دانلود مقاله فولادهای پر آلیاژ

بخشی از مقاله

فولادهاي پر آلياژ ريخته گري شده به طور گسترده به دليل مقاومت به خوردگي در محيط هاي آبي در دماي محيط و يا نزديك به اين دما و يا كار در اتمسفر با گاز داغ و يا دماهاي بالا (بيش از 65 يا 1200) يا مورد استفاده قرار مي گيرند. فولادهاي ريخته گري پر آلياژ به طور معمولي بر اساس تركيبشان و طبق استانداد انجمن ريخته گران آمريكا طبقه بندي مي شوند. اين طبقه بندي با MSTM نيز تطابق داده شده است (مثال از اين نحوه نامگذاري CF-/M است).

اولين حرف نشان دهنده اين است كه آيا بر اين محيط خورنده آبي مناسب است © و يا براي محيطي با دماي بالا (H) حرف دوم نشان دهنده تركيب ميانگين كروم و نيكل آلياژ طبق شكل 1 مي باشد. هر مقدار كه درصد نيكل افزايش يابد حروف نيز ار ATHLON به سمت z تغيير مي يابند. حرف يا حروف بعدي سپس از دو حرف اول نشان دهنده ماكزيمم ميزان كربن مي باشند. (درصد، ضرب درصد شده اند). در نهايت نيز چنانچه عناصر ديگري موجود باشند. بوسيله حروفي كه بعد از خط تيره نوشته مي شوند. (sullix) نشان داده مي شوند. بنابراين CF-8M نشان دهنده آلياژ C كه داراي مقاومت خوردگي (C) و 19% كروم و 19% نيكل مي باشد و داراي ماكزيمم كربن 0.08% و داراي موليبدن برخي از فولادهاي بر آلياژ ريختخ گري شده دراي بسياري از خواص مشابه ريخته گري فولادهاي فولادي كم آلياژ مي باشند (به مقاله اي تحت عنوان فولادهاي كم آلياژ در اين جلد مراجعه شود).

برخي از خواص مكانيكي اين گروه از فولادها (براي مثال سختي واستحكام تسليم) مي توانند بوسيله عمليات حرارتي مناسب تغيير يابند. با اين حال فولادهاي ريخته گري پر آلياژي كه داراي بيش از 20 الي 30 درصد كروم +Ni مي باشند، تغييرات فازي مشابه فولادهاي كربني ساده و كم آلياژ در حين حرارت دهي پايين دماي اتاق و دماي اتاق و دماي ذوب از خود نشان نمي دهند. اين مواد بنابراين غير قابل سخت كردن مي باشند وخواسشان وابسته به تركيب است و نه عمليات حرارتي بنابراين توجه ويژه اي مي بايت داشت براي هرگروه از فولادهاي پر آلياژ با توجه به حرارتي ريخته گري، ذوب و عمليات حرارتي جايگزين (اگر موجود باشد).

فولادهاي پر آلياژ مقاوم در برابر خوردگي
فولادهاي پر آلياژ ريخته گري مقاوم در برابر خوردگي، كه به طور معمول به فولادهاي ضد زنگ ريخته گري شناخته مي شوند داراي رشد قابل توجهي در طي 40 سال اخير از لحاظ تكنولوژيكي و اهميت اقتصادي داشته اند كاربرد هاي اساسي اين فولادها در مواد بكار گرفته شده در كارخانجات توليد مواد شيميايي و نيروگاههاي انرژي كه نيازمند به محيط آبي و مقاوم به خوردگي در دماهايي به طور معمول كمتر از 315 مي باشد. اين آلياژ ها نيز گاهي براي مقاصد ويژه ودر دماهاي سرويس دهي تا 65 نيز بكار مي روند.

يك تعريف درست از فولادهاي ريخته گري ضد زنگ هاي تعريفي است كه در سال 1910 ارائه شد كه فولادهاي را شامل مي شوند كه حداقل 12 درصد كروم براي مقاومت به خوردگي داشته باشند اگر چه بسيارز ازفولاد هاي ريخته گيري ضد زنگ داراي تركيبات بسيار پيچيده تر از آن چه كه در تعريف ماده فوق ذكر شده مي باشند. فولاد هاي ضد زنگ به طور معمول شامل يك يا چند عنصر آلياژ ساز علاوه بر كروم (براي مثال، نيكل، موليبدن، مس، نيولبيوم و نيتروژن) به منظور ايجاد ساختاري مورد نظ و مقاوم به خوردگي و يا ايجاد خواص مكانيكي ويژه جهت كاربردي خاص مي باشند.

فولادهاي پر آلياژ مقاوم در برابر خوردگي به طور معمول بر اساس تركيب و يا ساختارشان دسته بندي مي شوند. بايد به اين نكته توجه شود كه طبقه بندي بر اساس تركيب و يا ساختار هميشه مستقل از يكديگر نيستند و گاهي طبقه بندي بر اساس تركيبي از اين دو انجام مي شود. در جدول 1 تركيبي آلياژهاي تجاري ريخته گري مقاوم در برابر خوردگي آورده شده است. اين آلياژها بر اساس فلوادهاي كروم دار، فولادهاي كروم- نيكل دار كه در ان ها كروم عنصر آلياژي غالبي و فولادهاي نيكل- كروم دار كه در آن ها نيكل عنصر آلياژ غالب مي باشد طبقه بندي مي شوند. قابليت سرويس دهي فولادهاي مقاوم در برابر خوردگي ريخته گرم شده و به طور وسيعي به نبود كربن و بويژه رسوبات كارمبيدي در ريز ساختار آلياژ بستگي دارد. بنابراين فولادهاي مقاوم خوردگي ريخته گري به طور معمول كم كربن مي باشد > 0.08% < معمولا. همانگونه كه در جدول 1 ديده مي شود، فولادهاي ريختگي هر آلياژي را مي توان بر اساس ميكروساختراي نيز طبقه بندي كرد. ساختارها مي تواند آستنيتي، فريتي، مارتنزيتي، يا تركيب دو تايي آنها باشد. ساختاري با يك نوع ويژه اساسا با تركيب شيمايي يشان مشخص مي شوند به ويژه مقادير كروم، نيكل، و كربن در اين در اين خصوص (در اين مقاله به بخش مزيت در فولاد زنگ نزن ريختگي مراجعه كنيد).

