1. مقدمه
فولادهای ضد زنگ ریخته گری ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی هستند, استحکام مکانیکی خوب و قابلیت ریخته گری برای اشکال پیچیده.
آنها در مکان های خوردگی استفاده می شوند, دما, یا الزامات بهداشتی مانع از فولادهای کربنی معمولی می شود و در مواردی که ساخت هندسه پیچیده از صفحه فرفورژه پرهزینه یا غیرممکن است..
عملکرد به خانواده آلیاژ بستگی دارد (آستنیتی, دوبلکس, فریتی, مارتنزیتی, بارش بار), روش ریخته گری, عملیات حرارتی و کنترل کیفیت.
مشخصات و کنترل فرآیند مناسب برای جلوگیری از ترد شدن فازها و عیوب ریخته گری که می تواند مزایای ذاتی فلز را نفی کند ضروری است..
2. تعریف اصلی & طبقه بندی فولاد ضد زنگ ریخته گری
تعریف اصلی - منظور ما از "فولاد ضد زنگ ریخته گری"
بازیگران فولاد ضد زنگ به آلیاژهای آهن حاوی کروم اطلاق می شود که با ریختن آلیاژ مذاب در قالب و اجازه انجماد به آن تولید می شود., سپس در صورت لزوم تکمیل و عملیات حرارتی انجام شود.
ویژگی مشخصی که آنها را "ضد زنگ" می کند، محتوای کروم کافی است (و اغلب عناصر آلیاژی دیگر) برای تشکیل و حفظ یک پیوسته, اکسید کروم خود ترمیم شونده (cr₂o₃) فیلمی که به طور چشمگیری خوردگی عمومی را کاهش می دهد.
ریخته گری در مواردی که هندسه پیچیده است استفاده می شود, ویژگی های جدایی ناپذیر (معابر, رئیس کردن, دنده), یا مزایای اقتصادی ریخته گری بر مزایای ساخت فرفورژه بیشتر است.

خلاصه خانواده به خانواده (جدول)
| خانواده | آلیاژهای کلیدی (ASTM A351) | نقاط قوت اصلی | کاربردهای معمولی |
| آستنیتی | CF8, CF8M, CF3, CF3M | شکل پذیری و چقرمگی عالی; مقاومت در برابر خوردگی عمومی بسیار خوب; عملکرد خوب در دمای پایین; آسان برای ساخت و جوش | پمپاژ & بدنه دریچه ها, تجهیزات بهداشتی, غذا & اجزای دارویی, خدمات شیمیایی عمومی, اتصالات برودتی |
| دوبلکس (فریت + آستنیت) | CD3MN, cd4mcu (معادل های بازیگری دوبلکس) | تسلیم بالا و استحکام کششی; مقاومت در برابر حفره/شکاف عالی (PREN بالا); مقاومت در برابر کلرید SCC بهبود یافته است; سختی خوب | خارج از ساحل & سخت افزار زیر دریا, روغن & شیرهای گاز و پمپ, سرویس آب دریا, اجزای خورنده با استرس بالا |
| فریتیک | CB30 | مقاومت خوب در برابر تنش خوردگی در محیط های انتخاب شده; ضریب انبساط حرارتی کمتر از آستنیتی است; مغناطیسی | قطعات اگزوز/جریان, اتصالات شیمیایی, قطعاتی که در آنها مقاومت خوردگی متوسط و مغناطیس مورد نیاز است |
مارتنزیتی |
ca15, کله بری | قابلیت عملیات حرارتی تا استحکام و سختی بالا; مقاومت خوب در برابر سایش و سایش هنگام سخت شدن; قدرت خستگی خوب بعد از HT | شفت ها, اجزای سوپاپ/تروننیون, پوشیدن قطعات, کاربردهایی که به سختی بالا و پایداری ابعادی نیاز دارند |
| بارش-سخت شدن (PH) & فوق آستنیتیک | (درجات مختلف ریخته گری PH اختصاصی/استاندارد; معادل های فوق آستنیتی با Mo/N بالا) | قدرت قابل دستیابی بسیار بالا پس از پیری (PH); فوق آستنیتی ها مقاومت استثنایی در حفره/شکاف و مقاومت در برابر مواد شیمیایی خشن دارند | قطعات تخصصی با استحکام بالا, محیط های خورنده شدید (به عنوان مثال, پردازش شیمیایی تهاجمی), تجهیزات کارخانه فرآیند با ارزش بالا |
قراردادهای نامگذاری & نمرات بازیگران معمولی (یادداشت کاربردی)
- ریخته گری نمرات ضد زنگ اغلب استفاده می شود نامگذاری های ریخته گری به جای اعداد ساخته شده (برای مثال: CF8 ≈ 304, CF8M ≈ 316 معادل در بسیاری از مشخصات).
