فولاد ماراژینگ
آنچه در این مطلب میخوانید:
فولاد ماراژینگ چگونه ساخته می شود
فولاد ماراژینگ یک آلیاژ بسیار کم کربن و غنی از نیکل است که بیشتر به دلیل ریزساختار انعطاف پذیر و محکم خود شناخته شده است.
اصطلاح ماراژینگ از “مار”، محلول تقویت کننده آن – مارتنزیت، و “پیری”، عملیات حرارتی – سخت شدن سن تشکیل شده است که به تولید ریزساختار قوی و در عین حال انعطاف پذیر آن کمک می کند.
از آنجایی که فولاد ماراژینگ یک آلیاژ قوی و چکش خوار است، برای فرآیندهای مختلف تولید مفید است.
قبل از کهنه شدن (عملیات حرارتی)، فولاد ماراژینگ را می توان بدون ترک خوردگی نورد سرد، سخت شده یا نیترید کرد.
در حال حاضر، دو راه برای ساخت فولاد ماراژینگ وجود دارد: از طریق روشهای معمولی و تکنیکهای ساخت افزودنی.
روش مرسوم
روش مرسوم شامل یک فرآیند “پیری” است که هر دو چرخه نورد سرد و عملیات حرارتی را ترکیب می کند تا ساختار داخلی دانه ای فولاد را به یک ماده بادوام تر، سخت تر و یکنواخت تر تبدیل کند.
روش مرسوم شامل مراحل زیر است:
- فولاد در حدود 850 درجه سانتیگراد گرم می شود (آستنیته).
- فولاد گرم شده توسط هوا خنک می شود تا یک ریزساختار مارتنزیتی (محلول جامد) تشکیل شود.
این فرآیند خنکسازی ممکن است از آب و روغن برای خنک کردن سریع فولاد استفاده کند.
- برای محصولات نهایی و اجزای خاص، فولاد ماراژینگ ممکن است نیاز به فرآیند پیری بیشتری داشته باشد که شامل چندین ساعت عملیات حرارتی در دمای 480-500 درجه سانتیگراد (896-932 درجه فارنهایت) است.
گرمایش اضافی به شکل گیری پراکندگی ریزتر از رسوبات در داخل مارتنزیت کمک می کند و ریزساختار آن را حتی قوی تر می کند.
در حالی که فرآیند مرسوم ایجاد فولاد ماراژینگ ممکن است بسته به کاربرد مورد نظر آن کمی متفاوت باشد، اجزای اصلی این روش همیشه شامل چرخههای سرمایش و گرمایش است. آنها فولاد را به اندازه کافی قوی می کنند تا شرایط و محیط های سخت را تحمل کند و در عین حال به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد تا برای کاربردهای مختلف تولیدی تغییر شکل داده و قالب گیری شود.
تولید افزودنی
از آنجایی که فولاد ماراژینگ ساختاری کم کربن و نیکل بالا دارد، قابل جوش است و بنابراین کاندیدای مناسبی برای تکنیک های تولید افزودنی است.
ذوب لیزری انتخابی (SLM) یکی از این روشها است که میتواند برای تشکیل فولاد ماراژینگ استفاده شود.
هنگامی که تولید مواد افزودنی SLM فولاد ماراژینگ را تولید می کند، ذوب لیزری و عملیات حرارتی مختلف برای ایجاد انواع تغییرات آلیاژی با ریزساختارهای مختلف، ویژگی های بارش و خواص تنش پسماند برای برآورده کردن نیازهای کاربردهای خاص صنعت ترکیب می شوند.
در نهایت، ترکیبی از ذوب لیزر و عملیات حرارتی، یک ریزساختار قوی ایجاد میکند که تنشهای پسماند را کاهش میدهد و تغییرات مکانیکی را که در تضاد مستقیم با کاربرد مورد نظر هستند، حذف میکند.
فولاد ماراژینگ خواص و ویژگی های منحصر به فرد
برخی از مواد قوی و سخت هستند.
برخی دیگر شکل پذیر و قابل اجرا هستند.
با این حال، تعداد کمی هر دو هستند – فولاد ماراژینگ استثنا است.