عموما فولادهاي ريختگي هر آلياژي نوع كروم دار ساده يا مارتنزيتي مستند يا مزيني نوع كروم نيكل يا دو فازي مستند يا آستنيتي، فولاد هاي نيكل- كروم كاملا آستنيتي هستند.
انواع مارت؟ شامل آلياژهاي CA-6NM, CA-15m-CA-40, CA-15 مي باشند. آلياژ CA-15 شامل مقدار حداقلي از كروم مي باشد كه اصولابراي ضد زنگ ساختن آن ضروري مي باشد. آن مقاومت خوبي به خوردگي اتسمفري بعلاوه، به بسياري از محيط هاي آلي در سرويس دهي هاي نسبتا فرم دارد. آلياژ هاي CA-40, CA-15 كه با كربن بيشتري اصلاح شده اند تا سطوح بالاتري از استحكام و سختي عمليات حرارتي پيدا كنند. آلياژ CA-15m يك آلياژ CA-15 اصلاح شده با موليبدنيم مي باشد كه استحكام را در دماي بالا بهبود مي بخشد آلياژ CA-6NM يك آلياژ آهن – كروم- نيكل- موليبدنيم با مقدار كمي كربن مي باشد. انواع آستنيتي شامل CN-7M, CK-20, CH-20 مي باشد. آلياژهاي CK-20, CH-20 پر كروم، پر كربن مي باشد كه كاملا تركيب آستنيتي دارد كه در آن مقدار كروم بيشتر از نيكل مي باشد. آلياژ CN-7M پر آلياژي در بسياري از محيط ها مقاوئمت به خوردگي عالي دارند و اغلب در سرويس دهي اسيد سولفوريكي مورد استافده قرار مي گيرد.

از انواع فريتي آلياژهاي CB-3C كاربيد Feritet و CC-50 معرفي شده اند. آلياژ CB-3C به ويژه با عمليات حرارتي قابل سختاري نيست. همينكه اين آلياژ به طور معمول ساخته مي شود، (تعادل ميان عناصر در تركيب معتبر در ساختار كاملا فريتي مي شود) مشابه فولاد زنگ نزن ؟ نوردي نوع AISI 442 آلياژ CC-50 اساسا نسبت به آلياژ CB-30 ُكروم بيشتري دارد و به خوردگي موضعي در بسياري از محيط ها نسبتا مقاومت بيشتري دارند.
آلياژ هاي آستنيني – فريتي شامل CF-8A, CF-8, CF-3A, CF-3, Ce-3C CG-8M, CF-16F, CF-8C, CF-8C, CF-3MA, CF-3M, CF-20 مي باشد. ميكرو ساختارهاي اين آلياژ ها معمولا شامل 5 تا 40% فريت دارد كه بستگي به طبقه مشخص (ويژه) و تعادل ميان عناصر فريت زا و آستنيت زا در تركيب شيميايي دارد (در اين مقاله به بخش فريت در فولادهاي زنگ نزن مراجعه كنيد)

آلياژ هاي دو تايي دو فازي دو آلياژ دو تايي CD-4MCU و فرو آليوم اخيرا مورد توجه قرار گرفته اند. آلياژ CD-4MCU آلياژ دو تايي مي باشد كه بيشتر آلياژي شده است. فروآليوم توسط شركت Langley Alloy توسعه يافته است و اساسا CD- 4MCU مي باشد كه به آن حدود N0.15% توسعه يافته است و اساس CD-4MCU مي باشد كه به آن حدود N 0.15% اضافه شده است. آلياژ هاي دو تايي كه سطوح بالايي او فريت (حدود 40 تا 50%) مي باشند نيكل پاييني دارند نسبت به آلياژ CF-3M به ترك نقش – خوردگي scc مقاومت بهتري دارند . آلياژ CD-4MCU كه بدون نيتروژن م يباشد و نسبتا مقدار كمي موليبدنيوم دارد، فقط به طور جزي به خوردگي موضعي نسبت به CF-3M مقاومت بهتري دارد. فرد آليوم، كه داراي نيتروژن مي باشد، نسبت به ‍CD-4MCU موليبدنيم بالا تري دارد، نسبت به CD-4mcn, CF- 3m مقاومت به خوردگي موضعي بهتري نشان مي دهند پيشرفت و بهبودي در فرآيند توليد فولاد زنگ نزن( براي مثال، ريز دانه ك؟ با پرتو الكتروني،؟ بوده كرون با آرگن- اكسيژن، و ذوب خلا و القايي) يك توليد ثانوي براي توليد فولادهاي زنگ نزن دو تايي ايجاد كرده است. اين فولاد ها اغلب مقاومت عالي به خوردگي حفره اي و خوردگي شكافي، به ويژه به scc كريدي نسبت به فولاد هاي زنگ نزن آستنيتي مقاومت بهتري دارند، تافنس خوب و استحكام تسليم دو تا سر برابر بيشتر نسبت به فولاد هاي زنگ نزن 304 يا 316 دارند.

