API 5CT T95-تأثیر دمای تمپر بر سختی و خواص کششی فولاد API 5CT T95

چکیده

فولاد API 5ct t95  محدوده وسیعی از کاربرد را در صنایع نفت دارد. ساخت تجهیزاتی که قبلا در شرکتهای فولاد سازی خاری انجام میگرفت.، اخیراً در شرکتهای فولاد سازی داخلی کشور شروع شده است. و با توجه به کاربرد بسیار حساس و بحراتی این فولاد,.مطالعه و تحقیق در زمینه موضوع مورد بحث از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است.

عملیات حرارتی و باز پخت

این فولاد پس از ذوب، شمش ریزی و شکل دهی جهت حصول خواص مکانیکی عالی تحت عملیات حرارتی ستخکاری و باز پخت قرار میگیرد. رسم نمودار باز پخت فولاد مذکور (تأثیر دمای باز پخت بر سختی, استحکام کششی, استحکام تسلیم, درصد ازدیاد طول نسبی و درصد کاهش سطح مقطع نسبی)  که در منابع مختلف موجود نیست, هدف این تحقیق است. بدین منظور تعدادی نمونه کشش از جنس فولاد فوق الذکر تهیه گردید. تمام نمونه ها در دمای 890 درجه سانتیگراد آستنیته و پس از کوئنچ در آب, هر نمونه در یک دمای ثابت (شامل 570 – 600 – 620 – 635 – 650 – 660 – 670 – 680  و 700 درجه سانتیگراد) باز پخت شد. آنگاه نمونه های مذکور تحت تست کشش قرار گرفتند و سختی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج منجر به رسم نمودار تمپر فولاد که راهنمای اصلی عملیات حرارتی است، گردید.

فولاد API 5CT T95 – خواص مکانیکی – دمای باز پخت

فولاد API 5CT T95  یکی از فولادهای API  (انجمن نفت آمریکا) است. که معادل ASIS  یا DIN  ندارد. این فولاد جزء فولادهای کم آلیاژ با کربن متوسط و از خانواده فولادهای با استحکام بالاست. هم چنین با توجه به خواص استحکامی بالا.، محدوده ی وسیعی از کاربرد را پس از سختکاری و تمپر در صنایع نفت دارد. که میتوان به کاربرد آن در قطعات سر چاهی نفت شامل اسپول- والو و غیره اشاره نمود.

این فولاد حاوی مقادیر کمی از عناصر آلیاژی شامل منگنز-مولیبدن-کروم- نیکل و سیلیسیم است. باز پخت کردن معمولاً منجر به کاهل سختی نهائی فولاد میشود. لیکن حضور عناصر آلیاژی در به تعویق انداختن افت سختی و استحکام بسیار مؤثر است . عناصر Mo  و Mn  که در عنصر اصلی فولاد API 5CT T95  را تشکیل می دهند. چنین نقشی ایفا میکنند. منگنز و سیلسیسیم به  مقدار زیاد در کاربید حل نمی شود . بلکه عمدتاً در فریت حل شده و استحکام و سختی فولاد را بالا می برد. با افزایش مقدار عنصر Ni, سختی فولادها پس از باز پخت افزایش می یابد.

با توجه به اینکه این عنصر در فاز کاربید قرار نمیگیرد. باعث استحکام فریت ( حاوی ذرات درشت و پخش شده کاربید) میشود.عنصر Mn نیز که در فریت بیشتر از کاربید محلول است. مشابه Si  عمل میکند. با این تفاوت که قدرت آن در به تعویق اندازی نرم شدن در ضمن باز پخت, کمتر از Si  میباشد. عنصر Cr نیز میتواند مقاومت فولاد را در برابر نرم شدن در هنگام باز پخت افزایش دهد. این عنصر که کاربید زای قوی میباشد. به دلیل تشکیل کاربید. حتی میتواند باعث افزایش سختی در حین باز پخت (سختی ثانویه) نیز گردد. برای مقاومت در برابر نرم شدن مخصوصاً- در دماهای باز پخت بالاتر، حتی CR  5/ % نیز کافی است.

 که دارای حدود CR  1 % بهمراه عناصر Ni  و Mn میباشد. قاعدتاً باید افت سختی ناچیزی را در حین عملیات باز پخت از خود نشان دهد. چنانچه مشاهد میشود عناصر کاربید زا در دماهای باز پخت پایین نقش زیادی ندارند. عنصر Si چنانکه قبلاً هم اشاره شد. به طور مؤثر و قابل ملاحظه ای, مقاومت به نرم شدن در حین باز پخت را افزایش میدهد. مطالعات ریز ساختاری نشان داده که علت این امر – جلوگیری از استحاله کاربید انتقالی به سانتیت است. عنصر Mn  در دماهای پایین باز پخت، اثر ناچیزی بر مقاومت به نرم شدن دارد. اما در دماهای بالاتر، اثر آن تشدید میشود.
دلیل این موضوع، مشارکت Mn در تشکیل کاربید ها در دماهای بالای بازپخت میباشد. این عنصر دارای ضریب نفوذ کم بوده و بنابراین درشت شدن کاربید را به تعویق می اندازد. وجود Cr در این فولاد باعث تمایل به تردی آن در حین بازپخت میگردد. حضور توام عناصر Mn  و Cr در فولاد نیز (در حد 1/2 – 9/. % موجود در آن). قابلیت تردی بازپخت را افزایش میدهد.نتایج نشان داده است که اگر مقدار Mn  در فولاد کمتر از 5/. % باشد فولاد نسبت به تردی حرارتی حساس نخواهد بود.

با توجه به اثرات فوق، فولاد API 5CT T95  از قابلیت ترد شدن در حین عملیات باز پخت برخوردار میباشد. که برای حذف یا کاهش آن خصوصاً در قطعات بزرگ که در آنها سرد کردن سریع پس از بازپخت کردن. اثر کمتری دارد، میتوان از MO استفاده کرد.

بنابراین بنظر میرسد علت اصلی وجود مقادیر جزئی MO (کمتر از 3/. % ) در ترکیب شیمیایی فولاد API 5CT T95 ، همین امر باشد. تردی حرارتی در محدوده دمایی 575 – 375 درجه سانتیگراد رخ میدهد. علاوه بر عناصر آلیاژی، ناخالصی ها نیز در بروز این نوع تردی نقش مؤثری دارند. در این نوع فولاد حضور عناصر آلیاژی Ni – Mn – Cr و Si – تجمع ناخالصیها در مرزدانه ها ی آستنیت را تقویت میکند.این تجمع ناخالصی ها در مرزدانه های آستنیت را تقویت میکند. این تجمع به صورت نوار باریک و پیوسته در امتداد مرزدانه خواهد بود. که باعث افت تافنس میگردد. برای این نوع فولاد باتوجه به کاربرد آن خواص مکانیکی مطلوب (استحکام – انعطاف پذیری) زمانی حاصل میشود. که سختی فولاد پس از کوئیچ و بازپخت حدود 40 – 30 راکول سی باشد. محدوده دمای بازپخت توصیه شده برای این فولاد 700 – 600 درجه سانتیگراد و دمای بازپخت متداول 650 درجه سانتیگراد میباشد.

(نویسندگان مقاله: محمدعلی سلطانی – کامران امینی-علی نقیان و کرامت رفیعی هستند)

API 5CT T95-www.foolad-paytakht.ir

شرکت خشکه و فولاد پایتخت صنعتگران عزیز، افتخار داریم که سالها 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