این کدهای ریخته گری و نام آلیاژها بر اساس سیستم استاندارد متفاوت است (ASTM, در, او, و غیره). - "CF" / "CA" / "سی دی" پیشوندها در برخی استانداردها برای نشان دادن گروه بندی آستنیتی / فریتی / دوبلکس ریخته گری معمول هستند; تولید کنندگان همچنین ممکن است از نام های اختصاصی استفاده کنند.
همیشه هر دو را مشخص کنید محدوده شیمیایی و نیاز مکانیکی / عملیات حرارتی در اسناد تدارکات برای جلوگیری از ابهام.
3. متالورژی و ریزساختار
خانواده های آلیاژی و ویژگی های تعیین کننده آنها
- آستنیتی (به عنوان مثال, 304, 316, معادل های CF8/CF3 در قالب های ریخته گری): صورت-مکعب (FCC) ماتریس آهن تثبیت شده توسط نیکل (یا نیتروژن).
چقرمگی و شکل پذیری عالی, مقاومت در برابر خوردگی عمومی برجسته; حساس به حفره های کلرید و ترک خوردگی تنشی (SCC) در برخی محیط ها. - دوبلکس (به عنوان مثال, 2205-معادل های ریخته گری نوع): فریت تقریباً برابر (مکعب بدنه محور, BCC) + مراحل آستنیت.
استحکام بالا, مقاومت برتر در برابر حفره/شکاف و مقاومت بهتر در برابر SCC نسبت به آستنیتیک به دلیل تشکیل ناحیه کمتر از تهی کروم; برای جلوگیری از فازهای شکننده نیاز به کنترل خنک کننده دارد. - فریتیک: عمدتاً BCC با کروم تثبیت شده است; عملکرد بهتر تنش خوردگی در برخی محیط ها, چقرمگی کمتر در دمای پایین در مقایسه با آستنیتی.
- مارتنزیتی: قابل عملیات حرارتی, را می توان بسیار قوی و سخت ساخت, مقاومت خوردگی متوسط در مقایسه با آستنیتی و دوبلکس; برای قطعات ریخته گری مقاوم در برابر سایش استفاده می شود.
- بارش-سخت شدن (PH): آلیاژهایی که می توانند با سن سخت شوند (نمرات PH مبتنی بر نیکل یا ضد زنگ), ارائه استحکام بالا با مقاومت در برابر خوردگی معقول.
نگرانی های ریزساختاری بحرانی
- بارش کاربید (m₂₃c₆, M₆C) و سیگما (بوها) مرحله شکل گیری زمانی اتفاق می افتد که ریخته گری برای مدت طولانی در محدوده 600-900 درجه سانتیگراد نگه داشته شود (یا به آرامی از طریق آن خنک می شود).
این شکننده ها, فازهای غنی از کروم، ماتریس کروم را تخلیه می کنند و چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهند.. - بین فلزات و اجزاء (به عنوان مثال, سیلیسیدها, سولفیدهای) می تواند به عنوان آغازگر کرک عمل کند.
- تفکیک (عدم یکنواختی شیمیایی) ذاتی ریخته گری است و باید با کنترل مذاب و انجماد و گاهی اوقات عملیات حرارتی همگن سازی به حداقل برسد..
