فولاد مارایجینگ (maraging) نوعی از انواع آلیاژهای آهنی بدون کربن با افزودنهای جزئی کبالت، مولیبدن، تیتانیوم و آلومینیوم است. کلمه Maraging از عبارت martensite age hardening که به معنای فولادهایی با استحکام بالا و کربن کم است. این نوع فولادها خواص مکانیکی عالی و مقاومت به خوردگی خوبی دارند. در این مقاله از مجله اینترنتی آهن رسان با ما همراه باشید تا نگاهی به این نوع فولاد و ویژگیهای خاص آن داشته باشیم.
برای اطلاع از قیمت آهن میتوانید به سایت آهن رسان مراجعه کنید. روند قیمت تمامی محصولات به صورت روزانه در این سایت آپدیت میشود و شما میتوانید محصولات فولادی مورد نظر خود را در بهترین زمان خریداری کنید.
ترکیب شیمیایی فولاد مارایجینگ چیست؟
فولادهای ماراجینگ، آلیاژهای فولادی با مقاومت فوق العاده بالا و کلاس ویژهای از فولاد کم کربن هستند که در مقایسه با اکثر فولادهای دیگر، استحکام و چقرمگی بالاتری از خود نشان میدهند، اما شکل پذیری مشابهی دارند. “مارایجینگ” اصطلاحی است که از مارتنزیتی و پیرسختی گرفته شده است و به فرآیند تقویت فولاد اشاره دارد.
تفاوت فولاد مارایجینگ با سایر آلیاژهای فولادی در این است که با وجود کربن سخت نمیشود، بلکه با رسوب مجموعه خاصی از سایر ترکیبات بین فلزی سخت میشود. فقدان کربن به فولاد مارایجینگ اجازه میدهد تا به ترکیبی از استحکام و چقرمگی بالا دست یابد و در عین حال شکل پذیری نسبتاً بالایی را حفظ کند. اصطلاح مارایجینگ از فرآیند سخت شدن سن مارتنزیت که در غیاب کربن در ماتریس مارتنزیت صورت میگیرد، گرفته شده است. فولادهای مارایجینگ به طور گسترده در صنعت هوافضا و همچنین قطعات ابزار و سلاح استفاده میشوند .
انواع فولاد مارایجینگ حاوی مقدار بسیار کم کربن (۰.۰۳٪ حداکثر) و مقدار زیادی نیکل (۱۷-۱۹٪) همراه با مقادیر کمتر کبالت (۸-۱۲٪)، مولیبدن (۳-۵٪)، تیتانیوم (۰.۲) است. -۱.۸٪ و آلومینیوم (۰.۱-۰.۱۵٪). فولاد مارایجینگ اساساً فاقد کربن است که آن را از سایر انواع فولاد متمایز میکند. محتوای کربن برای جلوگیری از تشکیل رسوبات کاربید تیتانیوم (TiC) بسیار کم نگه داشته میشود، که در صورت وجود در غلظت بالا، به شدت مقاومت ضربه، شکل پذیری و چقرمگی را کاهش میدهد. به دلیل محتوای آلیاژ بالا، به ویژه افزودن کبالت، این نوع فولاد گران قیمت است.
خوشبختانه شما میتوانید این محصول را از آهن رسان به صورت اعتباری خریداری کنید. خرید آهن آلات با چک تجربهای است که شاید بسیاری از شرکتهای فولادی برای مشتریان خود در نظر نگیرند. به همین منظور اگر میخواهید فولاد مارایجینگ را در حجم بالایی خریداری کنید و محدودیت مالی دارید، میتوانید بدون هیچ نگرانی این محصول را از آهن رسان سفارش دهید.
ترکیب و گریدهای فولاد مارایجینگ
گریدهای فولاد مارایجینگ بر اساس قدرت تسلیم اسمی آنها بر حسب هزاران پوند بر اینچ مربع (ksi) نامگذاری میشوند. فولادهای مارایجینگ موجود در بازار به گونهای طراحی شدهاند که استحکام تسلیم خاصی را از ۱۰۳۰ تا ۲۰۴۰ MPa (150 تا ۳۵۰ ksi) ارائه دهند. برخی از فولادهای مارایجینگ به استحکام تسلیم تا ۳۴۵۰ مگاپاسکال (۵۰۰ ksi) یا بالاتر میرسند.
