برای مشاهده ی محصولات دیگر روی گزینه های زیر کلیک کنید:

ورق استیل       لوله استیل           پروفیل استیل        میلگرد استیل        اتصالات استیل       رول استیل        تسمه استیل

 

ورق استیل:      304مات       304براق      304خشدار      430مات     430براق     430خشدار      316        321         420          410         409        309        310   

310s        309s        آجدار          شانه تخم مرغی          پانچ

 

 

      درخواست خرید و پیش فاکتور

تماس مستقیم02166395386       همراه09226639031

---

فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی AISI 431: ترکیب، خواص، کاربردها و نکات عملی

فولاد AISI 431 یکی از اعضای مهم و پرکاربرد خانواده فولادهای زنگ‌نزن مارتنزیتی است که به‌دلیل ترکیب منحصربه‌فردش، تعادل چشمگیری بین استحکام بالا، مقاومت به خوردگی نسبتاً خوب (به‌ویژه در برابر محیط‌های حاوی کلرید)، چقرمگی و قابلیت ماشین‌کاری ارائه می‌دهد. این فولاد پاسخی مهندسی به نیازهایی است که فولادهای مارتنزیتی معمولی مانند 420 استحکام کافی ندارند و فولادهای آستنیتی مانند 316 چقرمگی و استحکام مورد نظر را تأمین نمی‌کنند.

۱. ترکیب شیمیایی و ریزساختار

کلید عملکرد ممتاز AISI 431 در ترکیب شیمیایی دقیق آن نهفته است که مطابق استاندارد AISI به شرح زیر است:

• کربن (C): 0.12-0.20% – کربن متوسط برای ایجاد استحکام و سخت‌پذیری از طریق تشکیل مارتنزیت پس از خنک‌کاری سریع (آب‌دهی).

• کروم (Cr): 15-17% – عنصر اصلی برای مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون. کروم با تشکیل یک لایه اکسید محافظ و نازک (لایه پسیو) بر روی سطح، خاصیت “زنگ‌نزن” بودن را ایجاد می‌کند.

• نیکل (Ni): 1.5-2.5% – وجود نیکل، حتی به میزان کم، نقشی حیاتی در این فولاد ایفا می‌کند. نیکل پایداری آستنیت را افزایش داده و به بهبود چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه کمک شایانی می‌کند. همچنین حضور نیکل کمی مقاومت به خوردگی را نیز ارتقا می‌دهد.

• سیلیسیم (Si)، منگنز (Mn)، مولیبدن (Mo): مقادیر جزئی (معمولاً Si و Mn تا ۱٪، Mo ممکن است تا ۰.۵٪ در برخی گریدها باشد) برای بهبود قابلیت ریخته‌گری، استحکام و کمی مقاومت به خوردگی حفره‌ای.

این ترکیب منجر به ساختاری مارتنزیتی با مقادیر کمی آستنیت باقیمانده پس از عملیات حرارتی می‌شود. ریزساختار نهایی بستگی به دقیقاً نوع عملیات حرارتی انجام‌شده دارد.

۲. خواص مکانیکی و عملیات حرارتی

AISI 431 یک فولاد سخت‌شونده با عملیات حرارتی است و خواص نهایی آن کاملاً به این فرآیند وابسته است.

• آنیل (Annealing): قطعات معمولاً در شرایط آنیال شده (ساختاری نرم‌تر با استحکام پایین‌تر) برای ماشین‌کاری تحویل می‌شوند. سختی در این حالت حدود HB 250 است.

• سخت‌کاری (Hardening): قطعه تا دمای حدود ۱۰۰۰-۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده شده و سپس در روغن یا هوا سریع‌سرد (کوئنچ) می‌شود. در این مرحله ساختار به مارتنزیت سخت تبدیل می‌شود. سختی پس از سخت‌کاری می‌تواند به HRC 40-45 برسد.

• بازپخت (Tempering): این مرحله ضروری است تا تردی ناشی از مارتنزیت تازه تشکیل‌شده کاهش یابد و چقرمگی و استحکام ضربه بهبود یابد. دمای بازپخت معمولاً بین ۵۵۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد انتخاب می‌شود. با انتخاب دمای بازپخت، می‌توان به تعادل دلخواه بین سختی و چقرمگی دست یافت:

  • بازپخت در دمای پایین‌تر (مثلاً ۳۰۰-۴۰۰°C): سختی بالا (تا HRC 45)، اما چقرمگی کمتر.