4. خواص فیزیکی فولاد ضد زنگ ریخته گری
| اموال | ارزش معمولی (تقریبا) | یادداشت ها |
| تراکم | 7.7 – 8.1 g·cm³ | با آلیاژ کمی متفاوت است (آستنیتی ~ 7.9) |
| محدوده ذوب | ~1370 – 1450 درجه سانتی گراد (وابسته به آلیاژ) | قابلیت ریخته گری ناشی از محدوده مایع جامد |
| مدول یانگ (اشمیه) | ± 190 – 210 GPa | قابل مقایسه در خانواده های ضد زنگ |
| هدایت حرارتی | 10 – 25 w · m⁻⁻ · k⁻⁻ | در مقایسه با مس/آلومینیوم کم است; دوبلکس تا حدودی بالاتر از آستنیتی است |
| ضریب انبساط حرارتی (CTE) | 10-17 × 10-6 K-1 | آستنیتیکس بالاتر (~ 16-17); دوبلکس و فریتی پایین تر |
| هدایت الکتریکی | ≈1-2 × 106 S·m-1 | کم; رسانایی ضد زنگ بسیار کمتر از مس یا آلومینیوم است |
| استحکام کششی معمولی (دارای بازار بی نظیر) | آستنیتی: ~ 350-650 مگاپاسکال; دوبلکس: ~600-900 مگاپاسکال; مارتنزیتی: تا 1000+ MPa | محدوده وسیع - به کلاس آلیاژ بستگی دارد, عملیات حرارتی, و عیوب |
| قدرت تسلیم معمولی (دارای بازار بی نظیر) | آستنیتی: ~ 150-350 مگاپاسکال; دوبلکس: ~ 350-700 مگاپاسکال | گریدهای دوبلکس به دلیل ریزساختار دوفاز بازده بالایی دارند |
| سختی (HB) | ~ 150 - 280 HB | درجه مارتنزیتی و بارش-سختی بالاتر |
مقادیر بالا محدوده های مهندسی معرف هستند. همیشه با داده های تامین کننده برای درجه مشخص شده مشورت کنید, مسیر ریخته گری و وضعیت عملیات حرارتی.
5. برقی & خواص مغناطیسی فولاد ضد زنگ ریخته گری
- مقاومت الکتریکی: فولادهای ضد زنگ ریخته گری آستنیتی (CF8, CF3M) مقاومت بالایی دارند (700-750 nΩ·m در 25 درجه سانتی گراد)-3× بالاتر از فولاد کربن ریخته گری (200 nΩ · m).
این باعث می شود آنها برای کاربردهای عایق الکتریکی مناسب باشند (به عنوان مثال, ترانسفورماتور). - مغناطیس: نمرات آستنیتی (CF8, CF3M) هستند غیر مغناطیسی (نفوذپذیری نسبی μ ≤1.005) به دلیل ساختار FCC آنها - برای دستگاه های پزشکی حیاتی است (به عنوان مثال, اجزای سازگار با ام آر آی) یا محفظه های الکترونیکی.
فریتیک (CB30) و مارتنزیتی (ca15) گریدها فرومغناطیسی هستند, محدود کردن استفاده از آنها در محیط های حساس به مغناطیسی.
6. فرآیندهای ریخته گری و نحوه تأثیر آنها بر خواص
مسیرهای معمول ریخته گری برای ضد زنگ:

- ریخته گری شن و ماسه (ماسه, ماسه رزینی): انعطاف پذیر برای قطعات بزرگ یا پیچیده.
ریزساختار درشت تر و خطر تخلخل بالاتر مگر اینکه کنترل شود. مناسب برای بسیاری از بدنه های پمپ و شیرهای بزرگ. - سرمایه گذاری (موم گمشده) ریخته گری: پرداخت سطح عالی و دقت ابعادی; اغلب برای کوچکتر استفاده می شود, قطعات پیچیده که نیاز به تلرانس تنگ دارند.
- ریخته گری: صدا تولید می کند, قطعات استوانه ای ریزدانه (لوله ها, آستین ها) با انجماد جهت دار که عیوب داخلی را به حداقل می رساند.
- ریخته گری پوسته و خلاء: بهبود پاکیزگی و کاهش گیر افتادن گاز برای کاربردهای حیاتی.
تاثیرات فرآیندی:
- میزان سرمایش بر فاصله دندریت تاثیر می گذارد; خنک شدن سریعتر (سرمایه گذاری, وابسته به مرکز) ← ریزساختار ریزتر ← به طور کلی خواص مکانیکی بهتر.
- تمیزی ذوب و تمرین ریختن سطوح گنجاندن و دو لایه را تعیین کنید که مستقیماً بر خستگی و سفتی نشت تأثیر می گذارد.
- طراحی انجماد جهتی و بالا آمدن حفره های انقباض را به حداقل برسانید.
7. خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ ریخته گری
استحکام و شکل پذیری
- ریخته گری آستنیتی: شکل پذیری و چقرمگی خوب; UTS معمولاً در اواسط صدها مگاپاسکال است; شکل پذیری بالا (ازدیاد طول اغلب 20-40٪ در قالب 316L زمانی که بدون نقص است).
- ریخته گری دوبلکس: عملکرد و UTS بالاتر به دلیل فریت + آستنیت; UTS معمولی ~600-900 مگاپاسکال با بازده اغلب >350 MPa.
