فولاد نسوز چیست؟

فولاد نسوز به فولادی کفته می شود که قابلیت استفاده در دماهای بالای 500 درجه ی سانتی گراد را دارد. این فولادها معمولاً با توجه به مقدار بالای عناصر کرم و نیکل جزء فولادهای زنگ نزن نیز محسوب می گردند و نسبت به رطوبت، حرارت، شعله مستقیم و گازهای داغ حاوی اکسیژن، اکسید کربن، بخار آب و گازهای ترش مقاوم هستند. قیمت این فولاد به طور مستقیم از قیمت آهن امروز تاثیر می‌پذیرد.

فولاد نسوز، یکی از انواع استنلس استیل است که به خاصیت مقاومت به خوردگی و حرارت مشهور است. به طورکلی خانواده فولاد نسوز و ضد زنگ، ۶۱ گرید دارد، که هر کدام ویژگی‌ها و ساختار متفاوتی دارند. این گریدها به چهار گروه تقسیم می‌شوند که انواع استیل نسوز را در بر می‌گیرند.

فولادهای نسوز تبدیل به فولادی زنگ‌نزن و استحکام بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد در دماها را دارند. این دسته از فولادها مقاوم به رطوبت، حرارت، شعله مستقیم و گازهای داغ همچون اکسیژن و بخار آب هستند. این فولادها در برابر خوردگی، اکسیداسیون و خستگی در دماهای بالا مقاومت دارند. فولادهای نسوز استحکام خود را در دماهای بالا حفظ می‌کنند و دچار درشت شدن دانه‌ها و افت استحکام نمی‌شوند.

فولاد نسوز به طور معمول به عنوان مواد اولیه برای ساخت قطعاتی نظیر مخازن تحت فشار و دما، محفظه‌های عملیات حرارتی، لوله‌های بویلر، مبدل‌های حرارتی، پره توربین، المنت و… استفاده می‌شود. فولادهای AISI 310  و AISI 309  از جمله معروف‌ترین گریدهای فولادهای نسوز هستند. قیمت میلگرد امروز نسوز نیز بر اساس قیمت فولاد نسوز تعیین می‌شود.

فولاد نسوز به چه چیزی گفته می‌شود؟

این نوع فولاد در اشکال مختلف مانند میلگرد، ورق، لوله و توری موجود است. این نوع فولاد از ترکیب آهن، کربن و عناصر آلیاژی دیگر تولید می‌شود. خانواده این نوع فولاد به خاطر حضور عنصر کروم و نیکل در آلیاژ خود، مشهور به مقاومت در برابر خوردگی و حرارت است. این نوع فولادها دارای ویژگی‌هایی همچون ضد‌زنگ بودن، استحکام سایشی و مقاومت در برابر حرارت هستند. در این نوع از فولادها، مقدار کروم حداقل ۴ درصد بوده و در صورتی که نیاز به ویژگی ضد‌زنگ بیشتر باشد، مقدار کروم حداقل ۱۱ درصد است.

لازم به ذکر است که مقدار کربن در این گروه حداکثر ۰.۲۰ درصد است و بسته به کاربرد، می‌تواند کمتر یا بیشتر از این مقدار باشد.

انواع فولادهای نسوز

فولادهای نسوز، گروهی از آلیاژهای فولادی هستند که برای حفظ خواص خود در دماهای بالا طراحی شده‌اند. این فولادها در کاربردهای مختلفی از جمله کوره‌ها، مبدل‌های حرارتی، موتورهای جت و صنایع شیمیایی استفاده می‌شوند.

برای درک بهتر انواع فولادهای نسوز، می‌توان آن‌ها را به چهار دسته کلی بر اساس ترکیب شیمیایی و خواصشان تقسیم کرد:

 

فولادهای آستنیتی

این نوع فولاد، محبوب‌ترین نوع فولاد نسوز است و به دلیل محتوای بالای نیکل، از انعطاف‌پذیری، استحکام کششی و مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار است.

  مهمترین دلایل تفاوت ورق گرم و سرد چیست؟

گریدهای ۲۰۰ تا ۳۰۰ در این دسته قرار می‌گیرند و در مقایسه با سری ۴۰۰، در دماهای بالای ۵۴۰ درجه سانتیگراد، استحکام حرارتی بهتری ارائه می‌دهند.