ترکیب شیمیایی فولاد مارایجینگ به طور کلی دارای نیکل، کبالت و مولیبدن است. جالب است بدانید که محتوای کربن موجود در ترکیب به عنوان یک ناخالصی در این آلیاژها در نظر گرفته میشود و به طور کلی تا مقادیر کمتر از ۰.۰۳ درصد نگه داشته میشود. برخی از رایجترین گریدهای آلیاژهای فولادی مارایجینگ در جدول زیر ارائه شده است. توجه داشته باشید که نام فولاد شامل استحکام تسلیم در پرانتز (بر حسب واحد ksi) است.
انواع گریدهای فولاد مارایجینگ توسعه یافته عبارتند از:
- ضد زنگ
- سطوح قدرت اضافی
- گریدهای بدون کبالت و کم کبالت
- نمرات ویژه برای مقاطع سنگین
- نمرات با ویژگیهای مغناطیسی برتر
خواص فولادهای مارایجینگ
برخی از خواص فولادهای مارایجینگ عبارتند از:
- استحکام تسلیم بالا و استحکام کششی نهایی
- چقرمگی بالا
- شکل پذیری بالا
- قدرت ضربه بالا
- قدرت خستگی بالا
- امر عملی
- مقاومت بالا در برابر انتشار ترک
- قابلیت جوشکاری
- ویژگیهای عملیات حرارتی
- ضریب انبساط حرارتی پایین
- مقادیر معمول خواص فیزیکی و حرارتی فولادهای مارایجینگ ۱۸ Ni (18٪ نیکل) استاندارد به صورت زیر است:
- تراکم: ۸.۲ گرم بر سانتی متر مکعب در ۲۰ درجه سانتیگراد
- ضریب انبساط حرارتی: ۱.۳×۱۰-۵/K در ۲۰ درجه سانتیگراد
- نقطه ذوب: ۱۴۲۵ -۱۵۰۵ درجه سانتیگراد
- ظرفیت حرارتی خاص: ۴۴۰ J/(kg*K) در ۲۰ درجه سانتیگراد
- رسانایی گرمایی: ۲۰-۲۵ W/(m*K) در ۲۰ درجه سانتیگراد
عملیات حرارتی فولاد ماریجینگ
همانطور که از نام (مارتنزیتی + پیرسختی مارتنزیت) پیداست، مرحله اساسی و کلیدی در تولید فولاد مارایجینگ پیری (یا عملیات حرارتی) است. این شامل حرارت دادن فولاد تا دمای تقریباً ۱۵۶۰ درجه فارنهایت (۸۵۰ درجه سانتیگراد) به منظور تشکیل یک فاز کاملا آستنیتی است. به دنبال آن یک فرآیند خنک کننده انجام میشود که امکان تشکیل یک ریزساختار مارتنزیتی را فراهم میکند. از این دو فاز فریت و پرلیت تولید میشود و مارتنزیت پس از سرد شدن سریع با کوئنچ در آب یا روغن تشکیل میشود. این ساختار مارتنزیتی نرم مسئول شکلپذیری و چقرمگی بالای فولاد مارایجینگ است. مرحله نهایی پس از خاموش کردن، تقویت با پیری حرارتی است، که در آن فولاد مارایجینگ به مدت چند ساعت تا دمای بین ۸۹۵ درجه فارنهایت (۴۸۰ درجه سانتیگراد) و ۹۳۰ درجه فارنهایت (۵۰۰ درجه سانتیگراد) گرم میشود.
کاربرد فولاد مارایجینگ
فولادهای مارایجینگ در هواپیما و سایر کاربردهای صنعتی که به موادی با نسبت استحکام به وزن بالا نیاز دارند استفاده میشود. فولاد مارایجینگ معمولاً در ساخت اجزای حیاتی مانند ارابه فرود، نازلهای اگزوز و قطعات موتور موشک استفاده میشود. اقلام درجه نظامی مانند لوله تفنگ، موشک و زره از فولاد Maraging ساخته شدهاند.