برخلاف سایر فولادها، فولاد ماراژینگ حاوی ترکیبات قوی نیست، بنابراین انعطاف پذیر باقی می ماند و کار با آن آسان است. علیرغم ماهیت انعطاف پذیر آن، می تواند به اندازه کافی قوی بماند تا در انواع محیط های خاص صنعت و فرآیندهای تولیدی استفاده شود که فقط قوی ترین فولادها می توانند تحمل کنند.
به دلیل ترکیبی از ریزساختار سخت و طولانی مدت و چکش خواری می توانید از فولاد ماراژینگ در هر دو فرآیند مهندسی مکانیک و تولید با موفقیت استفاده کنید.
برخی از ویژگی ها، خواص و ویژگی های متمایز این آلیاژ به شرح زیر است:
خواص مکانیکی
- قدرت بازده بالا
- قدرت خستگی بالا
- استحکام کششی بالا
- استحکام ضربه بالا
- مقاومت فشاری بالا
- سخت و بادوام
چکش خواری/کارپذیری
- مقاومت بالا در برابر انتشار ترک (ترک خوردن)
- جوش پذیری خوب (بدون نیاز به پیش گرم یا پس گرم کردن)
- به راحتی شکل می گیرد (در دماهای سرد، گرم و گرم بدون نیاز به بازپخت فرآیندی شکل می گیرد)
- پولیش پذیری بالا
ویژگی های عملیات حرارتی
- گرمایش با دمای پایین مورد نیاز (شما می توانید از عملیات حرارتی پیری استفاده کنید)
- انقباض قابل پیش بینی و یکنواخت (در طول فرآیند گرمایش به همان اندازه باقی می ماند)
- حداقل اعوجاج (در طول فرآیند بهبودی شکل می گیرد)
- می تواند بدون خاموش کردن سخت شود (شما می توانید از سخت شدن بارش استفاده کنید)
- کربوریزاسیون و کربن زدایی مورد نیاز نیست (هیچ کربنی در طول عملیات حرارتی اضافه نمی شود)
مزایای برنامه
- بررسی حداقل حرارت (ضریب انبساط کم)
- تعمیر جوش پذیری خوب
- می توان دوباره کار کرد یا عقب نشینی کرد (عمر ابزار ثانویه)
- مقاومت در برابر خوردگی و سوراخ شدن عالی (بهتر از فولاد ابزار استاندارد)
- عمر ابزار طولانی تر (خواص مکانیکی برجسته)
ویژگی ها، خواص و کاربردهای فوق فولاد ماراژینگ ، آن را در میان سازندگان قطعات فلزی که به دنبال فولادی با مقاومت بالا هستند، محبوب کرده است که می توانند به قطعات قابل کار و اتصال تبدیل شوند.
درجات مختلف فولاد ماراژینگ
فقط یک شکل از فولاد ماراژینگ وجود ندارد، بلکه گریدهای مختلفی بر اساس ترکیبات آلیاژی، خواص و استحکام کششی آنها طبقه بندی می شوند.
بسته به فرآیند تولید و کاربردهایی که نیاز دارید، میتوانید ترکیبهای مختلف آلیاژ فولاد را انتخاب کنید.
اکثر فولادهای ماراژینگ دارای مجموعه ای از آلیاژهای مختلف مانند کبالت، مولیبدن و تیتانیوم هستند اما همیشه حدود 15 تا 25 درصد نیکل را در ترکیب خود دارند.
گریدهای مختلف این فولاد با استفاده از عبارت “ماراژینگ” نامگذاری می شوند و به دنبال آن عددی وجود دارد که درصد ترکیبات آلیاژی موجود در آن را طبقه بندی می کند.
گریدهای فولاد ماراژینگ تجاری از 200 به 350 می رسد.
در زیر لیستی از محبوب ترین گریدهای فولاد ماراژینگ تجاری به همراه توضیح مختصری در مورد هر کدام آورده شده است.