- ریخته گری مارتنزیتی/PH: می تواند به UTS و سختی بسیار بالا اما با شکل پذیری کاهش یابد.
خستگی
- زندگی خستگی است بسیار حساس به عیوب ریخته گری: تخلخل, اجزاء, زبری سطح و انقباض شروع کننده های رایج ترک هستند.
برای بارهای چرخشی یا چرخشی, فرآیندهای با تخلخل کم, گلوله پینینگ, باسن (فشار ایزوستاتیک داغ), و ماشینکاری سطح معمولاً برای بهبود عملکرد خستگی استفاده می شود.
خزش و درجه حرارت بالا
- چند درجه ضد زنگ (به خصوص پر آلیاژ و دوبلکس) حفظ استحکام در دماهای بالا; با این حال عملکرد خزش طولانی مدت باید با آلیاژ و عمر مورد انتظار مطابقت داشته باشد.
بارش فاز کاربید/σ تحت قرار گرفتن در معرض حرارتی می تواند خزش و چقرمگی را به شدت کاهش دهد..
8. عملیات حرارتی, کنترل ریزساختار و پایداری فاز
بازپخت راه حل (معمولی)
- هدف: رسوبات نامطلوب را حل کرده و یک ماتریس آستنیتی/فریتی یکنواخت را بازیابی کنید; مقاومت در برابر خوردگی را با برگرداندن کروم به محلول جامد بازیابی کنید.
- رژیم معمولی: تا دمای محلول مناسب گرم کنید (اغلب 1040-1100 درجه سانتی گراد برای بسیاری از آستنیتی ها), نگه دارید تا همگن شود, پس خاموش کردن سریع برای حفظ عناصر حل شده. دما/زمان دقیق به درجه و ضخامت مقطع بستگی دارد.
- هشدار: بوته و اندازه بخش، نرخ خاموشی قابل دستیابی را محدود می کند; بخش های سنگین ممکن است نیاز به روش های خاصی داشته باشند.
پیری و بارش
- دوبلکس و مارتنزیتی نمرات ممکن است برای کنترل دارایی قدیمی شوند; پنجره های پیری/زمان-دما باید از سیگما و سایر مراحل مضر جلوگیری کنند.
- پیری بیش از حد یا تاریخچه های حرارتی نامناسب کاربید و سیگما تولید می کند که باعث شکنندگی و کاهش مقاومت در برابر خوردگی می شود..
اجتناب از فاز سیگما و تخلیه کروم
- خنک کننده را کنترل کنید از طریق محدوده دمایی آسیب پذیر, از نگهداری طولانی مدت بین ~600-900 درجه سانتیگراد اجتناب کنید, و در صورت نیاز از آنیل پس از جوش یا محلول استفاده کنید.
انتخاب مواد و طراحی عملیات حرارتی دفاع اصلی هستند.
9. مقاومت در برابر خوردگی - مزیت اصلی فولاد ضد زنگ ریخته گری
مقاومت در برابر خوردگی دلیل اصلی انتخاب مهندسان فولاد ضد زنگ ریختگی است.
برخلاف بسیاری از فلزات ساختاری که متکی به پوشش های حجیم یا حفاظت قربانی هستند, فولادهای زنگ نزن به دلیل واکنش شیمیایی و سطحی خود مقاومت محیطی بادوامی را به دست می آورند.

چگونه فولادهای ضد زنگ در برابر خوردگی مقاومت می کنند - مفهوم فیلم غیرفعال
- حفاظت غیرفعال: کروم موجود در آلیاژ با اکسیژن واکنش می دهد و یک رقیق تشکیل می دهد, لایه پیوسته اکسید کروم (cr₂o₃).
این فیلم تنها نانومتر ضخامت دارد اما بسیار موثر است: انتقال یونی را کاهش می دهد, انحلال آندی را مسدود می کند, و - بسیار مهم - است خود درمانی در صورت آسیب دیدگی اکسیژن موجود است. - هم افزایی آلیاژی: نیکل, مولیبدن و نیتروژن ماتریس را تثبیت کرده و مقاومت لایه غیرفعال را در برابر شکست موضعی بهبود می بخشد. (به خصوص در محیط های کلرید).
بنابراین پایداری فیلم منفعل نتیجه شیمی است, وضعیت سطح, و محیط محلی.
