فولاد زنگ نزن دوفازی
فولاد داپلکس نوعی سوپرآلیاژ محسوب می شود. سوپرآلیاژها ترکیبی از عناصر فلزی و غیرفلزی مختلف هستند که برای هدفی خاص با نسبتی دقیق با یکدیگر ترکیب می شوند. یکی از پرکاربردترین انواع آلیاژها، فولادها هستند. فولاد به آلیاژ پایه آهنی گفته می شوند که درصد کربن آنها بین 0.002 تا 2.1 درصد باشد. انواع فولادها به خاطر استحکام بالا، مقاومت مکانیکی خوب و قیمت نسبتا مناسبی که دارند در صنعت ساختمان سازی، صنایع نظامی، خودروسازی هوافضا و غیره کاربرد دارند. اما بعضی از فولادها باتوجه به تکنولوژی خاص تولید و نسبت عناصر به کاررفته در آن دارای ویژگی های خاصی می شوند که مهندسان در طراحی قطعات خاص آنها را به کار می گیرند. یکی از این آلیاژهای خاص فولاد زنگ نزن دوفازی یا همان استنلس استیل داپلکس است. در این مقاله سعی می کنیم به ویژگی هایی که این آلیاژ را از دیگر فولادها متمایز می کند اشاره کنیم.
فولاد زنگ نزن دو فازی چیست؟
فولاد داپلکس که از حدود هشتاد سال پیش تولید شد یکی از گریدهای با مقاومت نسبتا بالا نسبت به خوردگی است که خواصی بین فولاد آستینیتی و فریتی دارد. نام این فولاد از همین ویژگی گرفته شده است. این فولاد برای اولین بار در کشور سوئد و در فرایند تولید کاغذ به کار گرفته شد. هدف از تولید این فولاد کاهش خوردگی بین دانه ای است هرچند که در مقابل سایر تنشها نیز مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. این فولاد ترکیبی از آهن، کروم، مولیبدن، تنگستن و نیتروژن است که درصد بالای مولیبدن و کروم آن باعث شده مقاومت به خوردگی آن تا دوبرابر فولادهای آستینیتی باشد. هرچند می توان این فولاد را در دسته گرید 300 و یا انواع فولادهای زیر دریا نیز محسوب کرد اما مقاومت به خوردگی و همچنین دوام خوب آنها در محیط های سولفیدی با دیگر فولادهای این گرید تفاوت دارد. به علاوه خواص مغناطیسی این فولاد با گرید 300 تفاوت دارد.
این فولاد شامل چه ترکیباتی میشود؟
1. کربن: پایه این آلیاژ مانند دیگر فولادها آهن است و همچنین طبق استانداردهای تولید فولادهای زنگ نزن یا همان استنلس استیلها درصد کربن آن ها کمی بالاتر است و تا 2.1 درصد نیز می رسد. همانطور که می دانید هرچند درصد بالای کربن باعث بالارفتن مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش و همچنین مقاومت مکانیکی آلیاژ می شود اما از قابلیت چکش خواری آن می کاهد.
2. نیتروژن: نیتروژن نیز علاوه بر بالابردن خواص مقاومت به خوردگی این فولاد، قابلیت جوشکاری بر روی آن را نیز بالا می برد. نیتروژن به وسیله مکانیزم محلول جامد بین نشینی در این آلیاژ ترکیب می شود. نیتروژن یکی از عناصر کاربردی در صنعت سخت کاری محسوب می شود. در عملیات هایی مانند نیتراسیون نیز نفوذ و نشست نیتروژن در سطح قطعه می تواند سختی سطحی قطعه را بالا ببرد.
پیشینه کاربرد نیتروژن در صنعت سخت کاری به هزاران سال قبل برمی گردد. هرچند در آن زمان از تحلیل دقیق و مهندسی ناتوان بوده اند اما بر طبق تجربه و با فرو بردن شمشیر گداخته در خون سختی شمشیر را بالا می بردند. اکنون ما می دانیم که با فرو بردن شمشیر گداخته در خون سرشار از نیتروژن، اتم های این عنصر در سطح شمشیر نفوذ کرده و سختی آن را بالا می برده است. امروزه به این فرآیند نیتراسیون می گویند.
3.کروم: کروم یکی از ترکیبات اصلی برای تولید فولادهای ضدزنگ است. از ویژگی های این فلز می توان به خواص ضد اکسیدی، بازتابش نور و افزایش مقاومت به سایش اشاره کرد. البته باید اشاره کنیم که میزان کروم به کاررفته در فولادهای ضدزنگ بالاتر از 4 درصد است. اگر کروم با درصدی کمتر از این مقدار در آلیاژها استفاده شود خواص ضدزنگ ندارد.
