استنلس استیل مارتنزیتی

فولاد زنگ نزن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت، استحکام بالا، تمیزی و موارد دیگر شناخته شده است.

 پنج نوع مختلف از استنلس استیل وجود دارد که تفاوت آنها در ترکیب شیمیایی هر کدام است. فولاد مارتنزیتی نوعی فولاد ضد زنگ است که به دلیل استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و دوام شناخته شده است. این ویژگی ها فولاد مارتنزیتی را به انتخاب خوبی برای کاربرد های گوناگون تبدیل می کند. در ادامه به خواص فولاد مارتنزیتی، ترکیب آن، مزایای آن نسبت به سایر انواع فولاد و کاربردهای آن در صنعت می پردازیم.

ترکیبات استیل ماتنزیتی

 مانند همه فولادهای زنگ نزن، جزء اصلی فولاد مارتنزیتی کروم است که معمولاً 18 - 11.5 درصد از ترکیب آن را تشکیل می دهد. سایر اجزای این آلیاژ کربن بوده (حداکثر 1.2 درصد) و درصد باقی مانده را نیکل تشکیل می دهد. مقدار بالای کربن به این نوع فولاد ساختار مولکولی قوی می بخشد اما کمتر بودن مقادیر نیکل نسبت به گرید های دیگر استنلس استیل باعث می شود مقاومت کمتری در برابر خوردگی داشته باشد. مقادیر کمی از عناصر آلیاژی دیگر مانند منگنز و مولیبدن نیز به فولاد مارتنزیتی افزوده می شود.

عملیات حرارتی فولاد مارتنزیتی

رایج ترین نوار های فولاد زنگ نزن مارتنزیتی عبارتند از آلیاژ 410، آلیاژ 420 و آلیاژ 440A. این فولاد های ضد زنگ مارتنزیتی مانند فولاد کربن بالا به عملیات حرارتی واکنش نشان می دهند. حداکثر سختی که از کوئنچ کردن حاصل می شود، در درجه اول به محتوای کربن بستگی دارد.

این آلیاژ ها با حرارت دادن تا دمای بالا و سپس خنک کردن سریع، سخت کاری می شوند و البته سختی پذیری فولاد مارتنزیتی بالا است. از آنجایی که ساختار مارتنزیتی سخت شده کاملاً شکننده است، معمولاً در دمای پایین تر مجدداً گرم می شود تا تنش های موجود در زیر ساختار آن کاهش پیدا کرده یا با دمای کمی بالاتر گرم می شود تا سختی فولاد به سطوح متوسط برسد. آنیل کردن فولاد مارتنزیتی با حرارت دادن صحیح در دمایی پایین تر از دمای بحرانی این آلیاژ انجام می شود. آنیل کردن کامل با حرارت دادن صحیح بیشتر از دمای بحرانی و خنک کردن آهسته تر حاصل می شود.

انواع فولاد ماتنزیتی

فولاد مارتنزیتی را می توان بر اساس فراوانی کربن در ترکیبات آن به دو نوع مجزا تقسیم کرد:

فولاد مارتنزیتی کم کربن یا کربن پایین

فولاد مارتنزیتی کم کربن دارای محتوای کربن بین 0.05 تا 0.25 درصد است. فولاد مارتنزیتی کم کربن محکم تر هستند، مقاومت در برابر خوردگی بالاتری دارند و پتانسیل بیشتری برای ساخت قطعات دارند.

فولاد مارتنزیتی کربن بالا یا پر کربن

فولاد مارتنزیتی پر کربن معمولاً دارای محتوای کربن بین 0.61 تا 1.50 درصد است. افزایش محتوای کربن اسحکام فولاد را افزایش می دهد زیرا کربن ساختار مولکولی آلیاژ را تقویت می کند. با این حال، افزایش کربن همچنین فلز را شکننده‌ تر کرده و نمی‌توان آن را جوش داد یا به راحتی به اشکال دیگر درآورد.

فولاد زنگ نزن 410

فولاد ضد زنگ 410 یک نوع استنلس استیل مارتنزیتی است که به عنوان یک فولاد مارتنزیتی برای مصارف عمومی در نظر گرفته می شود. کاربرد های آن شامل پیچ، فنر، پین، کارد و چنگال، سخت افزار، خشاب تفنگ، قطعات در اندازه های میکرومتری، تیغه توربین، تجهیزات فرآوری زغال سنگ، مهره، بست، اتصالات و بولت، بلبرینگ، شفت، پیشران، پیستون، شیر و سوپاپ می باشد. سطوح سختی را می توان با تغییرات جزئی در عملیات حرارتی، تمپرینگ وسخت کاری تغییر داد.

استنلس استیل 420

مقدار کربن موجود در فولاد ضد زنگ 420 محدوده وسیعی را از 0.15 تا 0.45 درصد شامل می شود و بنابراین دارای طیف نسبتاً وسیعی از سطوح سختی در هر دو حالت سخت شده و تمپر شده است. 

این آلیاژ نیز تا درجه ای بین RC40 تا RC50 قابل سخت شدن است. میزان سختی که قابل بکار گیری در حوزه های گوناگون باشد را می توان از طریق یک سری عملیات حرارتی به دست آورد. این عملیات آلیاژ 420 را در مواردی که محصولات گرم کاری شده برای کاربردهای خاص ضروری هستند، مطلوب می کند. برخی از کاربردهای فولاد ضد زنگ 420 شامل بست، اتصال، کارد و چنگال، قطعات ماشین آلات، بوش، ابزار های جراحی، اسلحه های گرم و تریم در شیر های صنعتی است.

فولاد ضد زنگ A440

فولاد ضد زنگ A440 قابلیت سخت کاری بیشتری نسبت به آلیاژ 410 یا آلیاژ 420 دارد، اما شکل پذیری محدودی در حالت آنیل شده دارد. این گرید از فولاد ضد زنگ تا بیش از 50 واحد در مقیاس راکول (RC) قابل سخت کاری است که آن را برای استفاده در ساخت تیغه بسیار جذاب می کند. سختی بالای این گرید به این معنی است که تیغه ها برای مدت طولانی تری تیز باقی می مانند.

انواع دیگر فولاد مارتنزیتی

گرید های مارتنزیتی ذکر شده در بالا رایج ترین گرید هایی هستند که در دسترس و مورد استفاده قرار می گیرند. سایر گرید های مارتنزیتی با ترکیب شیمیایی و یا خواص مکانیکی خاص در بازار موجود است. اما زمانی که در مورد فولاد های مارتنزیتی صحبت می شود، 410، 420، و 440 گرید هایی هستند که بیشتر مورد توجه قرار می گیرند.