اشکال خوردگی که برای فولادهای ضد زنگ ریخته گری مهم است
درک حالت های احتمالی شکست بر انتخاب و طراحی مواد متمرکز می شود:
- ژنرال (یکنواخت) خوردگی: به ندرت برای آلیاژهای آلیاژی ضد زنگ در بیشتر محیطهای صنعتی - لایه غیرفعال تلفات یکنواخت را بسیار کم نگه میدارد..
- خوردگی: موضعی, اغلب حفرههای کوچک و عمیق زمانی شروع میشوند که فیلم غیرفعال به صورت محلی شکسته میشود (کلریدها آغازگر کلاسیک هستند). سوراخ شدن می تواند حیاتی باشد زیرا نقص های کوچک به سرعت نفوذ می کنند.
- خوردگی شکاف: در داخل شکاف های محافظ رخ می دهد که در آن اکسیژن تخلیه می شود; شیب اکسیژن اسیدی شدن موضعی و غلظت کلرید را تشویق می کند, تضعیف انفعال در داخل شکاف.
- ترک خوردگی تنشی (SCC): مکانیزم ترک شکننده که به یک آلیاژ حساس نیاز دارد (معمولاً ضد زنگ آستنیتی در محیط های کلرید), استرس کششی, و یک محیط خاص (گرم, دارای کلرید). SCC می تواند به طور ناگهانی و فاجعه بار ظاهر شود.
- خوردگی تحت تأثیر میکروبی (MIC): بیوفیلم ها و متابولیسم میکروبی (به عنوان مثال, باکتری های کاهنده سولفات) می تواند مواد شیمیایی موضعی تولید کند که به ریخته گری های ضد زنگ حمله می کند, به ویژه در شکاف های راکد یا کم جریان.
- فرسایش - خوردگی: ترکیبی از سایش مکانیکی و حمله شیمیایی, اغلب در مواردی که سرعت یا برخورد زیاد فیلم محافظ را میپوشاند و فلز تازه را در معرض دید قرار میدهد.
نقش آلیاژ - چه چیزی و چرا باید مشخص شود
برخی از عناصر به شدت بر مقاومت خوردگی موضعی تأثیر می گذارند:
- کروم (Cr): پایه انفعال; حداقل محتوا رفتار "ضد زنگ" را تعریف می کند.
- مولیبدن (مو): بسیار موثر در افزایش مقاومت در برابر حفره و شکاف - برای خدمات آب دریا و کلرید ضروری است.
- نیتروژن (ن): آستنیت را تقویت می کند و مقاومت حفره ای را تا حد زیادی بهبود می بخشد (اضافات کوچک کارآمد).
- نیکل (در): آستنیت را تثبیت می کند و از چقرمگی و شکل پذیری پشتیبانی می کند.
- مس, تنگستن, Nb/Ti: مورد استفاده در آلیاژهای تخصصی برای محیط های طاقچه.
یک شاخص مقایسه ای مفید، عدد معادل مقاومت حفره ای است (چوب):
PREN=%Cr+3.3×%Mo+16×%N
PREN معمولی (گرد شده, نماینده):
- 304 / CF8 ± ~ 19 (مقاومت حفره ای کم)
- 316 / CF8M ± 24 پوند (معتاد)
- دوبلکس 2205 / CD3MN ± 35 پوند (بالا)
- فوق العاده بلند (به عنوان مثال, بالا مو / 254معادل های SMO) ± ~40-45 (بسیار بالا)
قانون عملی: PREN بالاتر ← مقاومت بیشتر در برابر خوردگی حفره/شکاف ناشی از کلرید. PREN را متناسب با شدت مواجهه انتخاب کنید.
محرک های زیست محیطی - چه چیزی باعث شکست ضد زنگ می شود
- کلریدها (اسپری دریایی, نمک های یخ زدایی, جریان های فرآیند حاوی کلرید) تهدید خارجی غالب هستند - آنها حفره شدن را ترویج می کنند, خوردگی شکاف و SCC.
- دما: دماهای بالا حمله شیمیایی و حساسیت SCC را تسریع می کند; ترکیب کلرید + دمای بالا به ویژه تهاجمی است.
- رکود & شکاف: اکسیژن کم و فضاهای محدود یون های تهاجمی را متمرکز می کنند و انفعال محلی را از بین می برند.
- استرس مکانیکی: تنش های کششی (باقی مانده یا کاربردی) برای SCC ضروری هستند. طراحی و کاهش استرس خطر را کاهش می دهد.
- زندگی میکروبی: بیوفیلم ها شیمی محلی را تغییر می دهند; MIC به ویژه در حالت مرطوب مرتبط است, سیستم های ضعیف شسته شده.
