با بیش از ربع قرن تجربه در زمینه ارائه انواع محصولات استنلس استیل

قیمت ورق استیل؛ فروش انواع ورق استیل صنعتی و ورق استنلس استیل در آلیاژ و ضخامت های مختلف. با حرفه‌ای‌ها خرید کنید تلفن: 35089-021

مقدمه در خصوص عملیات حرارتی ورق استیل

انجام عملیات پیش گرم قبل از جوشکاری و یا انواع عملیات حرارتی حین و بعد از ساخت بر روی ورق استیل ممکن است به دلایل زیر لازم و ضروری باشد:

1-کاهش یا حذف احتمال تغییر فاز، تنش و تردی در فلز پایه، فلز جوش، منطقه حرارت دیده جوش (HAZ) که ممکن است باعث تضعیف قطعه گردند.
2-کاهش یا حذف تنش های به وجود آمده حین شکل دادن.
3-به دست آوردن حداکثر چکش خواری و حداقل و یا بهینه خاصیت سختی.
4-به دست آوردن خواص مکانیکی مورد نیاز در انواعی که قابل عملیات حرارتی می باشند.
5-جهت از بین بردن ضعف خوردگی ناشی از ترکیب کروم با کربن در مرز دانه ها یا همان پدیده حساسیت.
6-از بین بردن ضعف خوردگی ناشی از پدیده جدایش خصوصاً در مورد قطعات ریختگی.
7-حذف یا کاهش تنش های باقیمانده، جهت کار در محیط هایی که خوردگی تحت تنش در آن ها ممکن است رخ دهد.
8-تغییر در نفوذپذیری مغناطیسی

تمامی موارد بالا بر روی همه انواع ورق استیل قابل تطابق و انجام نبوده و از طرف دیگر نیز هر یک از آلیاژ های یک گروه خاص نیز ممکن است عملیات حرارتی مورد نیاز و خاص خود را داشته باشند.
مثلاً عملیات حرارتی ورق استیل 304 و ورق استیل 410 در شرایط مشابه انجام نمی شود.

در بررسی لزوم انجام هرگونه پیش گرم و یا عملیات حرارتی و انتخاب نوع و روش آن جهت ورق استیل، باید دقت بسیار زیادی صورت گیرد. چون انجام عملیات حرارتی بر روی ورق استیل خصوصاً جهت قطعات بزرگ و در دماهای بالا معمولاً دارای مسایل و مشکلات زیر می باشد:

1-نیاز به کوره های بزرگ با گرادیان حرارتی به دقت کنترل شده و در بعضی موارد تجهیزات خنک کننده قوی و یکنواخت.
2-نیاز به کوره هایی با اتمسفر کنترل شده جهت جلوگیری از اکسیداسیون شدید.
3-احتمال تغییر شکل و خزش قطعات در دماهای نسبتا بالا.
4-احتمال ایجاد پدیده های مضر مانند حساسیت در تعدادی از ورق استیل آستنیتی.

بر حسب شکل و ابعاد قطعه و نوع پیش گرم یا عملیات حرارتی از انواع وسایل یا کوره هایی به شرح زیر می توان استفاده نمود:

1-مشعل دستی: که معمولاً فقط جهت پیش گرم درز جوش و قطعات کوچک به کار می روند.
2-کوره مشعل دار: شامل کوره‌های مافلی، نیمه مافلی و شعله مستقیم که جهت ورق استیل انواع شعله غیر مستقیم آن نظیر مافلی و یا نیمه مافلی توصیه می گردد. طراحی و ساخته در هر حجم مورد نیاز، از مزایای کوره های مشعلی می باشد.
3-مشعل بدون کوره: از این روش می توان جهت قطعات توخالی مانند مخازن با ابعاد بزرگتر از کوره های موجود استفاده نمود. بدین منظور سطح خارجی مخزن را عایق بندی نموده و با استفاده از یک یا چند مشعل مناسب تعبیه شده در دریچه های آن، داخل و درنتیجه جدار آن را گرم می نماید.
4-کور المنت برقی: که معمولاً جهت قطعات نسبتاً کوچک به کار می رود.
5-کوره نمک مذاب: مانند کلرید باریم، کربنات سدیم روش مناسبی برای عملیات حرارتی بوده و عموماً برای آب دادن و برگشت ورق استیل مارتنزیتی استفاده می شود. مزیت این روش محافظت عالی در برابر اکسیداسیون و محدودیت‌های آن، حجم نسبتاً کوچک و دمای کاری محدودتر می باشد که در اکثر موارد این محدودیت با افزایش زمان عملیات حرارتی قابل جبران است.
6-کوره القایی: معمولاً جهت عملیات حرارتی موضعی و همچنین در خطوط تولید پیوسته به کار می رود.
7-گرم کردن مقاومتی: در این روش به جای کوره، جریان آمپر بالا را از قطعه عبور می‌دهند این عمل، قطعه را تا دمای مناسب گرم می نماید.
 

به علل اقتصادی معمولاً عملیات حرارتی ورق استیل در اتمسفر عادی انجام گرفته و در پایان با روش‌های مناسب اکسیدها را تمیز می نمایند. با این وجود باید میزان اکسیداسیون را به حداقل رساند چون عملیات تمیز کاری معمولاً مشکل و پر هزینه می باشد.

در کوره‌های المنتی، مافلی و خصوصاً نمک مذاب اکسیداسیون حداقل می باشد. اما در کوره های نیمه مافلی، شعله مستقیم و روش مشعلی بدون کوره که هوای داغ مدام در حال جایگزینی می باشد، تنظیم مناسب نسبت سوخت به هوا از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. چون شعله های خیلی اکسید کننده حاوی مقادیر زیادی اکسیژن اضافی بوده که باعث اکسیداسیون شدید قطعات می گردد. همچنین در این شرایط کربن و در نتیجه سختی پذیری ورق استیل مارتنزیتی را کم می نماید. شعله های خنثی بدون اکسیژن آزاد احیا کننده حاوی مونوکسید کربن ممکن است باعث کربوریزه شدن آلیاژ شود که در کلیه ورقهای استیل آستنیتی باعث ایجاد پدیده مضر حساسیت و همچنین کاهش فرم پذیری آنها می‌گردد. کربوریزه شدن در انواع ورق استیل مارتنزیتی نیز باعث تغییر شرایط آب دهی و ایجاد تردید می‌شود. بنابراین همواره وجود کمی اکسیژن اضافی در حدود 0.5 الی 3 درصد در شعله توصیه می شود. اکسید سطحی حاصل از این شرایط دارای چسبندگی بسیار کمی بوده و در طول سرد شدن تمایل به جدا شدن از سطح را خواهد داشت.
 

قبل از انجام هرگونه عملیات حرارتی مواد کربن دار مانند چربی، چسب، اثر انگشت، خطوط ماژیک، و . . . بایستی از روی قطعه تمیز گردند. چون این مواد در دمای بالا تجزیه شده و ورق استیل را کربوریزه می نماید. در کلیه روش‌های فوق کنترل دما و حفظ یکنواختی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

پیش گرم و دمای بین پاسی ورق استیل

همانطور که در بخش‌های قبلی به آن اشاره گردید هدف از کنترل دمای پیش گرم و بین پاسی در جوشکاری، جلوگیری از ایجاد تعداد عیوب خصوصاً ناشی از تغییر فازها در فلز جوش و یا منطقه حرارت دیده می باشد. باید دقت نمود که در مواردی نیز لازم است که پیش گرم و خصوصاً دمای بین پاسی از حد مجاز بالاتر نرود.