فولادهاي زنگ نزن دو تايي توليد اوليه، براي مثال AISI نوع 399 و CD-4MCU براي مدت زيادي مورد استفاده بوده است. نياز به بهبودي در قابليت جوشكاري و مقاومت به خوردگي اين آلياژها منجر به آلياژ هاي توليد ثانويه شد كه با افزون نيتروژن بهعنوان يك عنصر آلياژي مشخص مي شود.

فولاد هاي زنگ نزن توليد ثانوي دو تايي معمولا داراي حدود يك تركيب 50-50 فريت و آستنيت مي باشد. آلياژهاي دو تايي جديد ايمني بيشتري به scc كلريدي انواع فريتي را با نافس و سهولت ساخت آستنيتي را به همراه دارد. از ميان آْياژهاي دو تايي توليد ثانوي، آلياژ 2205 به نظر مي رسد كه زنگ نزن عام المنظور، (حرف عمومي) شده است. جدول 2 تركيب شيميايي آلياژ هاي دو تايي توليد ثانويه را نشان مي دهد.

انواع رسوب سختي آلياژ هاي اين گروه عبارتند از CB-7CU و CD4MCU آلياژ CB-7CU يك آلياژ مارتنزيتي كم كربن مي باشد كه ممكن است شامل مقادير اندكي از فريت يا آستنيت باقي مانده باشد. وقتي كه آلياژ تا شرايط سختي (س؟ عمليات حرارتي مي شود مس رد مارتنزيت رسوب مي كند.

فولادهاي آلياژي مقاوم به حرارت نوع H

ق طعات ريختگي فولاد هر آلياژي مقاوم بر حرارت به طور گسترده براي كار بردهايي كه شامل دماهاي سرويس دهي بيش از c 650 مي باشد مورد استفاده قرار مي گرد. استحكام در اين دماهاي بالا تنها عيار مي باشد. كه به كمك ان مواد انتخاب مي شوند. زيرا كاربردها اغلب شامل محيط هاي خورنده مي باشد كه بايستي فولاد بر آن مقاوم باشد. اتمسفرهايي كه عموما با آن مواجه مي شويم. هوا، گازهاي سوخت يا گازهاي فرآيند مي باشد. چنين اتمسفرهايي يا اكسيدي هستند يا احيايي و ما اگر گوگرد و كربن موجود باشد سولفيدي يا كربور، مي شوند.

فولادهاي كربن دار يا كم آلياژي بندرت استحكام و مقاومت به خوردگي كافيف در دماهاي بالا در محيط هايي كه براي فولادهاي ريختگي مقاوم بر حرارت به طور معمول انتخاب مي شوند، دارند فقط فولادهاي مقاوم بر حرارت خواص مكانيكي و مقاومت به خوردگي لازم را در مدت زمانهاي طولاني بدون فروپاشي مفرط بيش از حد) و غير قابل پيش بيني نشان مي دهند. افزون بر استحكام مقاومت بر خوردگي طولاني مدت، بعضي از فولاد هاي مقاوم بر حرارت ريختگي مقاومت ويژه اي به اثرات دماهاي سيكلي و تغييرات در طبيعت محيط عمل كننده نشان مي دهند.

تعدادي از انواع فولادهاي هر آلياژي ريختگي توسعه يافته اند و براي انواع نيازهاي سرويس دهي به طور موفقيت آميزي مورد استفاده قرار گرفته اند اينها سه گروه اصلي هستند و بر اساس تركسيب شيميايي مي باشند.
آلياژهاي آهن – كروم
آلياژهاي آهن- كروم- نيكل
آلياژ آهن – نيكل – كرومن

اين آلياژي درصد كربن خيلي پايين دارند كه باعث مي شود ساختاري فريتي باشد اما بعضي از آنها مقادير كربن بالاتر هم دارند.
اين نوع آلياژ ها مشابه فولادهاي هر آلياژي مقاوم به خوردگي مي باشند به استثناي آنهايي كه مقادير كربن بالاتري دارند، كه استحكام بيشتر در دماي بالا را فراهم مي كنند. مقدار كربن بالاتر و به مقدار كربن محدود، تركيب شيميايي آلياژ انواع فولادهاي مقاوم بر حرارت ريختگي را از ؟ نوردي آنها متمايز مي سازد. جدول 3 تركيب شيمايي انواع مقاوم به حررات ريختگي استاندارد را به طور خلاصه نشان مي دهد.

آلياژهاي آهن – كروم شامل 8 تا 30% cr و مقدار نيكل يا بدون نيكل مي باشند. ساختار آنها فريتي است و در داكتيليته كمتري را در دماهاي محيط نشان مي دهند. آلياژهاي آهن0 كروم نخست در جايي استفاده مي شد كه مقاومت به خوردگي گذاري گازي مورد ملاحظه اصلي (غالب) بود زيرا آنها در ماهاي بالا استحكام نسبتا پاييني دارند. مثالهايي از چنين آلياژ ها انواع HP, HC, HA ريختگي مي باشد كه در جدول 3 فهرست شده است.