طراحی & استراتژی های مشخصات برای به حداکثر رساندن مقاومت در برابر خوردگی
- انتخاب درجه مناسب: PREN/شیمی را با قرار گرفتن در معرض مطابقت دهید - به عنوان مثال., 316 برای کلریدهای متوسط, دوبلکس / نمرات مولیبدن بالا برای آب دریا یا جریان های فرآیند غنی از کلرید.
- تاریخچه حرارتی را کنترل کنید: نیاز به آنیل محلول + در جایی که مشخص است خاموش کنید; حداکثر زمان های خنک کننده را در پنجره تشکیل σ برای گریدهای دوبلکس مشخص کنید.
- کیفیت سطح: پرداخت سطح را مشخص کنید, پولیش الکتریکی یا پرداخت مکانیکی برای اجزای بهداشتی یا پرخطر; سطوح صاف تر شروع گودال را کاهش می دهد.
- جزئیات برای جلوگیری از شکاف: طراحی برای از بین بردن شکاف های تنگ, زهکشی را فراهم کرده و اجازه دسترسی به بازرسی را می دهد. از واشر استفاده کنید, درزگیرها و انتخاب بست مناسب در جایی که اتصالات اجتناب ناپذیر است.
- تمرین جوشکاری: از فلزات پرکننده همسان/بیش از حد آلیاژ استفاده کنید, کنترل گرمای ورودی, و در صورت نیاز PWHT یا Pasivation را مشخص کنید. از جوش ها در برابر حساس شدن پس از جوش محافظت کنید.
- عایق دی الکتریک: جداسازی الکتریکی قطعات ضد زنگ از فلزات غیر مشابه برای جلوگیری از تسریع گالوانیکی خوردگی.
- پوشش ها & پوشش: زمانی که محیط حتی از قابلیت آلیاژ بالا هم فراتر رود, از آسترها یا روکش های پلیمری/سرامیکی به عنوان خط اول استفاده کنید (یا به عنوان پشتیبان) - اما برای مهار بحرانی بدون مفاد بازرسی به تنهایی به پوشش ها اتکا نکنید.
- از تنش کششی در محیط های حساس به SCC اجتناب کنید: استرس های طراحی را کاهش دهید, اعمال سطوح فشاری (گلوله پینینگ), و کنترل بارهای عملیاتی.
10. ساخت, پیوستن, و تعمیر

جوشکاری
- فولادهای ضد زنگ ریخته گری به طور کلی هستند قابل جوش, اما توجه لازم است:
-
- فلز پرکننده را با آلیاژ پایه مطابقت دهید یا برای جلوگیری از اثرات گالوانیکی یک پرکننده مقاوم در برابر خوردگی انتخاب کنید..
- پیشگرم و کنترل بین پاسی برای برخی از گریدهای مارتنزیتی برای مدیریت سختی و خطر ترک خوردگی.
- آنیل محلول پس از جوش اغلب برای پرکننده های آستنیتی و دوبلکس برای بازگرداندن مقاومت به خوردگی و کاهش تنش های پسماند مورد نیاز است..
- از خنک شدن آهسته که می تواند فاز σ ایجاد کند، خودداری کنید.
ماشینکاری
- ماشینکاری متفاوت است: فولادهای زنگ نزن آستنیتی سخت کار می کنند و نیاز به ابزار تیز و سرعت مناسب دارند; گریدهای دوبلکس در برخی موارد به دلیل استحکام بالاتر برش بهتری دارند. از پارامترهای خنک کننده و برش مناسب استفاده کنید.
پایان سطحی
- ترشی و غیرفعال سازی اکسید کروم را احیا می کند و آلاینده های آهن آزاد را حذف می کند.
پولیش الکتروشیمیایی یا تکمیل مکانیکی تمیزی را بهبود می بخشد, محل های شکاف را کاهش می دهد و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد.
11. اقتصادی, ملاحظات چرخه عمر و پایداری
- هزینه: هزینه مواد اولیه فولاد ضد زنگ ریخته گری بالاتر از فولاد کربن و آلومینیوم است, و ریخته گری نیاز به دمای ذوب بالاتر و هزینه های نسوز دارد.
با این حال, افزایش طول عمر و کاهش نگهداری در محیط های خورنده می تواند حق بیمه را توجیه کند. - چرخه عمر: عمر طولانی در محیط های خورنده, فرکانس جایگزینی و قابلیت بازیافت کمتر (ارزش قراضه ضد زنگ بالا است) بهبود اقتصاد چرخه عمر.
