فولاد ضدزنگ مارتنزینی

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی(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 فولادهای مارتنزیتی می‌گویند؛ چون با عملیات آستنیته کردن و آبدهی ساختار مارتنزیتی ایجاد می‌شود.

آلیاژهای این گروه عبارتند از :

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 فولاد زنگ نزن 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 فولاد

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 فولاد زنگ نزن مارتنزیتی

ترکیب شیمیایی و کاربرد فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی که متداول ترند در جدول زیر آمده است. چون ترکیب شیمیایی فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی طوری انتخاب می‌شود که سختی و استحکام مناسبی به دست آید، مقاومت به خوردگی این آلیاژها نسبت به فولاد زنگ نزن فریتی و آستنیتی ضعیف تر است.

نوع AISI	Cr	Ni	C	W	V	Mo	سایر	کاربرد
403	12.2		حداکثر 0.15				گوگرد حداکثر 0.03%، فسفر حداکثر 0.040%، سیلیسیوم حداکثر 1%	توربین‌های بخار وسایر قطعات تحت تنش- بالا از جمله حلقه‌های موتور جت
410	12.5		حداکثر 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	حداکثر 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		بالای 0.15					فولاد با سختی‌پذیری زیاد، فنرها، قطعات ماشین، پیچ ماشین آلات معدن، قیچی، گونیا، تسمه‌های کشتی، رقاصک ساعت
422	12		0.22	1.0	0.25	1.0		دارای استحکام و چقرمگی زیاد تا دمای کاری 1200درجه فارنهایت، تیغه‌های {{توربین}} بخار، اتصالات.
431	16	1.8	حداکثر 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					فولاد زنگ نزن با بیشترین سختی، ساچمه، سرلوله آب، قطعات شیر

منابع

Peckner, D. & Bernstein, I.M. (1977). Handbook of Stainless Steels. McGraw-Hill Handbooks. New York, NY: McGraw-Hill. p. no. unspecified. ISBN 978-0-07-049147-2. Retrieved 8 March 2020

https://www.aperam.com/what-stainless-steel

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Stainless_steel

International Standard ISO15510:2014