آلياژ هاي آهن- كروم – نيكل شامل بيش از 18% كروم و بيش از N8% با مقداري كرومي كه هميشه از مقداري نيكل بيشتر است آنها داراي زمينه آستنيتي مي باشند. هر چند كه چند گروهي داراي تعدادي فريت نيز مي باشد. اين ‌آلياژ ها استحكام و داكتليته بيشتري در دماهاي بالا نسبت به گروه آهن كروم نشان مي دهند.
و در سيكل هاي دمايي متوسط مقاوم هستند. مقال هايي از اين آلياژ ها انوع HL, Hk, HT, HH, HF, HE مي باشند كه در جدول 3 فهرست شده اند. اگر چه نيكل در انوع HW , HX عنصر اصلي مي باشد، اين نوع آلياژ ها معمولا بهعنوان فولادهاي هر آلياژي رجوع مي شوند تا آلياژهاي ؟ (در اين جلد، عنوان نيكل و آلياي نيكل را ببينيد)

فريت در فولادهاي زنگ نزد ريختگي

آلياژ هاي CF شامل بخش قابل توجهي از توليد ريختگي مقاوم به خوردگي مي باشند كه از لحاظ تكنولوژيكي مهم هستند و بالاترين ؟ را در بر مي گيرند. اين آلياژهاي 19cr- 9N ؟ ريختگي فولادهاي زنگ نزن ؟ سري AISI -300 مي باشند (جدول 1) معمولا آلياژ هاي ريختگي و نوردي داراي مقاومت كافي به محيط خورنده مي باشند. و آنها اغلب با همديگر بكار مي روند.
با اين حال اختلافات قابل توجهي بين آلياژ هاي ريختگي CF ؟ نوردي AISI آنها وجود دارد. از جمله مهمترين آنها اختلافات در ميكروساختار در شرايط كاربرد نهايي (كاري) مي باشد. آلياژ هاي ريختگي نوع CFداراي ساختار دو تايي مي باشد. (جدول 1) و معمولا شامل 5 تا 40% فريت مي باشند كه بستگي به نوع آلياژ دارد. همتاي نوروي آنها كاملا آستنيتي هستند. مزيت در زنگ نزن ريختگي با ساختارهاي دو تايي مغناطيسي مي باشد. (يك نقطه اي كه اغلب وقتي فولادهاي زنگ نزن ريختگي با همتاهاي نوروي آنها با تست (بررسي) كردن جاذبه آنها به يك آهنربا مقايسه مي شوند، گيج كننده مي باشد) اين اختلاف در ميكروساختارها به اين واقعيت مربوط مي شود كه تركيبات شيمايي آلياژهاي ريختگي و نوروي عملا يكسان نيست اند. اخلافات در تركيب شيميايي قبلا در اين بخش بحث شد.

اهميت فريت فريت عمدا به سه دليل در فولادهاي زنگ نزن نوع ‍CF ريختگي موجود است. براي فراهم كردن استحكام بهبود قابليت جوشكاري و براي زياد كردن مقاومت به خوردگي در محيط هاي ويژه استحكام بخشي در آلياژ هاي نوع CF ريختگي اساسا تا جايي محدود مي شود كه در آنجا استحكام مورد نظر با قرار گرفتن فريت در داخل فاز زمينه آستنيتي حاصل مي شود. اين آلياژها نه باعمليات حرارتي مشابه آلياژ هاي فاز ؟ يا فريتي ريختگي مستحكم نمي شوند، دليل نامشخصي و نه با كار گرم و سرد مشابه ‌آلياژهاي نوردي آستنيتي. استحكام بخشي با رسوب كاربيد نيز به دليل اثر زبان آور كاربيدها بر روي مقاومت به خوردگي در ميحط هاي آبي، غير عملي و غير ممكن مي باشد. بنابراين، آلياژها با متعادل كردن تركيب شيميايي آلياژ براي توليد مركوساختار يا دو گانه و فازي كه شامل فريت (بيش از 40 حجمي) توزيع شده در يك زمينه آستنيتي به طور موثر مستحكم مي شود. نشان داده شده است كه با وارد كردن فريت فولادهاي ريختگي N9- cr 19 استحكام تسليم و كششي بدون افت داكتليته يا تافنس يا حفر گلي ضربه اي در دماهاي زير (800 f) 425c0 مقدار اثر اين استحكام بخشي براي آلياژهاي cf-8m, cf-8 در دماي اتاق در شكل 2 نشان داده شده است.

فولادهاي زنگ نزن كاملا آستنيتي به مشكلات قابليت جوشكاري كه تحت عنوان ترك داغ يال ترك هاي مويي شناخته مي شوند، حساس هستند. ترك درون دامنه اي در منقطه رسوب جوش و يا درمنطقه متاثر از جوش رخ مي دهد واين مساله وقتي قابل اجتناب است كه تركيب شيميايي فلز پر كننده كنترل شود تا حدود 4% فريت در رطوب جوش آستنيتي توليد شود. قطعات ريختگي آلياژ نوع CF دو فازي به اين مساله ايمن است.

حضور مزيت در آلياژهاي CF دو فازي، مقاومت به scc و به طور كلي به ترك درون دامنه اي را بهبود مي بخشد. اگر چه عيوب قطعات ريختگي هر آلياژي به دليل اين دو نوع خوردگي رايج نيست، scc و ترك دان دانه اي مورد توجه است زيرا آنها به طور غير منتظره اتفاق مي افتد. به ويژه در قطعات ريختگي كه با جوشكاري در ميداني كه در آنجا عمليات حرارتي پيش جوشكاري براي اصلاح (تقويت) مقاوم به خوردگي غير عملي يا غير ممكن است، حساس شده اند. در مورد scc به نظر مي رسد كه حضور مذاب هاي فريتي در زمينه آستنيت، توزيع ترك ها را متوقف مي كند يا بسيار مشكل مي سازد. در مورد خوردگي درون دانه اي، فريت در قطعات ريختگي حساس، مفيد خواهد بود زيرا رسوب مقدمه كاربيدها در فاز فريت را نسبت به مرز دانه هاي آستنيت ترفيع مي بخشد، چون در مرز دامنه هاي آستنيت كاربيدها آنها حساسيت به ترك درون دانه اي را افزايش مي دهند. حضور فريت همچنين مرز دانه هاي اضافي را در زمينه آستنيتي قرار مي دهد، و شواهدي در دسترس است كه ترك درون دانه اي در مرز دانه هاي فريت- آستنيت متوقف مي شوند.
جامع ترين بررسي در مورد اثر فريت بر روي مقاومت به خوردگي فولادهاي زنگ نزن ريختگي بيانگر اين است كه فريت:

مقاومت آلياژهاي CF را به scc كلريدي بهبود مي بخشد.
مقاومت اين آلياژها را به ترك درون دامنه اي بهبود مي بخشد.
ايمني كار بري بيشتري را براي آلياژهاي CF نسبت به هر دو نوع حمله در مقادير فريت بيش از 10% فراهم مي كند.