4.مولیبدن: این فلز که به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود و تنها با ریختگی می توان آن را به دست آورد یکی دیگر از عناصر پرکاربرد در صنعت سوپر آلیاژها است. این عنصر می تواند به راحتی در آلیاژها با تشکیل کاربیدهای سخت و پایدار مقاومت آنها را افزایش دهد. همچنین این عنصر می تواند توانایی آلیاژها را برای کار در دمای بالا افزایش دهد.
5.تنگستن: نوعی فلز بسیار سخت و کمیاب با ساختاری کریستالی است که دمای ذوب و چگالی بالایی دارد . این فلز در ترکیب با سایر عناصر می تواند به تولید سوپرآلیاژهایی با مقاومت بالا در برابر خوردگی و سایش بیانجامد. البته باید توجه داشت که این فلز قابلیت ماشینکاری و مقاومت به ضربه و همچنین قابلیت جوشکاری آلیاژ را پایین می آورد. همچنین برخی از گریدهای این فولاد دارای مقادیری مس نیز می باشند.
خواص فولاد زنگ نزن دوفازی
خواص این فولاد چیزی بین فولادهای آستینیتی و فولادهای فریتی است. اما مقاومت مکانیکی آن تا دوبرابر این دو نوع آلیاژ است. فولادهای آستنیت توانایی چکش خواری و چقرمگی بالایی داشته اما در مقابل فولادهای آستنیتی در این زمینه ضعیف هستند. فولادهای دوفازی که ترکیبی از لایه های این دو نوع را داراست از لحاظ چقرمگی و شکل پذیری در بین این دو نوع قرار می گیرد. این فولاد در برابر خوردگی های حفره ای، تنشی و شیاری مقاومت خوبی داشته و در محیط های سولفیدی و کلریدی نیز دوام بالایی دارد. مقاومت به تنش بالای این فولادها به خاطر ویژگی های بخش فریتی آن می باشد. فولادهای داپلکس در مقایسه با گرید 300 زنگ نزن توانایی بالاتری در مواجهه با ترک های ناشی از خوردگی کلریدی نشان می دهد. این گرید تا دوبرابر بیشتر از نوع آستنیتی و فریتی مقاوم و مستحکم و قابل اعتماد می باشد.
انواع گریدهای فولاد زنگ نزن دو فازی
گریدهای این فولاد، به شرح زیر است:
1. داپلکس 2205:
مناسب محیط های فشار بالا و خورنده است. بهتر است این گرید در دمای پایین تر از 300 درجه استفاده شود. این گرید را با نام داپلکس استاندارد نیز می شناسند. 2.داپلکس2304: قابلیت جوشکاری و ماشین کاری خوبی داشته و در برابر ترک های ناشی از خوردگی مقاومت خوبی دارد. این گرید نیز در دمای بالاتر از 300 درجه شکننده می شود. ویژگی های این گرید به فولاد 304 و 316 نزدیک است. 3.داپلکس 2507: قابلیت اصلی این گرید مقاومت استثنایی آن نسبت به خوردگی در محیط های سولفیدی و فشار بالا است. این گرید دارای هدایت گرمایشی خوب و ضریب انبساط گرمایی پایین است.
کاربردهای فولاد زنگ نزن دوفازی
فولاد زنگ نزن دو فازی در صنایع گوناگون برای مقاصد متعددی مورداستفاده قرار می گیرد؛ به صورت خلاصه شده، مهمترین کاربردهای این فولاد، شامل موارد زیر می شود:
1. در فرایند حمل و نقل و ذخیره سازی مواد شیمیایی؛
2.صنایع استخراج نفت و گاز؛
3.محیط های زیردریایی؛
4.تجهیزات کنترل آلودگی؛
5.تولید کاغذ و خمیرکاغذ؛
6.کارخانه های مرتبط با مواد شیمیایی و پتروشیمی
جمع بندی
در این مقاله، ابتدا فولاد زنگ نزن دو فازی را به شکلی مختصر اما دقیق معرفی کردیم؛ پس از آن ترکیبات کوشیدیم تا سایر نکات مربوط به فولاد زنگ نزن دو فازی، مانند گریدهای گوناگون آن، ترکیبات شیمیایی و مهم ترین کاربردهایش را از نظر بگذرانیم.