 

فولادهای مارتنزیتی

سری ۴۰۰ این دسته را تشکیل می‌دهند و کروم عنصر اصلی آنها است. از ویژگی‌های بارز این فولادها می‌توان به مقاومت در برابر سایش و خراش، شکل‌پذیری خوب و خاصیت مغناطیسی در تمام دماها اشاره کرد.

با این حال، به دلیل تشکیل فاز آستنیتی در دماهای بالا، مقاومت حرارتی آنها در مقایسه با فولادهای نیمه آستنیتی در این شرایط محدود است.

 

فولادهای فریتی

برخی از گریدهای سری ۴۰۰ نیز در این گروه قرار می‌گیرند. به دلیل تعادل مناسب کروم و کربن و عدم تشکیل فاز آستنیتی در دماهای بالا، این فولادها مقاومت بالایی در برابر خوردگی و پوسته شدن در سطوح گرم دارند.

 

فولادهای سخت رسوبی

این گروه به سه زیر دسته آستنیتی، نیمه آستنیتی و مارتنزیتی (یا مارجینگ) تقسیم می‌شود. تفاوت این زیر دسته‌ها در ساختار آنها و در نتیجه خواصشان است. گریدهای آستنیتی در بین این گروه، کمترین مقاومت حرارتی را در دمای محیط دارند، در حالی که نوع نیمه آستنیتی از بهترین مقاومت حرارتی در بین آنها برخوردار است.

 

انتخاب فولاد نسوز مناسب

انتخاب نوع مناسب فولاد نسوز به عوامل مختلفی از جمله دمای کاری، تنش‌های مورد انتظار، محیط مورد استفاده و خواص مد نظر بستگی دارد. درک تفاوت‌ها و ویژگی‌های هر دسته از فولادها به شما کمک می‌کند تا انتخاب آگاهانه‌ای داشته باشید.

گریدهای متداول فولاد نسوز

با وجود تنوع ۱۶ گریدی برای تولید فولاد نسوز، در ادامه به بررسی پرکاربردترین آنها به همراه خواصشان می‌پردازیم:

گریدهای ۳۰۹ و ۳۰۹S

این دو گرید که در دسته فولادهای آستنیتی کروم-نیکل‌دار قرار می‌گیرند، دارای دمای ذوب ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۵ درجه سانتی‌گراد هستند.

بالاترین درصد ترکیبات شیمیایی آنها به ترتیب مربوط به کروم و نیکل است که البته مقدار نیکل در مقایسه با سایر گریدها بیشتر است.

این گریدها به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی در دماهای بالا شناخته شده‌اند.

گرید ۳۰۹ در صورت استفاده دائم تا دمای ۱۰۹۵ درجه سانتی‌گراد و در شرایط دمایی متناوب (گرم و سرد) تا ۱۰۱۰ درجه سانتی‌گراد در برابر اکسیداسیون سطحی مقاوم است.

گرید ۳۱۰ و ۳۱۰S:

این دو گرید همچنین دارای دمای ذوب ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۵ درجه سانتی‌گراد هستند. ۳۱۰ و S310 در گروه آستنیتی کروم-نیکل‌دار قرار دارند. این گرید فولاد نسوز معمولا برای کاربردهای درگیر با گازهای گوگرد در دماهای بالا استفاده می‌شوند و دارای استحکام بالایی هستند. نوع ۳۱۰ مقاومت بالایی در برابر پوسته شدن در شرایط کاری ثابت و بدون تغییر دما تا ۱۱۵۰ درجه سانتی‌گراد و در شرایط تغییر دما تا ۱۰۹۵ درجه سانتی‌گراد از خود مقاومت نشان می‌دهد.

  پرسودترین ضایعات فلزی کدام هستند؟

گرید ۳۱۴

این گرید از مقاومت به حرارت بالایی نسبت به سایر گریدها برخوردار است و حداکثر درصد کربن، کروم و برخی دیگر متفاوت باقی گریدها می‌باشد.

ترکیبات فولاد نسوز

در دمای بالا، حضور عنصر کروم با غلظت‌های مختلف (۱۲% تا ۱۵-۱۷% تا ۲۰-۳۰% به ترتیب)، از ۷۵۰-۸۰۰ درجه سانتی‌گراد تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد، مقاومت بیشتری در برابر اکسایش و استحکام حرارتی برای فولادهای نسوز ایجاد می‌کند. این ویژگی‌ها در صنایعی که با دماهای بالا سر و کار دارند مانند جعبه‌های سمانتاسیون، بویلرهای صنعت نفت و لوله‌های بخار اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل، کروم به عنوان اصلی‌ترین و تأثیرگذارترین عنصر در این فولادها شناخته می‌شود. اضافه شدن مقادیر کمی از عناصری مانند وانادیوم (تا ۰.۷ درصد)، آلومینیوم (کمتر از ۰.۳۵ درصد) و تنگستن (تا ۰.۶ درصد) به ترکیب اصلی این فولادها در برخی موارد، بهبود مقاومت در دمای بالا را فراهم می‌کند. با این حال، ترکیب اصلی برای مقاومت در برابر حرارت، ترکیب معین شده‌ای از عناصر کروم و نیکل است.