اين نكته قابل توجه است كه همه بررسي ها نشان نداده اند كه فيت به طور مطلق (بدون قيد و شرط) به مقاومت به خوردگي كلي فولاد هاي زنگي نزن ريختگي مفيد است.
مقاومت به خوردگي خواه توسط فريت بهبود يابد يا بدون آن بهبود يابد و تا حدود بستگي به تركيب شيميايي ويژه آلياژ و عمليات حرارتي و شرايط كاربري (حالت محيط و تنش) دارد.

كنترل فريت:

از بحث پيشين، مشخص مي شود كه مقادير فريت كنترل شده، عمدتا در فولادهاي ريختگي آستنيني كروم-نيكل، آلياژهاي CF، خواص ويژه اي را فراهم مي كند كه مقدار فريت موجود نخست بستگي خواهد داشت به تعادل تركيب شيميايي آلياژ (دلايل اساسي در مورد وابستگي مقدار فريت به تركيب شميايي در تعادل فازي براي سيستم آهن – كرم – نيكل مشخص شده اين تعادل فازي به طور جامع مستند شده است و به فولادهاي زنگ نزن تجاري مربوط مي شود.

اجراي عنصري اصلي فولادهاي زنگ نزن ريختگي دو فولاد عناصر هستند كه پايداري فريت و آستنيت را بهبود مي بخشند. در بهبودي فازهاي آستنيتي با فريتي (آستنيت زايي يا فريت زايي) در ميكروساختار آلياژ در رقابت هستند. كروم، سيليسيم، موليبدنيم، و نيوبيوم، حضور فيت را در ميكروساختاري آلياژ بهبود مي بخشد. نيكل، كربن، نيترژن، و منگنز حضور آستنيت را بهبود مي بخشد. با متعادل كردن مقادير عناصر شتكيل دهنده فريت و آستنيت در يك محدوده خاص براي عناصر يك آلياژ معين، كنترل كردن مقدار فريت موجود در زمينه آستنيتي ممكن مي شود آلياژ معمولا كاملا آستنيتي ساخته مي شود با مقادير فريت بالاي 30% يا بيشتر در زمينه آستنيت.

ارتباط بين تركيب شيميايي و ميكرو ساختار در فولاد هاي زنگ نزن ريختگي به ريخته گر (شخص ريختگر) اجازه مي دهد تا مقدار فريت يك آلياژ بعلاوه خواص منتجه آن با تنظيم تركيب شيميايي آلياژ پيش بيني و كنترل كند. اين كار با دياگرام (نمودار) تعادل schocfer در مورد آلياژهاي ريختگي كروم – نيكل (شكل 3) صورت مي گرد اين دياگرام از يك دياگرام اوليه توسط schacffler براي فلز جوش فولاد زنگ نزن توسعه يافته است. مشتق گرفته شده است با استفاده از شكل 3 مستلزم آن است تا تمامي عناصر پايدار كننده فريت دار تركيب شيميايي را به معادل كروم تبديل كرد و در نتيجه تمامي عناصر پايداري كننده آسنتيت را با استفاده از ضرايبي كه به طور تجربي حاصل شده اند را به معادل نيكل تبديل كرد كه اين معادل بيانگر قدرت فريت زايي يا يا آستنيت زايي هر عنصر است. يك نسبت تركيب شيميايي بعدا از معادل كلي كروم cre و معادل كلي نيكل N:e به دست مي آيد كه براي تركيب شيمايي آلياژ مطابق روابط زير محاسبه مي شود:

Cre=% Cr +1.5(y.s)+104(%Mo)+% Nb- 4.99 (Eq1)
Nie=%N:+30(yc)+0.5(y.Mn)+26(%N-0.02)+2.77(Eq.2)

كه در آنجا غلظت هاي عناصر بر حسب درصد وزني داده شده است. هر چند كه عبارات مشابهي حاصل شده است كه عناصر آلياژي اضافي و محدوده اي تركيب شيميايي مختلف را در سييتم آلياژي آهن- كروم- نيكل را به حساب مي آورد. استفاده از دياگرام schoefer براي برآورد كردن و كنترل كردن مقدار فريت در قطعات ريختگي فولاد زنگ نزن استاندارد شده است.

دياگرام schoefer داراي قابليت استفاده آشكاري براي استفاده كننده هاي قطعات ريختگي و ريخته گري مي باشد. برآورد كرده (تخمين) و پيش بيني كرده مقداري فريت در صورتي كه تركيب شيميايي آلياژ مشخص شود مفيد خواهد بود و براي تنظيم كردن مقادير اسمي براي عناصر مجزا در محاسبه شارژ كوره براي يك آلياژ كه در آن يك محدود خاص از فريت مطلوب است، مفيد خواهد بود.