Maraging Steel همچنین تجهیزات پزشکی مانند ابزارهای جراحی، بریسهای دندانی و ایمپلنتها را تولید میکند. برخی از رایجترین کاربردهای فولادهای مارایجینگ در جدول زیر آورده شده است:
- ابزار تولید
- ریختهگری و آهنگری میمیرد
- نگهدارنده قالب کاربید
- قالبها و ظروف پرس اکستروژن
- چرخ دنده برای ماشین ابزار
- پیستون ها
- فنر
- شفتهای خرد
- سنبههای کاهش دهنده سرما
- ریلهای لنگر
- دستگیری قلاب
- میلههای حلقه گیمبال
- کیس موتور موشک
- سلولهای بارگذاری
- کاربردهای نظامی
- فنرهای عقب نشینی توپ
- پلهای نظامی قابل حمل سبک وزن
- کیس موتور موشک
- قطعات خودروهای مسابقهای (میله، شفت، چرخ دنده)
- قطعات نیروگاههای غنیسازی اورانیوم (روتور، شفت)
- سوکت کابل
- شیلنگهای هیدرولیک
- پروانهها و محفظههای پمپ
- تجهیزات تست کشش
- روتورهای اولتراسانتریفیوژها
ریز ساختار فولاد مارایجینگ
نوع ساخت چنین فولادی باعث شده که رسوبات تشکیل شده در زمینه مارتنزیتی بسیار کوچک بوده و در حد نانومتری باشند. این رسوبات تقریبا به صورت یکنواخت در همه جا پراکنده هستند.
خواص مکانیکی
خواص مکانیکی فولاد مارایجینگ به صورت زیر است:
- استحکام و چقرمگی بالا
- سهولت در نیتریده کردن
- مقاومت به خوردگی و انتشار ترک
- تغییر یکنواخت ابعاد در هنگام عملیات حرارتی
- قابلیت ماشینکاری آسان با حداقل اعوجاج
- قابلیت پولیش بسیار خوب
استحکام بالای این نوع فولاد فاقد کربن، به دلیل تشکیل رسوب ترکیبات بین فلزی است که نه تنها از زنگزدگی جلوگیری میکند، بلکه کاهش سختیپذیری که به دلیل حضور نیکل اتفاق افنادهاست را نیز جبران میکنند.
مقاومت به خوردگی
فولادهای ماریجینگ مقاومت بالایی در صنایع دریایی و محیطهای صنعتی دارند و تقریبا میتوان گفت که خوردگی این نوع فولاد در چنین محیطهایی بسیار کمتر از محیطهای دیگر است. حتی از این نوع فولادها میتوان در محیط اسیدی و نمکی هم استفاده کرد و باعث میشود که در چنین محیطهایی مقاومت بالایی از خود نشان دهد.
شایان ذکر است که این نوع فولاد نسبت به فولاد معمولی، در برابر خوردگی تنشی و شکست هیدروژنی نیز مقاومت بالاتری دارند. اگر نیاز به مقاومت خوردگی بالاتری باشد، این کار را میتوان با آبکاری کادمیوم یا فسفاته نیز بدست آورد.
جوشکاری فولاد مارایجینگ
جوشکاری این نوع فولاد به دلیل یمزان کربن کمتر، راحتتر از بسیاری از فولادهای دیگر است. به همین علت، نیازی به عملیات پیشگرم و آمادهسازی قطعه پیش از جوشکاری نیست.پیرسازی مجدد این فولاد باعث میشود که حتی بعد از جوشکاری، خواص خود را داشته باشید.. در صورتی که مشکل اعوجاج وجود نداشته باشد، بهتر است آنیل محلولی مجدد انجام داد. جهت جوشکاری از سیمهای پرکنندهای استفاده میشود که ترکیب شیمیایی نزدیک به صفحه پایه داشته باشند.
بیشتر جوشکاریهای انجام شده روی این فولاد با بازده ۹۰ درصد انجام میشود و چقرمگی جوش نیز تحت تاثیر نوع فرایند جوشکاری تغییر میکند. جوشکاری قوس گاز تنگستنی بهترین روش جوشکاری برای فولاد مارایجینگ، در نظر گرفته شده است.
مزایا و معایب فولاد مارایجینگ
بهتر است در ادامه نگاهی به مزایا و معایب این نوع فولاد داشته باشیم.
فولاد مارایجینگ یک نوع فولاد منحصر به فرد است که به دلیل استحکام و دوام چشمگیرش شناخته شده است. این نوع فولاد از طیف وسیعی از فلزات آلیاژی مانند نیکل، کبالت، تیتانیوم و مولیبدن ساخته میشود که مقاومت آن را در برابر سایش، خستگی و خوردگی افزایش میدهد.
قدرت و استحکام بینظیر
فولاد Maraging نسبت مقاومت به وزن باورنکردنی دارد که از فولاد سنتی پیشی میگیرد. این فولاد سه برابر قویتر از اکثر فولادهای درجه یک است و میتواند استحکام را حتی در دماهای بالا حفظ کند. این آن را برای کاربردهای هوافضا که وزن مواد عامل مهمی است، عالی میکند.