آب دادن و بازگشت در ورق استیل

آب دادن جهت به دست آوردن استحکام و سختی مناسب در آلیاژهایی مانند انواع ورق استیل مارتنزیتی که بر اثر گرم شدن و سرد شدن تغییر فاز دهند، به کار می رود. از آنجایی که قطعات آبداده معمولاً دارای سختی بالایی بوده و ترد می باشند، بهتر است عملیات بازگشت بر روی آنها انجام شود.

بازپخت یا آنیل در ورق استیل

جهت به دست آوردن حداقل استحکام و سختی و انجام راحت‌تر فرآیند هایی نظیر فرمدهی، تراشکاری و . . . می توان از عملیات حرارتی بازپخت یا آنیل در ابتدا یا بین مراحل تولید استفاده نمود. کلیه ورق استیل را می توان توسط این عملیات نرم نمود. مدت زمان توصیه شده جهت نگهداری در دمای آنیل بستگی به ضخامت قطعه داشته ولی در حدود 2 دقیقه به ازای هر میلیمتر ضخامت قطعه مناسب است.

از نظر متالورژیکی تفاوت زیادی بین بازپخت های ورق استیل آستنیتی و ورق استیل فریتی با انواع ورق استیل مارتنزیتی وجود دارد.

1-در دو نوع ورق استیل آستنیتی و ورق استیل فریتی بر اثر بازپخت و سرد کردن تغییر فازی رخ نداده و تنها عواملی نظیر جوانه زایی و بزرگ شدن دانه ها عامل کاهش استحکام میباشد. جهت آلیاژهای ورق استیل آستنیتی سرد کردن از دمای بالا در محدوده 450 الی 950 درجه باید تا حد امکان به سرعت انجام شده تا پدیده حساسیت به وجود نیاید. معمولاً در مورد قطعات نازک سرد کردن در هوا کافی بوده ولی برای قطعات ضخیم سرد کردن در آب یا اسپری آب توصیه می گردد. بر اثر کار سرد، ورق استیل آستنیتی کمی مغناطیسی می گردند که عملیات بازپخت باعث حذف مجدد خاصیت مغناطیسی آنها می گردد.

2-در بازپخت کامل انواع ورق استیل مارتنزیتی علاوه بر موارد بالا، تغییر فاز بر اثر گرم کردن از مارتنزیت به آستنیت و بر اثر سرد کردن از آستنیت به فریت اتفاق می‌افتد. البته در بازپخت ناقص آلیاژهای مارتنزیتی فقط تغییر فاز عامل اصلی بوده و جوانه زایی بسیار کمی رخ می‌دهد. در این صورت ساختار به حداکثر نرمی خود نرسیده و به عنوان مثال برای یک آلیاژ مشخص مقدار سختی در حدود 3 الی 8 بالاتر از حالت بازپخت کامل به دست خواهد آمد. اما این روش به دلیل دمای بازپخت کمتر و شرایط سرد نمودن سهل‌تر کاربردهای زیادی دارد.

یکنواخت سازی ورق استیل

جهت حذف یا کاهش عیوب متالورژیکی مانند جدایش عناصر آلیاژی و فازها که خصوصاً در قطعات ریختگی ممکن است به وجود آیند انجام می گردد.

تنش زدایی ورق استیل

جهت حذف یا کاهش تنش های به وجود آمده این ساخت بوده و در مورد کلیه ورق استیل قابل انجام است.

عملیات حرارتی بعد از جوشکاری و ساخت ورق استیل

عملیات حرارتی به چند دلیل ممکن است انجام شود:

1-رفع عیوب متالورژیکی مانند حساسیت در صورتی که مورد نیاز باشد.
2-حذف اثرات تنش های باقیمانده بر اثر جوشکاری و یا فرم دهی در فرض جوش و فلز پایه.
3-تغییر و یا ایجاد یکنواختی در فاز هایی که بر اثر جوشکاری و یا فرم دهی ممکن است به وجود آمده باشند.