- پایداری: آلیاژهای ضد زنگ حاوی عناصر استراتژیک مهمی هستند (Cr, در, مو); منبع یابی و بازیافت مسئولانه ضروری است.
انرژی برای تولید اولیه زیاد است, اما بازیافت ضد زنگ به طور قابل توجهی انرژی تجسم یافته را کاهش می دهد.
12. تحلیل تطبیقی: فولاد ضد زنگ ریخته گری در مقابل. رقبا
| اموال / جنبه | فولاد ضد زنگ ریخته گری (معمولی) | آلومینیوم ریخته گری (A356-t6) | چدن (خاکستری / شکلپذیر) | آلیاژهای نیکل ریخته گری (به عنوان مثال, نمرات بازیگران اینکونل) |
| تراکم | 7.7-8.1 گرم · سانتی متر³ | 2.65-2.80 گرم · سانتی متر³ | 6.8-7.3 گرم · سانتی متر³ | 8.0-8.9 گرم · سانتی متر³ |
| UTS معمولی (دارای بازار بی نظیر) | آستنیتی: 350–650 MPa; دوبلکس: 600–900 MPa | 250– 320 مگاپاسکال | خاکستری: 150-300 MPa; شکلپذیر: 350-600 MPa | 600-1200+ مگاپاسکال |
| قدرت تسلیم معمولی | 150-700 MPa (دوبلکس بالا) | 180– 260 مگاپاسکال | خاکستری کم; شکلپذیر: 200-450 MPa | 300–900 MPa |
| ازدیاد طول | آستنیتی: 20-40 ٪; دوبلکس: 10-25 ٪ | 3-12 ٪ | خاکستری: 1-10 ٪; شکلپذیر: 5-18 ٪ | 5-40 ٪ (وابسته به آلیاژ) |
| سختی (HB) | 150– 280 HB | 70– 110 HB | خاکستری: 120– 250 HB; شکلپذیر: 160-300 HB | 200-400 HB |
هدایت حرارتی |
10–25 وات بر مترمکعب کلوین | 100– 180 وات بر m·K | 35–55 w/m · k | 10–40 وات بر مترمکعب کلوین |
| مقاومت در برابر خوردگی | عالی (وابسته به درجه) | خوب (فیلم اکسید; قطرات کلرید) | بیچاره (به سرعت زنگ می زند مگر اینکه پوشش داده شود) | عالی حتی در محیط های شدید شیمیایی یا دمای بالا |
| عملکرد در دمای بالا | خوب; بستگی به آلیاژ دارد (دوبلکس / آستنیتی متفاوت است) | محدود به بالای 150-200 درجه سانتیگراد | متوسط; برخی از درجه ها دماهای بالاتر را تحمل می کنند | برجسته (طراحی شده برای >600سرویس 1000 درجه سانتی گراد) |
| قابلیت ریخته گری (پیچیدگی, دیوارهای نازک) | خوب; دمای ذوب بالا اما همه کاره است | عالی (سیالیت برتر) | خوب (شن و ماسه ریخته گری دوستانه) | متوسط; سخت تر; دمای ذوب بالا |
| تخلخل / حساسیت به خستگی | متوسط; HIP/HT بهبود می یابد | متوسط; تخلخل بسته به فرآیند متفاوت است | خاکستری خستگی کم; انعطاف پذیر بهتر | هنگام ریخته گری در خلاء یا HIP کم است |
| ماشین کاری | منصف به فقیر (سخت شدن کار در برخی درجات) | عالی | منصفانه | بیچاره (سخت, ابزار سایش فشرده) |
قابلیت جوشکاری / قابلیت تعمیر |
به طور کلی قابل جوش با رویه ها | با پرکننده مناسب خوب است | قابل جوشکاری شکل پذیر; خاکستری نیاز به مراقبت دارد | قابل جوش اما پرهزینه & حساس به رویه |
| برنامه های کاربردی معمولی | پمپ ها, دریچه ها, دریایی, شیمیایی, غذا/داروخانه | مسکن, قطعات خودرو, سینک های حرارتی | ماشین آلات, لوله ها, بلوک های موتور, پایه های سنگین | توربین ها, راکتورهای پتروشیمی, خوردگی شدید/قطعات با دمای بالا |
| مواد نسبی & هزینه پردازش | بالا | متوسط | کم | خیلی بلند |
| مزایای کلیدی | خوردگی عالی + قدرت مکانیکی خوب; محدوده درجه گسترده | سبک وزن, عملکرد حرارتی خوب, کم هزینه | هزینه کم, میرایی خوب (خاکستری) و قدرت خوب (شکلپذیر) | خوردگی شدید + قابلیت دما بالا |
| محدودیت های کلیدی | هزینه, پاکیزگی ذوب, نیاز به HT مناسب دارد | سفتی کمتر & قدرت خستگی; خطر گالوانیکی | سنگین; خورده می شود مگر اینکه پوشش داده شود | بسیار گران; فرآیندهای ریخته گری تخصصی |
13. نتیجه گیری
فولاد ضد زنگ ریخته گری در میان مواد ریخته گری سازه ای و مقاوم در برابر خوردگی جایگاه منحصر به فرد و مهمی را اشغال می کند..