  • بازپخت در دمای بالا (مثلاً ۶۰۰-۶۵۰°C): سختی متوسط (حدود HRC 30-35) و چقرمگی بسیار عالی و مقاومت به ضربه بالا.

خواص نهایی متعارف پس از عملیات حرارتی مناسب:

• استحکام تسلیم (Yield Strength): ۷۵۰-۱۱۰۰ MPa

• استحکام کششی نهایی (Tensile Strength): ۱۰۰۰-۱۳۰۰ MPa

• ازدیاد طول (Elongation): ۱۰-۲۰٪ (بسته به دمای بازپخت)

• سختی: HRC 28-45 (قابل تنظیم)

۳. مقاومت به خوردگی

مقاومت به خوردگی AISI 431 به مراتب بهتر از فولادهای مارتنزیتی کم‌کروم (مانند ۴۱۰ و ۴۲۰) و در برخی محیط‌ها قابل مقایسه با فولادهای آستنیتی سری ۳۰۴ است، اما به پای ۳۱۶ نمی‌رسد.

• مقاومت بسیار خوب در برابر آب دریا، اتمسفر دریایی، و برخی محیط‌های حاوی یون کلرید (به دلیل کروم نسبتاً بالا و وجود مولیبدن در برخی گریدها).

• مقاومت مناسب در برابر اسیدهای اکسیدکننده ضعیف، محلول‌های قلیایی و بسیاری از محیط‌های صنعتی.

• نکته ضعف: مانند بسیاری از فولادهای زنگ‌نزن، در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی در محیط‌های بسیار خورنده حاوی کلرید آسیب‌پذیر است. همچنین نسبت به ترک‌خوردگی تنشی در محیط‌های خاص حساس است.

۴. کاربردهای اصلی

این تعادل خواص، AISI 431 را به انتخابی ایده‌آل برای قطعات تحت تنش بالا در محیط‌های خورنده تبدیل کرده است:

• صنایع دریایی و فراساحلی: محور پروانه‌ها، شفت‌ها، شیرآلات، اتصالات در تماس با آب دریا.

• صنایع شیمیایی و پتروشیمی: شیرآلات، پمپ‌ها، محور همزن‌ها در محیط‌های با خوردگی متوسط.

• هوانوردی و هوافضا: قطعات سازه‌ای، بست‌ها، اجزای سیستم‌های هیدرولیک.

• تجهیزات غذایی و دارویی: در مواردی که نیاز به استحکام بالا و مقاومت به شستشو با مواد ضدعفونی‌کننده است.

• قطعات ماشین‌آلات: شفت‌ها، بادامک‌ها، قطعات پمپ‌های فشار قوی.

۵. نکات کلیدی در فرآوری و جوشکاری

• ماشین‌کاری: در حالت آنیال شده به خوبی ماشین‌کاری می‌شود. پس از عملیات حرارتی و افزایش سختی، ماشین‌کاری آن دشوارتر است و可能需要 استفاده از ابزارهای کاربیدی.

• جوشکاری: جوشکاری AISI 431 به دلیل ماهیت مارتنزیتی و تمایل به ترک‌خوردگی سرد، چالش‌برانگیز است. ضروری است که قطعه پیش‌گرم شود (حدود ۲۰۰-۳۰۰°C) و بلافاصله پس از جوشکاری تحت عملیات حرارتی تنش‌زدایی یا بازپخت کامل قرار گیرد تا از تردی ناحیه متأثر از حرارت (HAZ) جلوگیری شود. استفاده از الکترودهای با ترکیب مشابه یا پرکننده‌های آستنیتی (مانند ۳۰۹) برای بهبود چقرمگی درز جوش رایج است.

۶. جمع‌بندی

فولاد AISI 431 یک ماده مهندسی‌شده و همه‌کاره است که شکاف بین استحکام فوق‌العاده فولادهای کربنی و مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی را پر می‌کند. انتخاب دقیق پارامترهای عملیات حرارتی، کلید دستیابی به سطوح بهینه از سختی، استحکام و چقرمگی برای هر کاربرد خاص است. با در نظر گرفتن محدودیت‌های آن در جوشکاری و محیط‌های خورنده بسیار شدید، این فولاد می‌تواند عملکردی بادوام و مقرون‌به‌صرفه در طیف وسیعی از صنایع پیشرفته ارائه دهد.