به دلیل اهمیت خواص مکانیکی فلز پایه و خصوصا فلز جوش، معمولا مباحثی تحت عنوان عملیات حرارتی بعد از جوشکاری در استاندارد های مختلف وجود دارد معمولاً بر اساس استاندارد ASME BPV Sec.VIII می باشد. در ادامه به بررسی عملیات حرارتی بعد از ساخت انواع گروه های ورق استیل می پردازیم.

ورق استیل آستنیتی: از جنبه متالورژیکی و مکانیکی عملیات حرارتی بعد از جوشکاری جهت ورق استیل آستنیتی توصیه نگردیده که دلایل آن به شرح زیر است:

1-بر خلاف گروه مارتنزیتی، ورق استیل آستنیتی ذاتاً از نظر تنش های باقی مانده جوش و احتمال به وجود آمدن ترک های ناشی از سخت شدن و ترک های سرد ناشی از هیدروژن حساس نیستند.
2-قرار گرفتن ناخواسته ورق استیل آستنیتی خصوصاً با کربن معمولی و پایدار نشده که هرگونه عملیات حرارتی احتمالی در محدوده دمای 420 تا 820 درجه باعث ایجاد پدیده بسیار مضر حساسیت می گردد.
3-به‌کارگیری عملیات حرارتی جهت رفع حساسیت، جدایش و یا تنش های باقی مانده در موارد خاصی لازم می باشد. چون یقیناً بروز اثرات مضر این پدیده ها بستگی به شدت آنها همچنین نوع و شرایط محیط خورنده داشته و این عوامل فقط در محیط های خاصی باعث تشدید خوردگی می گردند.

بر اساس استاندارد ASME BPV عملیات حرارتی بعد از ساخت در دو مورد زیر جهت مخازن تحت فشار از جنس ورق استیل آستنیتی لازم می باشد:

1-از جنبه کار سرد مطابق بند Sec VIII, UHA-44 برای ورق استیل 8-18 عادی مانند ورق استیل 304، ورق استیل 321 و ورق استیل 316 با دمای طراحی 580 الی 675 درجه با کرنش کار سرد بیشتر از حدود 15 الی 20 درصد و با دمای طراحی بیشتر از 676 درجه با کرنش کار سرد بیشتر از 10 درصد عملیات حرارتی قسمت کار سرد شده مطابق با شرح ذیل پیشنهاد گردیده است:

الف-گرم کردن قطعه تا دمای بیشتر از 1050 درجه جهت انحلال کاربید ها با سرعت حدود 0.8 دقیقه به ازای هر میلیمتر ضخامت قطعه ولی بیشتر از ده دقیقه.
ب-سرد کردن هرچه سریعتر.

2-از جنبه خوردگی: مطابق Sec.II,Appendix A موقعی که حداکثر مقاومت به خوردگی بین دانه ای لازم بوده و آلیاژ بنا به دلایلی حساس شده باشد، کلیه کاربیدهای کروم بایستی به حالت انحلال درآیند که بدین منظور عملیات حرارتی مطابق با شرح ذیل پیشنهاد گردیده است:

الف-گرم کردن قطعه تا دمای بیشتر از 1050 جهت انحلال کاربید ها.
ب-نگهداری در دمای فوق در زمان حدود 2.5 دقیقه به ازای هر میلیمتر ضخامت قطعه ولی بیشتر از یک ساعت.
ج-سرد کردن هرچه سریعتر تا زیر دمای 425 درجه (در مورد آلیاژهای پایدار نشده با تیتانیوم و یا نایبیم زمان سرد شدن در محدوده دمای 425 الی 925 درجه نباید از 3 دقیقه بیشتر باشد).
با توجه به دلایل فوق انجام هرگونه عملیات حرارتی بر روی آلیاژهای آستنیتی فقط در موارد خاص توصیه می گردد.