محدوده هاي كنترل فريت اگر چه مقدار فريت فقط بر اساس تركيب شيميايي آلياژ برآورد كنترل مي شود. محدوديت هايي براي دقتي كه با آن اين كار صورت مي گيرد وجود دارد دليل اين موضوع متعدد است. نخست، يك درجه غير قابل اجتنابي از عدم اطمينان در آناليز تركيب شيميايي يك آلتاژ وجود دارد (به نوار پراكنده در شكل 3 توجه شود) در ثاني مقدار فريت (گذشته ج؟ كه قبلا حرارت ؟ يا نه به چه ميزاني) هر چند به مقدار خيلي كم بستگي دارد. سوم مقادير فريت در مواضع مختلف در قطعات ريختگي منفرد مي تواند به طور قابل توجهي تغيير كند كه بستگي به اندازه سطح مقطع، جهت گيري فريت، حضور (وجود) جدا جدايش عناصر آلياژي و عوامل ديگري دارد.

انداز گيري هاي مقدار فريت در قطعات ريختگي فولاد زنگ نزن همچنين در معرض محدوديت هاي قابل توجهي قرار دارد اندازه گيري مغناطيسي مقدار فريت به حجم كم مواد بستگي دارد و نياز به شكل هاي هندسي ساده قطعات ريختگي دارد. افزون بر اين كاليبراسيون دقيق با استانداردهاي اوليه و ثانويه در مورد دقت اندازه گيري لازم است (انداز گيري هاي كمي متالوگرافي مقدار فريت بر روي سطح پوليش شده براي انتقال در يك سبك مغرب نسبت به قطعه ريختگي اساسا غير ممكن است) روش متالوگرافي نيز كاملا زمان گير است. و با مشخصات اچ كردن و تفكيك ميكروسكوپ محدود نمي شود و با فاكتوري كه يك تكنيك دو بعدي است (كار مي كند مي شود) در حاليكه مذاب هاي و كلوني هاي فريت در ساختار آلياژ سه بعدي است. هم شخص ريخته گر و هم و استفاده كنند از قطعات ريختگي فولاد زنگ نزن بايد تشخيص بدهند كه عوامل فوق الذكر محدوديت هاي قابل توجهي را بر روي درجه اي كه با آن مقدار فريت (خواه به صورت تعداد فريت يا درصد فريت) در قطعات ريختگي فولاد زنگ نزن مشخص و كنترل شود، قرار دهند. در كل، دقت اندازه گيري فريت و دقت كنترل فريت وقتي كه عدد اندازه دامنه فريت افزايش مي يابد، از بين مي رود. به عنوان يك روش كاري، پيشنهاد مي شود كه حدود يا تعداد فيت ميانگين يا مطلوب به عنوان حد كنترل فريت تحت شرايط معمولي، با تت شرايط ايده آل ممكن است.

خواص مكانيكي:
آلياژهاي مقاوم به خوردگي
اهميت خواص مكانيكي در انتخاب فولادهاي ريختگي مقاوم به خوردگي به كاربرد قطعات ريختگي ثابت مي شود اصل برتر براي انتخاب آلياژ معمولا مقاومت آلياژ به محيط خورنده ويژه يا محيط مورد نظري باشد. خواص مكانيكي آلياژ معمولا، ولي نه هميشه، در اين كاربردها از اهميت ثانوي برخوردار است. مقاومت به خوردگي اين مواد، با جزئيات كامل تحت عنوان " خوردگي ريختگي" در جلد 13 چاپ وام هند بلوك فلزات (Metal Hand book) بحث شده است.

استحكام و سختي:
خواص استحكام معرف دماي اتاق، سختي، مقادير ضربه چارمي براي آلياژهاي مقاوم خوردگي در جدول 4 و شكل 4 آورده شده است. اين خواص مصرف آلياژهاست تا نيازهاي ويژه خواص مكانيكي حداقل ويژه براي اين آلياژها در استانداردهاي A747 , A744, A743, A351, ASTM آورده شده است. محدوده وسيع خواص مكانيكي مي توان با استفاده از تركيبات شميايي و عمليات حرراتي محدوده هاي مختلفي از خواص مكانيكي به دست آورده است.

در انواع فولاد پ آلياژي بسته را انتخاب تركيب شيمياي و عمليات حرارتي آلياژ قابل دستيابي استحكام كششي از 131 ompa , 476 (69 تا 19oks) و نعمتي از 130 تا 400HB در ميان آلياژهاي مقاوم به خوردگي ريختگي موجود است به طور مشابه محدوده هاي وسيع در استحكام تسليم درصد ازدياد طول وچقرمگي ضربه وجود دارد. فولاد هاي اسده كروم دار ,A-15) CC-50, CB-30, CA-40) داراي مارتنزيت يا ميكرو ساختار هاي مارتنزيتي يا فريتي در شرايط كاربري (جدول 1) موجود است آلياژهاي CA-40, CA-15 كه معمولا شامل 12% كروم هستند. با استفاده از استحاله مارتنزيتي از طريق عمليات حرراتي قابل سختكاري است و بيشتر به خاطر استحكام بالاي آنها ه طور رقابتي براي مقاومت به خوردگي نسبتا كم رقابتي آنها انتخاب مي شوند. قطعات ريخته گري اين آلياژ ها تا يك دمايي حرارت داده مي شوند كه در آنجا كاملا آستنيتي است و سپس در يك سرعتي (معمولا در هوا مطابق با تركيب شيميايي قطعه سرد مي شود به طوريكه آستنيت به مارتنزيت استحاله مي يابد.