مقاومت در برابر خوردگی عالی
فولاد مارایجینگ دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی است که برای کار در محیطهای سخت که خوردگی و زنگ زدگی میتواند به سرعت یکپارچگی ساختاری فولاد را از بین ببرد عالی است.
اعوجاج کم در طول عملیات حرارتی
این نوع فولاد در طول عملیات حرارتی به طور یکنواخت خنک میشود و در نتیجه حداقل اعوجاج ایجاد
بهتر است در کنار مزایای بیشمار این نوع فولاد، نگاهی به معایب آن هم داشته باشیم.
نسبت به فولاد معمولی از قیمت بالایی برخوردار است
فولاد مارایجینگ گرانتر از فولاد استاندارد تولید شده، اما ارزش پرداخت هزینههای اضافی را هنگام در نظر گرفتن خواص آن دارد.
نیاز به ماشینآلات و ابزارهای برش دارد
استحکام و چقرمگی بالا، این فولاد را به مادهای چالش برانگیز برای ماشینسازی تبدیل میکند. برای کار با آن به ماشین آلات، ابزار برش و تکنیکهای تخصصی نیاز دارد.
به صورت محدود در دسترس است
در حالی که تقاضا برای این نوع فولاد افزایش مییابد، فولاد مارایجینگ هنوز در بازار با تامین کنندگان محدود نسبتا کمیاب است.
قابل جوش نیست
فولاد مارایجینگ به دلیل محتوای نیکل بالایی که دارد معمولاً قابل جوش نیست. هر گونه جوشکاری این فلز باید با دقت و مهارت بیشتری انجام شود تا از ترک خوردن و سایر مشکلات جلوگیری شود. میشود. این امر شکل دهی یا فرم دهی آن را آسان میکند و برای ساخت ماشین آلات و قطعات پیچیده ائدهآل است.
سخن پایانی
فولادهای مارایجینگ به دلیل خواص و طیف گستردهای از کاربردها، از جمله استفاده گسترده در صنعت هوافضا و بسیاری از صنایع دیگر، استفادههای زیادی خواهد داشت. این نوع فولاد به واسطه استحکام، چقرمگی و مقاومت به خوردگی بالا، در کاربردهای متنوعی قابل استفاده است. فولاد ماراژینگ میتواند به مخترعان و تولیدکنندگان کمک کند تا محصولاتی بهتر با استحکام، دوام و مقاومت بینظیر در برابر سایش، خستگی و خوردگی بسازند. مزایای این نوع فولاد، آن را برای کاربردهای مختلف مهندسی و تولید، به ویژه در محیطهای سخت، مانند هوافضا، دفاع و تجهیزات پزشکی، فوقالعاده مناسب میسازد. در حالی که ماشینکاری این فولاد گرانقیمت و دشوار است، اما ارزش توجه و منابع اضافی برای دستیابی به یک محصول قابل اعتماد و قابل اعتماد را دارد.
امیدواریم در این مقالات به سوالات شما در مورد این نوع فولاد پاسخ کامل داده باشیم، در صورتی که در این زمینه نظر، انتقاد یا سوالی دارید، میتوانید انتهای همین مقاله با ما در میان بگذارید. برای خرید این فولاد در صورت نیاز میتوانید با کارشناسان ما در تماس باشید و سفارش خود را ثبت کنید. فقط کافیست با شماره درج شده در سایت تماس بگیرید.
سوالات متداول
- فولاد مارایجینگ چه کاربردی چیست؟
یکی از فولادهای مستحکم و بادوام با میزان کربن صفر که بیشترین کاربرد را در صنایع هوافضا دارد.
- این نوع فولادها چه کاربردهایی دارند؟
از این فولاد میتوان در صنایع هوافضا و ساخت هواپیما استفاده کرد.
- ویژگیهای فولاد مارایجینگ چیست؟
- استحکام تسلیم بالا و استحکام کششی نهایی
- چقرمگی بالا
- شکل پذیری بالا
- قدرت ضربه بالا
- قدرت خستگی بالا
- امر عملی
- مقاومت بالا در برابر انتشار ترک
- قابلیت جوشکاری
- ویژگیهای عملیات حرارتی
- ضریب انبساط حرارتی پایین
- آیا میتوان خرید این نوع فولاد را از مجموعه آهن رسان انجام داد؟
بله. در صورت نیاز به این محصول میتوانید آن را از مجموعه آهن رسان سفارش دهید.
- جوشکاری فولاد مارایجینگ به چه صورت است؟
بهترین روش جوشکاری این فولاد، جوشکاری قوس گاز تنگستنی است.