فولاد ماراژینگ 200
این گرید خاص که به دلیل استحکام کششی نرمتر و سبکتر خود شناخته میشود، حاوی مولیبدن کمتری نسبت به سایر گریدهای این فولاد است، اما همچنان ترکیب نیکل 18 درصدی را حفظ میکند.
فولاد ماراژینگ 200 معمولاً به دو صورت آنیل شده و قدیمی موجود است.
از آنجایی که این گرید نرمتر و انعطافپذیرتر از سایر انواع فولاد ماراژینگ است، میتوان آن را به راحتی ماشینکاری و شکل داد. با این حال، نباید “نرم بودن” آن را با ضعف اشتباه بگیرید، زیرا وقتی سخت می شود، کاملاً سخت می شود – به اندازه کافی سخت است که از اکثر برنامه های ابزار مورد نیاز تولید کنندگان پشتیبانی کند.
فولاد ماراژینگ 250
مانند فولاد ماراژینگ 200، فولاد ماراژینگ 250 حاوی 18 درصد نیکل است و حتی بیشتر با کبالت تقویت می شود.
عامل متمایز کننده این فولاد 250 از بقیه گریدها سطح بسیار بالایی از استحکام و سختی است که به آن اجازه می دهد ساختار خود را در محیط های شدید – محیط هایی که تغییر می دهند یا آسیب قابل توجهی به فولادهای دیگر وارد می کنند – حفظ کند.
از آنجایی که فولاد ماراژینگ 250 میتواند در محیطهای با دمای بالا مقاومت کند، ماده بسیار مفیدی برای استفاده در موتورهای هواپیما، تجهیزات فرود و برخاست، موشکها و جعبههای موتور است.
در حالی که این فولاد 250 سخت و قوی است، هنوز درجه بالایی از کارایی را حفظ می کند، که به آن انعطاف کافی برای تغییر شکل و تبدیل به قطعات متحرک و ابزار می دهد.
فولاد ماراژینگ 300
فولاد ماراژینگ 300 که بیشتر از نیکل و آهن تشکیل شده است، همان استحکام و چقرمگی را مانند سایر گریدها نشان می دهد. با این حال، ویژگی متمایز آن این است که مقاومت قوی در برابر انتشار ترک از خود نشان می دهد (یعنی به راحتی ترک نمی خورد).
ماراژینگ 300 بیشتر در محیطها و کاربردهایی که مقاومت در برابر شکستگی و ترکخوردگی لازم است استفاده میشود و باید تغییرات ابعاد ساختاری را به حداقل برسانید.
به دلیل ماهیت مقاوم در برابر ترک، با موفقیت زیادی در صنایع هواپیماسازی و هوافضا استفاده می شود و همچنین می توان از آن در تولید قطعات موتورهای اتومبیل های مسابقه ای استفاده کرد .
فولاد ماراژینگ 350
فولاد ماراژینگ 350 حاوی درصد بیشتری از تیتانیوم و کبالت نسبت به سایر گریدهای فولاد ماراژینگ است. چگالی بالای این دو عنصر به این درجه توانایی مقاومت در برابر تغییرات ناگهانی و شدید هم در سرعت و هم در دما را می دهد.
استحکام و توانایی آن در تحمل شرایط سخت باعث شده است که ماراژینگ 350 به یک ماده ایده آل برای تولید جعبه های موتور موشک، مهمات شرکت های دفاعی و تجهیزات برخاستن و فرود هواپیما تبدیل شود.
در حالی که اکثر شرکتهایی که از maraging 350 استفاده میکنند در صنایع هوافضا، طراحی هواپیما، و صنایع دفاعی هستند، شما همچنین میتوانید از آن برای کاربردهای تجاریتر و کمتر شدید مانند شفتینگ با کارایی بالا و ریختهگری قالب استفاده کنید.
فولاد ماراژینگ مزایا و معایب
استحکام، دوام و چکش خواری فولاد ماراژینگ می تواند مزایای زیادی را به شما ارائه دهد. با این حال، هنگام کار با این ماده، معایبی نیز وجود دارد.
ابتدا بیایید نگاهی به مزایا بیندازیم.