استحكام در اين شرايط كاملا بالاست براي مثال 1034 تا 1379 mpa يا 150 تا 200ks، اما داكتليته كششي و تافنس ضربه محدود مي شود. نتيجتا، قطعات ريختگي مارتنزيتي معمولا در 315 تا 650c (600 تا 1200F) $ حرارت داده مي شود. تا داكتليته و تافنس با مقداري كاهش در استحكام بازيابي (اصلاح) شود. اين عمليات ادامه مي يابد، سپس آن محدوده هاي قابل توجه خواص كششي، سختي و تافنس ضربه در انواع CA-40, CA-15 مارتنزيتي ممكن مي شود قابل دسترسي است كه اين هم بستگي به انتخاب دماي تپرينگ دارد.
از طرفي آلياژهاي CB-30 CC-50 كروم بالا، كاملا فريتي هستند كه با عمليات حرارتي قابليت سختكاري ندارد. اين آلياژها معمولا در .... مورد استفاده قرار مي گيرند.

براي اين ‌آلياژهاي معمولا شرايط آنيل مورد استفاده قرار مي گيرد و خواس متوسطي از استحكام و سختي را نشان مي دهند.
بسياري از آلياژهاي فريتي مشابه CC50, CB30 داراي تافنس محدود هستند به ويژه در دماهاي پايين.
سه آلياژ كروم نيكل CD-4MMcm, CB4cm, CA6Nm نتيجه عمليات حررارتي و خواص مكانيكي استثنايي دارند.
آلياژ CAONM با متعادل كربن تركيب شيميايي براي اينكه سختي مارتنزيتي به دست آورند.

اين آلياژ با توسعه پي در پي آلياژ CA-15 داراي تافنس بهتر و قابليت جوشكاري بهتر مي شود است. آليا‍ژهاي CD 4Mcm , CB7cm هر دو داراي مس هستند مي توانند استحكام پيدا كنند بوسيله عمليات رسوب سختي.
روي اين آ‌لياژها ابتدا عمليات حرارتي محلول انجام مي شود. سپس به سرععت كونج مي شوند در آب يا روغن تا اين رسوب تشكيل شود زيرا در سرد كردن آهنسته نمي تواند تشكل شود.

(قطعات ريخته گري شده تا يك دماي پ؟ شدن متوسط حرارت داده مي شوند) كه در اين دما رسوبات مي توانند اتفاق بيافتند در ( به قطعات ريخته گري زمان داده مي شود تا يك دماي متوسط حرارت ببيند)
شرايط كنترل شده تا اينكه استحكام خواص ديگر مورد نظر ما به دست آيد.
آلياژ CB7cm داراي زمينه ماتزينتي است در حاليكه آلياژ CD-4mcu داراي ميكروساختار دو گانه است، شامل تقريبا 40% آستنيت در زمينه فريتي.
در آلياژ CB-7 cm براي به دست آوردن عالي ترين تركيب از استحكام و مقاوتم به خوردگي مي توان از شرايط رسوب غني استفاده كرد. اما درصد آلياژ CD-4mcu به ندرت شرايط رسوب سختي كاربرد داشتند. زيرا نسبتا مقاومت كمتري به خميدگي slc دارد در اين شرايط (رسوب ؟) در مقايسه با مقاومت بالاتر در خوردگي آن در شرايط انيل محلول.
آلياژ هاي CK, CN, CH, CF, CF, CF به طور ذاتي غير قابل ؟ شدن هستند به وسيله حرارتي.

بنابراين براي ايجاد كردن بيشترين مقاومت به خوردگي ضروري است كه قطعات ريخته گري از اين گروه آلياژ ها را معرض دماي بالا براي دريافت آنيل محلول قرار دهيم.
اين عمليات شامل نگه داشتن قطعات ريخته گري شده در يك دماي كه به اندازه كافي بالا است تا هم كاربيدهاي كروم حل شوند، كه باعث خوردگي مرز دانه هستند. آنگاه سرد كردن سريع به اندازه كافي قطعات تا از لعاب مجدد كاربيد جلوگيري شده به وسيله كونچ در آب، روغن يا هوا هر چند اين عمليات مي تواند در ميان گروههاي آلياژي كم كربن (كمتري از 0.08% انجام شود، مقاطع سنگين يا حجم آلياژ با درصد كردبن زياد ممكن است در بعضي فواصل پايين تر از سطح به دليل سرعت سرد كردن پايين كاربيدها تشكيل شده باشند
سرعت ؟ زياد

هر چه عمق زياد شود سرعت
سرد كردن كم مي شود

به خاطر ساختارهايشان كه يا كاملا آستنيتي يا با ساختار دو گانه بودن رسوب كاربيدي، اين آ‌لياژها بطور كلي عالي ترين چقرگي را در دماهاي پايين نشان مي دهند.
محدوده استحكام كششي كه اين آلياژها نشان داده اند نشان mpa 669- 476 (ksi 97- 69) است.
به زودي در اين ؟ به آلياژهايي با ساختار دو تايي اشاره مي شود كه مي توان آنها را مستحكم كرد با متعادل كربن (يكنواخت كربن) تركيب كه فريت زياد مي دارد.
With duplex: به زودي در اين بخش به آلياژهايي با ساختار دو تايي اشاره مي شود كه مي توان مستحكم كرد با يكنواخت كربن وضعيت براي بيشترين level فريت (y.s) استحكام و ؟كنش آلياژ هاي Cf به ميزان 150 درصد بيش تر از آلياژ هاي كاملا آستنيني هستند.