کاربرد فولاد نسوز

کاربردهای فولادهای نسوز شامل استفاده در پره‌های توربین‌های گازی و بخار، ساخت دیگ‌های بخار، گرم‌کننده‌ها، پیچ و مهره‌های مقاوم در برابر خزش، مخازن تحت فشار، مهندسی راکتور، ساخت محفظه‌های عملیات حرارتی، لوله‌های هدایت کننده بخار، شاسی‌های قرارگیری شمش برای کوره‌های نورد، جداره‌های داخلی کوره‌های ذوب فلزات، مشعل‌های روغن، تجهیزات احیای روغن، قطعات موتور موشک و هواپیما، تجهیزات فرآیندهای شیمیایی و الکترودهای جوشکاری می‌شود.

ویژگی‌های فولاد نسوز

خواص مکانیکی:

همانطور که مشاهده می‌شود، مقاومت کششی و به طور کلی استحکام این گریدها در اشکال مختلف بالا است.

با توجه به این موضوع و همچنین کاربردهای حساس این گرید مانند قطعات کوره، موشک، هواپیما و مبدل‌های حرارتی، قیمت ورق استیل ناشی از هزینه بالای تولید و کاربرد خاص آن، بالا است.

خواص کششی و دوام:

با افزایش دما تا حدود ۹۸۰ درجه سانتی‌گراد، استحکام این گریدها به طور طبیعی کاهش می‌یابد، اما همچنان در مقایسه با سایر انواع فولاد عملکرد بهتری دارند.

نتیجه گیری

در این مقاله به معرفی و بررسی فولاد زنگ نزن نسوز، انواع آن و گریدهای متداولش پرداخته شده است. این مقاله به افراد علاقه‌مند کمک می‌کند تا ویژگی‌های مثبت استیل نسوز را که شامل مقاومت بالا در شرایط کاری دما بالا، مقاومت به حرارت، پوسته نشدن، مقاومت به گازها و بخار آب و مقاومت به کشش و سایش است را بیشتر بفهمند. همچنین ویژگی‌های منفی آن که محدودیت عرضه و قیمت بالاتر نسبت به فولاد غیرنسوز را در بر می‌گیرد، نیز توضیح داده شده است. این مقاله به اشکال متداول ورق، لوله، میله و توری این محصول صنعتی را که بیشتر به آنها برخورد می‌کنیم، معرفی کرده است.

  بهترین روش رنگ کردن گالوانیزه

 

سوالات متداول

فولاد نسوز چگونه تولید می‌شود؟

فولاد نسوز در اشکال مختلف میلگرد، ورق، لوله و توری نسوز شناخته شده که از ترکیب آهن، کربن و عناصر آلیاژِی دیگر تولید می‌شود.

معایب فولاد نسوز چیست؟

قیمت بالا و تولید پایین این فولاد در کارخانه‌ های تولیدی از معایب اصلی فولاد نسوز است.

مزایای فولاد نسوز چیست؟

فولاد مقاوم به حرارت مزایای بسیار زیادی دارد که مهم ‌ترین آن ‌ها شامل مقاومت بالا نسبت به خزش و خستگی در دماهای خیلی زیاد، اکسید کربن، بخار آب و استحکام در برابر فرسایش و ساییدگی می‌شود.

مقاومت فولاد نسوز چگونه سنجیده می‍‌شود؟

مقاومت فولاد مقاوم به حرارت با مقاومت نسبت به انواع گازها، بخار آب، اکسیدهای کربن و گازهای گوگرد دار و خواص مکانیکی آن در دماهای بسیار بالا سنجیده می‌ شود.

انواع فولاد نسوز چیست؟

انواع فولاد نسوز شامل فولاد آستنیتی، فولاد مارتنزیتی، فولاد فریتی و فولاد سخت رسوبی می‌شود.

 

اشتراک گذاری مقاله
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *