فولاد مقاوم به خوردگی مارتنزیتی تقویت شده با کاربید به وسیله اصلاح مقدار آلیاژ مس

فولاد مقاوم به خوردگی مارتنزیتی تقویت شده با کاربید به وسیله اصلاح مقدار آلیاژ مس

 

فولادهای مارتنزیتی تقویت شده یا کاربید که به عنوان فولادهای تند بر یا خشکه هوایی شناخته می‌شوند، به دلیل سختی بالا و مقاومت به سایش خوبی که دارند، به عنوان فولاد ابزار به طور گسترده در صنایع استفاده می‌شوند. با این حال این فولادها در محیط‌های خورنده به مقدار بسیار زیادی خواص خود را از دست می‌دهند که علت آن این است که لایه Cr2O3 که به طور معمول به صورت غیر فعال در آلیاژهای این نوع از فولادها به وجود میآید ، به طور معمول به صورت موثر عمل نمیکند. پژوهشگران ادعا کرده‌اند که مقاومت به خوردگی یک فولاد (تندبر) حاوی درصد کربن بسیار بالا و بر پایه آلیاژهای کروم – آهن – تنگستن ، در محلول اسید سولفوریک، بوسیله اضافه کردن مقدار کمی از عنصر آلیاژی مس، قابل ارتقا و بهبود است.

فرآیند غنی سازی بوسیله عنصر مس در سطح فولاد تندبر که همزمان با پیشروی فرآیند خوردگی اتفاق می‌افتد، باعث جلوگیری از خوردگی بیشتر می‌گردد. پژوهشگران یک مدل تئوری برای ایجاد یک سلول خورندگی در ابعاد میکرو ارائه کرده اند که قابلیت تعمیم به انواع مواد دیگر در شرایط خورندگی مشابه در مقیاس میدانی مانند صنایع شیمیایی و انرژی را به منظور تحلیل و تفسیر نتایج آزمایشگاهی را دارد.

مطالب مرتبط در مقالات بعدی :

قیمت میلگرد آجدار

میلگرد برنجی

قیمت میلگرد ساده

قیمت پروفیل

قیمت نبشی

 

فولاد تندبر یا خشکه هوایی یک فولاد آلیاژی ( درصد کربن 0.6 تا 1.3 ) به طور معمول به عنوان فولاد ابزار استفاده می‌گردد. خواص مکانیکی فوق العاده این نوع از فولادها در دمای اتاق، به طور عمده ناشی از تشکیل ساختار مارتنزیتی و مقدار بالای رسوبات کاربیدی می‌باشد. در سالیان اخیر، تکنیک های متالورژی پودر به منظور یکنواخت کردن بیشتر توزیع دانه های کاربید در محیط این نوع از فولادها در زمان ساخت استفاده می‌شوند. با این وجود، فولادهای تندبر به دلیل میزان بالای رسوبات کاربیدی مستعد خوردگی های ناحیه ایی بالا هستند. از این رو نیاز زیادی به ارتقای عناصر آلیاژی در فولادهای تندبر به منظور دستیابی به میزان سختی بالا و مقاومت به خوردگی در صنایع وجود دارد. اگرچه افزایش درصد عنصر آلیاژی کروم باعث کاهش مقاومت فولاد می‌شود، اما کروم یک عنصر آلیاژی کلیدی در رابطه با مقاومت در برابر خوردگی در اکثر فولادهای تندبر است. استفاده از عنصر تنگستن به منظور ارتقا و بهبود مقاومت در برابر سایش در این نوع فولادها توصیه شده است. با وجود آنکه در حال حاضر مطالعاتی وجود دارد بر روی ساختارهای ریز و خواص مکانیکی سیستم آلیاژی آهن – کروم – تنگستن همراه با افزایش کربن ، اما تا کنون مطالعه ایی بر روی میزان مقاومت در برابر خوردگی این سیستم آلیاژی در یک محلول  اسید سولفوریک H2SO4  انجام نشده است.

به طور کلی مس به عنوان یک عنصر آلیاژی مقاومت در برابر خوردگی فولادهای معمول آستنیتیک در محلول H2SO4 را  به دلیل پتانسیل بالای هیدروژنی بهبود می‌دهد. با این حال تاکنون تاثیر عنصر مس بر میزان مقاومت در برابر خوردگی فولادهای پر کربن آستنیتیکی حاوی مقادیر بالای کاربید بررسی نشده است. محققان یک ترکیب آلیاژی فروتیکی که با استفاده از عنصر مس ایجاد شده است و دارای سختی بالا و میزان مقاومت در برابر خوردگی مناسب و کافی در زمان قرار گرفتن در محلول اسیدی H2SO4  می باشد، ارائه کرده اند.

مشاهده ساختارهای ریز و آنالیز سطح در این ترکیب ارائه شده انجام گردیده است. محققان در یافته اند که فرآیند خوردگی در این ترکیب آلیاژی پیشنهادی، در سلول خوردگی ارائه شده آغاز می‌شود. فرآیند غنی سازی مس بر روی سطح فولاد که همزمان با فرآیند خوردگی ایجاد میشود، از ایجاد خوردگی بیشتر جلوگیری می کند.

مطالعات بسیاری پیشنهاد کرده اند که در فولادهای ضد زنگ آستنیتیکی ، یک حد بحرانی مقدار آلیاژ کروم وجود دارد که میزان مقاومت به خوردگی فولاد را در محیط به شدت خورنده اسید سولفوریک H2SO4 بهبود و ارتقا می‌دهد. با این وجود، به دلیل آنکه آلیاژ کروم تمایل زیادی به تشکیل کاربید دارد، استفاده زیاد از این عنصر آلیاژی و ایجاد تمرکز بالای این عنصر در فولادهای پر کربن بسیار مشکل است. بنابراین محاسبه مقدار مجاز آلیاژ کروم در فولادهای پر کربن تندبر یا خشکه هوایی ضروری است. مطالعات انجام شده نشان داده است که با افزایش مقدار کروم نرخ خورندگی کاهش می یابد. پژوهشگران با ایجاد تغییر در ترکیب آلیاژی کروم – آهن – تنگستن (تغییر در درصد آلیاژها) و اضافه نمودن درصد بسیار کمی از عنصر آلیاژی مس، مقاومت به خوردگی فولادهای پر کربن تندبر را به مقدار قابل ملاحظه ایی افزایش داده اند.

Reference

Zhang C, Yamanaka K, Bian H, Chiba A. (2019) Corrosion-resistant carbide-reinforced martensitic steel by Cu modification. npj Materials Degradation; 3:30

فولاد کم آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی (ARU-TEN)

فولاد کم آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی (ARU-TEN)

همزمان با  نرخ توسعه سریع اقتصادی در جهان در سال های اخیر، نگرانی ها در رابطه با ریسک اقتصادی ناشی از کاهش و یا متمرکز شدن منابع فلزات کم یاب مانند پلاتین ، پالادیوم ، کروم و نیکل ، در حال افزایش است. در این شرایط ، تلاش های موفقی در راستای استفاده بهینه از عناصر آلیاژی فلزی و ابداع تکنولوژی های جایگزین تا به حال انجام شده است. فلزات کم یاب مانند کروم ، نیکل ، قلع و تنگستن به منظور بهبود و افزایش مقاومت در برابر خوردگی به فولاد اضافه می گردند. به عنوان مثال فولادهای استینلس استیل که حاوی 11 درصد و گاهی بیشتر فلز کروم هستند و یک لایه غیر فعال بر روی سطح خارجی خود دارند ، در محیط های خورنده مختلفی می توانند استفاده گردند. تا کنون فولاد کم آلیاژی که به مقدار کافی در محیط های شدید نمکی از خود مقاومت به خوردگی نشان بدهد وجود ندارد. در چنین محیط هایی فولاد استینلس استیل به طور گسترده استفاده میشود.

پژوهشگران با تمرکز بر ترکیب عناصر آلیاژی و بهبود دادن سطح فولاد و نه فقط اضافه کردن عناصر آلیاژی، تحقیق بنیادینی بر روی فولادهای آلیاژی دارای مقاومت در برابر خوردگی انجام داده اند. این ایده جدید باعث کاهش قابل توجه فلزات آلیاژی کروم و نیکل و دیگر فلزات کم یاب به فولاد شده و مقاوت به زنگ زدگی را در مقایسه با استینلس استیل تا حدودی بالا می برد.

پژوهشگران ترکیب فولاد مقاوم در برابر خوردگی جدیدی به نام (ARU-TEN) ارائه کرده‌اند که مقاومتی نزدیک به فولاد استینلس استیل در محیط‌های شدید نمکی از خود نشان میدهد. خاصیت مقاومت در برابر خوردگی این فولاد جدید ناشی از ترکیب لایه‌ای پوششی از فلز روی غیرارگانیک به همراه اضافه نمودن عناصر فلزی مانند کروم ، آلومینیوم به فولاد است. این ترکیب به دلیل ایجاد یک محیط آلکالین که به واسطه فرآیند خوردگی لایه فلز روی غیرارگانیک به وجود می‌آید و همچنین اضافه نمودن عناصر آلیاژی، کاهش چشمگیر واکنش شیمیایی سطح این فولاد جدید را به همراه خواهد داشت.

فولاد (ARU-TEN) یک فولاد کم آلیاژ دوست‌دار محیط زیست است که مقدار اضافه نمودن  فلزات کم‌یاب آلیاژی را کاهش میدهد. استفاده از فولاد جدید (ARU-TEN) در سازه های فولادی نواحی ساحلی به طور روزافزون رو به افزایش است. افزون بر این ، فولاد (ARU-TEN) حتی بدون داشتن لایه فلز روی غیرارگانیک مقاومت خوبی از خود در برابر زنگ زدگی در محیط‌های نیمه خورنده سرپوشیده  نشان می‌دهد و انتظار می‌رود به عنوان یک فولاد ابزار ارزشمند در این محیط ها مورد استفاده قرار گیرد.

 

 قیمت میلگرد آجدار

 .

.

 

 

 


 

.

مقایسه سطح سه نوع فولاد مقایسه شده ، پس از انجام تست خوردگی:

 

ویژگی منحصر به فرد فولاد (ARU-TEN) ، قابل مقایسه بودن مقاومت در برابر خوردگی آن با فولاد استینلس استیل و تشابه قابلیت ماشین کاری و جوشکاری آن با فولادهای کربنی می باشد. پژوهشگران انتظار دارند کاربرد این نوع فولاد به دلیل مزایایی که دارد در صنایع واقع در نواحی ساحلی و همچنین تجهیزات حساس مورد استفاده در محیط های سرپوشیده مرطوب در آینده گسترش یابد.

 Reference

Development and Application of the New Low Alloy Steel (ARU-TEN) Exhibiting Good Corrosion Resistance, Technical Report; NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL TECHNICAL REPORT No. 110 SEPETEMBER 2015.