خصوصيات خستگي:
اين خصوصيات مي توانند به عنوان يك عامل طراحي باشند در كاربرد قطعات ريخته گري شرايط كاري كه سيكل بارگزاري متفاوت است. اين مقاومت خستگي فولادهاي ضد زنگ ريخته گري شده بستگي دارد به اندازه ذرات، طراحي و فاكتورهاي محيطي بطور مثال فاكتورها مهم در طراحي شامل دماهايي كه در آن كار مي كند. فاكتورهاي مهم ماده شامل استحكام و ميكروساختار است.

آن كاملا مشخص است كه استحكام خستگي افزايش مي يابد با استحكام كشش در يك ماده، استحكام UTS كششي و استحكام خستگي هر دو افزايش مي يابند. بطور كلي با كاهش دما . تحت شرايط برابر از تنش، تمركز تنش و استحكام حاكي از ان است كه مواد آستنيتي داراي حساسيت كمتري نسبت به مواد مارتنزيتي و فريتي هستند. تغيير ساختار مي تواند عامل مهمي باشد در تغيير استحكام به خستگي.

چومگي
آلياژ هاي مقاومن به خميدگي كاملا آستنيتي و آلياژ هاي مقاوم به خوردگي با ساختار دو گاه (دو تايي) بيشترين چقرگي را نشان مي دهد. نمودار شماره 4 بيانگر ميزان چقرگي به دست آمد در مراحل مختلف آزمايش ضربه است.

تاثيرات پير سختي:
فولادهاي پر آلياژ مقاوم به خوردگي ريخته گري شده بطور گسترده مورد استفاده هستند در دماهاي متوسط بالا تا 650 درجه سانتگراد يا 1200 درجه فارنهايت خصوصيات افزايش دما مهم هستند در انتخاب استاندارد براي اين كاربردهايشان همچنين خصوصيات دماي اتاق بعد از كاركرد در دماهاي بالا هستند زيرا در معرض اين دماها بودن ممكن است تاثيرات پير سختي داشته باشد.

بطو مثال آلياژ هاي BA-15, CE30A, CF-8M, CF-8C ريخته گري امروز مورد استفاد هستند از شارهاي بالا و محيط هاي اسيد سولفوريك با دماهايي تا 540 درجه سانتي گراد يا 1000 درجه فارنهايت در صنايع پيتوشيمي موارد ديگر استفاده آنها در صنايع توليد نيرو در دماهايي تا 565 درجه سانتي گراد يا 1050 درجه فارنهايت است.
خصوصيات پير سختي در دماي اتاق ممكن است از پير سختي كه با قرار گرفتن در دماي بالا و عمليات حرارتي ايجاد مي شود عمليات طبيعي ؟ باشد.
خصوصيات دماي اتاق در شرايط قبلي كه هست بعد از قرار گرفتن در معرض دماهاي بالا متفاوت باشد از شرايط عملكرد آن در حركت زيرا ميكروساختار ممكن است تغيير كند با قرار گرفتن در دما ميكروساختار آلياژ هاي آهن نيكل كروم تغيير مي كند. و ممكن شامل شكل هايي از كاربيد و همچنين فازهاي همچون 1,X,6 باشد. اندازه و وسعت اين فازها بستگي دارد به كيفيت تركيب و زمان افزايش دما.

آلياژهاي مارتنريت CA-6NM, CA-15 هستند در معرض تغيير كمتري هستند در خواص مكانيكي و مقاومت SCC در محيط هاي نمكي و اسيد آلي قرار گرفتن دز مدت زمان 3000 ساعت در دمايي بالاتر از 565 درجه سانتي گراد يا so 10 درجه فارنهايت در فولاد نيكل كرم نوع CF تنها تغييرات ناچيزي در مقدار فرميت در خلال 1000 ساعت در معرض دماي 400 درجه سانتي گراد و يا 750 درجه فارنهايت و يا در حين 3000 ساعت در برابر هاي CO 4 درجه سانتي گراد 800 درجه فارنهايت قرار گرفتن اتفاق مي افتد.
با اين حال در اين دما رسوب كاربيد اتفاق مي افتد و كاهش محسوس انرژي شاربي گزارش شده است.

اين تاثيرات براي فولاد مقاوم به خوردگي ريخته گري شده CF-8 در نمودارهاي 5 و 6 بيان شده است درما زيادتر شده است در بالاتر از 425 درجه سانتي گراد يا 800 درجه فارنهايت تغيير در ميكروساختار آلياژهاي نيكل كرم و داراي موليبدن با سرعت كمتري روي مي دهد در 650 درجه سانتي گراد (1200 f) كاربيد ها و فاز عامل شكنندگي دوباره با مصرف فريت تشكيل مي شوند. (نموار 7).
در شرايط زير گفته شده) چكش خواري كشش و انرژي ضربه آزمايش ؟ كاهش پيدا كردن هستند. (كم خواهند شد) تغييرات دانستيته و انقباض حاصله به عنوان نتايج قرار گرفتن در معرض اين هاي بالا گزارش شده اند.
ويژگي هاي آلياژ هاي مقاوم به حرارت – افزايش ها در خواص كششي

آزمايش افزايش دما ؟ نهان كوتاه كه در آزمايش تست نيروي فشاري كششي استاندارد و حرارت دادن در دماي يكنواخت و تعيين شده و آنگاه تغيير فرم شكست در يك سرعت استاندارد، indentifics تنش به واسطه بار بيش از حد در مدت زمان كوتاه كه باعث شكست در باگزاري تك محوري خواهد شد.
اين طرز رفتار كه ارزشيابي مي شود با استحكام كششي و تغيير چكش خواري با افزايش دما نشان داده شده در نمودار 8 براي آلياژ HP-sow.
خواص كششي بيان شده در دماهاي بين 1095 تا 650 در جدول براي چندين گروه از فولاتد آلياژي مقاوم حررات نشان داده شده است.