مزایا
این فولاد با اجزای الکترومغناطیسی فوق العاده خوب کار می کند، زیرا به مواد فوق العاده مقاوم و پایداری ابعادی عالی نیاز دارند.
این بدان معنی است که خواص آن به اندازه کافی پویا است که در ظرفیت های صنعتی که به قطعات اتصالی و الکتریکی نیاز دارند استفاده شود.
از دیگر مزایای فولاد ماراژینگ می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت در برابر خستگی به دلیل استحکام بالا و استحکام کششی بالا.
- به راحتی ساخته می شود، به این معنی که می توان آن را به قطعات و ابزارهای مفید (مانند چرخ دنده ها و سنبه ها) شکل داد.
- می تواند جوش را بپذیرد تا بتوان آن را جوش و اتصال داد.
- فرآیند پیری برای فولاد ماراژینگ نیازمند محیطی با تکنولوژی پایین است که فرآیند گرمایش را هم آسان و هم مقرون به صرفه می کند.
- عملیات حرارتی ساده حداقل اعوجاج ریزساختار آن را امکان پذیر میسازد – ساختار در دماهای خفیف گرم پایدار میماند.
- مقاومت برتر در برابر انتشار ترک – چقرمگی شکست آن بسیار بالاتر از فولاد خنک شده و مقاوم با استحکام مشابه است.
- محتوای کربن کم از مشکلات کربن زدایی مانند خوردگی جلوگیری می کند.
ماشین کاری، پلاستیک، استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر ترک، فولاد ماراژینگ، آن را به یک فلز ایده آل برای استفاده در انواع فرآیندهای تولید و کاربردهای خاص صنعت تبدیل کرده است.
معایب
سه ضرر اصلی برای کار با فولاد ماراژینگ وجود دارد: قیمت، عرضه و حساسیت به نیکل.
قیمت گذاری
آلیاژهای موجود در فولاد ماراژینگ معمولاً بسیار گران هستند، به ویژه نیکل و کبالت.
قیمت نیکل حدود 7.7 دلار در هر 100 گرم و کبالت تقریباً 21 دلار در هر 100 گرم است.
علاوه بر این، این دو عنصر فلزی دو ترکیب بالاترین در فولاد ماراژینگ، نیکل (17-19٪) و کبالت (8-12٪) هستند. بنابراین دارای برچسب قیمت بسیار بالاتری نسبت به سایر فلزاتی است که این دو عنصر را ندارند.
در حالی که فولاد ماراژینگ به دلایل زیادی مفید و سودمند است، باید بدانید که این مزایا با قیمتی همراه هستند.
عرضه کنید
شرکتهای فلزی کوچکتر معمولاً فولاد ماراژینگ را حمل نمیکنند، زیرا برای مصرفکنندگان بزرگتری که با برنامههای مختلف نظامی و فضایی کار میکنند، محفوظ است.
اگر به دنبال خرید فولاد ماراژینگ هستید، ممکن است مجبور شوید از طریق توزیع کنندگانی که در صنایع هوانوردی و هوافضا کار می کنند، مراجعه کنید.
حتی اگر بتوانید این توزیعکنندگان را بیابید و با آنها تماس بگیرید، ممکن است در به دست آوردن مقدار مورد نیاز شما کمکی نکنند، مگر اینکه سفارش قابل توجهی داشته باشید.
آلرژی به نیکل (تحریک پوست)
برخی از افراد واکنشهای پوستی شدیدی از نیکل دریافت میکنند، بنابراین بسته به آنچه که میخواهید از آن استفاده کنید، فولاد ماراژینگ ممکن است برای استفاده در کاربرد خاص یا محصول نهایی شما مناسب نباشد.
برنامه های کاربردی فولاد ماراژینگ
خواص منحصر به فرد فولاد ماراژینگ آن را به ویژه برای ایجاد و شکل دادن محصولات مختلف در چندین صنعت بزرگ مفید ساخته است.
در زیر چند نمونه از صنایعی که از فولادهای ماراژینگ برای تولید محصولات متنوع استفاده می کنند همراه با توضیح مختصری در مورد اینکه چرا آن را نسبت به سایر انواع فولادها و فلزات انتخاب می کنند، آورده شده است.
هوافضا
از آنجایی که فولاد ماراژینگ دارای سطح مقاومت کششی فوق العاده بالا و شکل پذیری خوب است، در بسیاری از کاربردهای هوافضا استفاده می شود.
این اپلیکیشن ها شامل موارد زیر می باشد:
- اتصالات بال
- ابزارهای هوافضای بادوام
- قطعات اتصال قابل اعتماد
- قطعات ماشین آلات با عمر طولانی
کاربردهای هوافضا مانند موشکها و موشکها از فولاد ماراژینگ استفاده میکنند زیرا میتوان آن را در ابعاد آیرودینامیکی مختلفی شکل داد و تحت فشار ثابت و دماهای گرم قوی باقی میماند.
موشک ها و راکت ها به نسبت وزن خاصی به نیروی محرکه نیاز دارند. بنابراین، سازندگان هوافضا می توانند از فولاد ماراژینگ به شکل ورقه های نازک استفاده کنند که می تواند استحکام خود را در دمای حدود 400 درجه سانتیگراد (752 درجه فارنهایت) حفظ کند.
فولاد ماراژینگ همچنین با موفقیت زیادی در بسیاری از کاربردهای هواپیما مانند ارابه های فرود، جعبه های موتور موشک و کالسکه هلیکوپتر استفاده می شود که همگی برای حفظ یکپارچگی ساختاری به موادی با استحکام نسبت به وزن بالا نیاز دارند.
سطوح منحصر به فرد فولاد ماراژینگ با استحکام فوق العاده بالا و چقرمگی آن را برای سازه های هواپیما که به ویژگی های ایمنی حیاتی نیاز دارند مناسب می کند.
دفاع
از آنجایی که آلیاژهای موجود در فولاد ماراژینگ در دماهای ناگهانی و بالا پایدار می مانند، سازندگان دفاعی از آنها برای چندین کاربرد استفاده می کنند.
این اپلیکیشن ها شامل موارد زیر می باشد:
- موشک
- موشک ها
- پین های شلیک
کاربردهای فوق تمایل به چرخه از دمای گرم به سرد بسیار سریع دارند. بنابراین از یک ماده پایدار که تحت فشار شکسته نمی شود، مانند فولاد ماراژینگ، باید برای تشکیل قطعات کار آنها استفاده شود.
در حالی که فولاد ماراژینگ در ابتدا برای پیمانکاران دفاعی خصوصی ایجاد و مورد استفاده قرار گرفت، به دلیل خواص پایدار و شکل پذیر و ساختار قوی و سخت آن در بخش های اقتصادی غیرنظامی محبوبیت بیشتری پیدا کرد.
ماشین آلات (ابزار)
ماشینها معمولاً در دماهای بسیار بالا کار میکنند و باید از موادی ساخته شوند که بتوانند در محیطهای گرم مقاومت کنند.
از آنجایی که فولاد ماراژینگ می تواند خواص و ساختار خود را در دماهای کمی بالا حفظ کند، می توانید از آن برای تولید ماشین آلات مختلف استفاده کنید .
نمونه هایی از ماشین هایی که از فولاد ماراژینگ استفاده می کنند به شرح زیر است:
- میل لنگ موتور
- چرخ دنده ها
- جعبه دنده
- واحدهای سانتریفیوژ گاز
- اجزای خط مونتاژ
- می میرد
وقتی صحبت از ماشینآلات میشود، فولاد ماراژینگ به دلیل قابلیت ماشینکاری ترکیبی و تحمل آسیب بالا، انتخاب بهتری نسبت به سایر فولادهای با مقاومت بالا است.
ورزش و تفریح
مقاومت فولاد ماراژینگ در برابر شکستگی دلیل اصلی استفاده از آن در بسیاری از تجهیزات ورزشی است.
تمایل فولاد ماراژینگ به شکستگی و شکستن 10 برابر کمتر از فولاد کربنی است.
در دنیای شمشیربازی، تیغه هایی که با فولاد ماراژینگ تشکیل شده اند، باعث شکستگی کمتر تیغه ها در طول مسابقات شده و تعداد آسیب ها و تصادفات متحمل شده توسط رقبا را کاهش داده اند.
فولاد ماراژینگ همچنین در سایر تجهیزات ورزشی مانند قاب دوچرخه و سر چوب گلف به دلیل ماهیت مقاوم در برابر ترک و تمایل به جلوگیری از صدمات ناشی از خرابی استفاده می شود.
مراقبت های بهداشتی
صنعت مراقبت های بهداشتی از فولاد ماراژینگ در کاربردهای مختلف استفاده می کند.
برخی از این اپلیکیشن ها به شرح زیر است:
- ابزارهای بازرسی بصری
- تجهیزات اضطراری
- اجزای جراحی
- سرنگ هایپودرمیک
چنین تجهیزات مراقبت های بهداشتی نیاز به استفاده مداوم در شرایط اضطراری بحرانی دارند و بنابراین از مواد بادوام و بادوام مانند فولاد ماراژینگ ساخته می شوند تا اساس ساختار آن را تشکیل دهند.
با این حال، وقتی صحبت از ماراژینگ فولاد و تجهیزات پزشکی می شود، باید به دو نکته توجه کنید:
اولا، تجهیزات مراقبت های بهداشتی ساخته شده از فولاد ماراژینگ ممکن است برای برخی از افرادی که به نیکل حساس هستند مناسب نباشد (که قبلا در بالا بحث شد).
ثانیاً، فولاد ماراژینگ به طور مرتب برای تیغه های چاقوی جراحی استفاده نمی شود زیرا کمبود کربن آن مانع از نگه داشتن لبه برش درست می شود.
هنر و سرگرمی
در حالی که هنوز فراگیر نشده است، فولاد ماراژینگ در آلات موسیقی برای ارائه خروجی بیشتر و پاسخ بهتر استفاده شده است.
ارنی بال، یک تولید کننده سیم ساز آمریکایی، از فولاد ماراژینگ برای ساخت یک سیم گیتار الکتریک استفاده کرد که به گفته او پاسخ صدایی افزایش یافته و خروجی بیشتری ارائه کرد.
در حالی که این تنها موردی است که ما در حال حاضر از جایی که از فولاد ماراژینگ در آلات موسیقی برای تقویت صدا استفاده شده است آگاه هستیم، ما انتظار داریم در آینده نمونه های بیشتری از آلات موسیقی مختلف و کاربردهای آنها وجود داشته باشد.
کلام آخر
آنچه که فولاد ماراژینگ را از سایر فولادها متمایز می کند این است که استحکام خود را از ترکیبات کربنی بدست نمی آورد، بلکه از رسوب (ته نشین شدن) سایر ترکیبات بین فلزی مانند نیکل، کبالت، تیتانیوم و مولیبدن به دست می آید.
مطالب ارائه شده در مقاله روندهای بازار و چشم انداز آینده صنعت فولاد و پیچ و بولت سفارشی است و فقط برای اهداف اطلاعات عمومی است.شرکت آرمان گستر اقتدار ضمانت یک خرید مطمئن را به شما می دهد و مرجع تخصصی خرید و فروش آهن آلات و کلیه مقاطع فولادی است که شما در جهت ثبت درخواست میتوانید با واحد مشاوره و فروش شرکت آرمان گستر اقتدار (آهن آرمان) در ارتباط باشید.
در حالی که مطمئن شدیم اطلاعات دقیق و قابل اعتمادی ارائه می دهیم، اما خوانندگان باید با یک متخصص واجد شرایط یا وکیل برای هر گونه نگرانی و سؤال خاص درباره پیچ و بولت سفارشی مشورت کنند.برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع آهن آلات و فولاد و موضوعات مرتبط دیگر مقالات ما را مطالعه فرمایید.
شما میتوانید برای مشاوره خرید آهن آلات و مقاطع فولادی ، برای پروژه های خود و دریافت قیمت روز با شماره 02158336،شرکت آرمان گستر اقتدار( آهن آرمان) تماس بگیرید تا کارشناسان ما، پاسخگوی سوالات شما باشند.