یک ویژگی واحد ارزش آن را مشخص نمی کند, اما با ترکیب هم افزایی مقاومت در برابر خوردگی, استحکام مکانیکی, مقاومت در برابر حرارت, تطبیق پذیری در طراحی آلیاژ, و سازگاری با هندسه های ریخته گری پیچیده.
هنگامی که در سراسر عملکرد ارزیابی می شود, قابلیت اطمینان, و معیارهای چرخه عمر, فولاد ضد زنگ ریختهگری شده به طور مداوم ثابت میکند که یک راهحل با کارایی بالا برای محیطهای صنعتی نیازمند است.
در کل, فولاد ضد زنگ ریخته گری به عنوان یکپارچگی بالا متمایز می شود, همه کاره, و انتخاب مواد قابل اعتماد برای صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارند, دوام مکانیکی, و ریخته گری دقیق.
سوالات متداول
ریخته گری شده ضد زنگ به همان اندازه مقاوم در برابر خوردگی به عنوان ضد زنگ فرفورژه?
می تواند باشد, اما فقط در صورتی که شیمی ریخته گری, ریزساختار و عملیات حرارتی با استانداردهای یکسانی مطابقت دارند.
ریخته گری ها فرصت بیشتری برای تفکیک و رسوب دارند; برای بازگرداندن مقاومت کامل در برابر خوردگی، معمولاً آنیل و خاموش کردن سریع محلول مورد نیاز است.
چگونه از فاز سیگما در ریخته گری اجتناب کنم؟?
از نگهداری طولانی بین ~600-900 درجه سانتیگراد خودداری کنید; طراحی عملیات حرارتی برای حل کردن و خاموش کردن محلول, و آلیاژهای کمتر مستعد ابتلا به سیگما را انتخاب کنید (به عنوان مثال, شیمی دوبلکس متعادل) برای تاریخچه های حرارتی خصمانه.
برای سرویس آب دریا کدام قالب ضد زنگ را انتخاب کنم?
آلیاژهای دوبلکس با PREN بالا یا فوق آستنیتیک خاص (بالاتر, ن) معمولا ترجیح داده می شوند. 316/316L ممکن است در مناطق پاشش آب یا جایی که آب اکسیژنه با سرعت بالا جریان دارد ناکافی باشد..
آیا قطعات ضد زنگ ریخته گری قابل جوش در محل هستند?
بله, اما جوشکاری ممکن است به صورت موضعی تعادل متالورژیکی را تغییر دهد. عملیات حرارتی پس از جوش یا غیرفعال کردن ممکن است برای بازیابی مقاومت خوردگی در نزدیکی جوش مورد نیاز باشد.
کدام روش ریخته گری بهترین یکپارچگی را برای قطعات حیاتی می دهد?
ریخته گری (برای قطعات استوانه ای), سرمایه گذاری/ریخته گری دقیق (برای قطعات پیچیده کوچک) و ریخته گری قالب خلاء یا اتمسفر کنترل شده همراه با HIP بالاترین یکپارچگی و کمترین تخلخل را ارائه می دهد..
فولاد ضد زنگ ریخته گری شده برای کاربردهای با دمای بالا مناسب است?
نمرات آستنیتی (CF8, CF3M) تا دمای 870 درجه سانتی گراد قابل استفاده است; نمرات دوبلکس (2205) تا 315 درجه سانتیگراد.
برای دما >870درجه سانتی گراد, از فولادهای ضد زنگ ریخته گری مقاوم در برابر حرارت استفاده کنید (به عنوان مثال, HK40, با 25% Cr, 20% در) یا آلیاژهای نیکل.



