقاوم تر در برابر حرارت، ممکن است به دلیل ترد بودن،گران مضر نیز باشد. این فولاد نباید در معرض شعله قرار گیرد و از تماس مستقیم آن با کربن باید جلوگیری شود.

فولادهای نسوز در کوره های صنعتی، دیگ های بخار، لوله های بخار، رکوپراتورها، صنایع شیمیایی و نفتی، خطوط گاز و سوخت، جعبه های آتش نشانی، بخاری ها، مقاومت ها، مبدل های حرارتی و کارخانه های سوزاندن زباله و … استفاده می شوند.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