بسیاری از سازندگان عملیات تنش گیری را فقط به جهت حذف تنش های حداکثر و پایدارسازی ابعادی و در دماهای زیر 480 درجه انجام می‌دهند. مخصوصاً در مواردی که آلیاژ قبلاً حساس نشده باشد. مدت زمان توصیه شده جهت نگهداری در دمای فوق در 10 دقیقه به ازای هر میلیمتر ضخامت قطعه می باشد. در دماهای بالاتر از خطر ایجاد پدیده حساسیت مخصوصاً در ورق استیل آستنیتی با کربن معمولی و پایدار نشده مانند ورق استیل 304 و ورق استیل 316 وجود دارد.

در مورد ورق استیل آستنیتی کم کربن و یا پایدار شده مانند ورق استیل ۳۲۱، ورق استیل ۳۴۷، ورق استیل 304L و ورق استیل 316L می‌توان دماهایی تا 650 درجه را نیز با احتیاط به کاربرد، زیرا خطر حساسیت در آنها بسیار کم می باشد. مدت زمان توصیه شده جهت نگهداری در دمای فوق کمتر از مورد قبل و حدود 2.5 دقیقه به ازای هر میلیمتر ضخامت قطعه می باشد. سرد کردن از دمای بالا باعث شد تا حد امکان آهسته صورت گیرد تا در قطعه تنش و پیچیدگی ایجاد نگردد.

برای انجام عملیات حرارتی تنش گیری و بازپخت در دماهای بالا لازم است که کل جوش یا قطعه تا دمای فوق گرم شود. در مورد روشهایی که قسمتی از قطعه را گرم می نمایند، مانند روش های القایی، خطر به وجود آمدن پدیده حساسیت در نقاطی از قطعه کمتر گرم شده و در محدوده دمایی حساس شدن قرار می‌گیرند، وجود دارد. نگهداری بیش از حد در دمای بالا نیز مطلوب نبوده و معمولاً باعث رشد دانه ها می گردد. زمان توصیه شده حدود 2 دقیقه به ازای هر میلیمتر ضخامت قطعه می باشد. سرد کردن از دمای بالا و در محدوده دمای 500 تا 950 درجه بایستی تا حد امکان به سرعت انجام شود تا پدیده حساسیت مجدداً به وجود نیاید. معمولاً در مورد قطعات نازک، سرد کردن در هوا کافی بوده ولی برای قطعات ضخیم سرد کردن در آب یا اسپری آب توصیه می گردد.

ورق استیل مارتنزیتی: کلیه جوش های حاصل از فیلرهای مارتنزیتی، به غیر از فیلترهای سری 410NiMo دارای چقرمگی پایینی بوده و در صورت نیاز بایستی عملیات حرارتی بعد از جوشکاری بر روی قطعه یا درزجوش آنها انجام شود.

ورق استیل فریتی: در صورت نیاز بایستی در محدوده دمای 700 الی 850 درجه انجام شود تا از رشد آنها در منطقه HAZ و کاهش چقرمگی جلوگیری شود. جهت پیشگیری از تردی بازگشت که معمولاً در محدوده دمایی 400 الی 500 درجه رخ می دهد، سرد کردن آلیاژ در محدوده دمای فوق بایستی تا حد امکان با سرعت صورت پذیرد.

ورق استیل دوپلکس: عملیات حرارتی بعد از جوشکاری معمولاً نیاز نبوده و فقط در مواردی که نتوان از تشکیل درصد فریت زیاد در فرآیند جوشکاری جلوگیری نمود، به کار میرود.

گروه ریختگی: عملیات حرارتی بعد از جوشکاری آلیاژهاس آستنیتی این گروه فقط جهت حذف کامل حساسیت آلیاژ و کاربرد در شرایط حاد خوردگی توصیه می گردد. در مواردی که انجام عملیات حرارتی امکان پذیر نباشد استفاده از آلیاژهای کم کربن یا پایدار شده با نایبیم توصیه می گردد. استفاده از تیتانیم جهت پایدارسازی آلیاژ، به جهت اکسیداسیون سریع آن در حین ریخته گری معمول نمی باشد.