مقدمه – معرفی ورق استیل 410
استنلس استیل (فولادهای زنگ نزن) های مارتنزیتی عموما دارای 11.5 الی 18 درصد کروم، 0.1 الی 1.2 درصد کربن و عموما فاقد نیکل می باشند. این فولادها عموما دارای ویژگی های نظیر مقاومت در برابر خوردگی به طور متوسط، مقاومت به سایش، استحکام و سختی بالایی هستند. استیل های مارتنزیتی بر خلاف گریدهای آستنیتی و فریتی دارای قابلیت سختی شوندگی بواسطه عملیات حرارتی می باشند. همچنین مقاومت به خوردگی، جوش پذیری و شکل پذیری ضعیف تری نسبت به استیل های آستنیتی سری 300 دارند. این آلیاژها از آنجایی که عمدتا فاقد نیکل بوده و یا دارای مقادیر ناچیزی از این عنصر می باشند قیمت پایین تری نیز نسبت به استیل های آستنیتی دارند. ورق استیل 410 یکی از معروفترین رده آلیاژی در بین استنلس استیل های مارتنزیتی سری 400 می باشد که در هر دو حالت آنیل و سخت شده دارای خاصیت مغناطیسی است. این رده آلیاژی با دارا بودن 11.5 الی 13.5 درصد عنصر کروم بیشتر در محیط هایی استفاده می شود که نیاز به مقاومت به خوردگی متوسط، استحکام و سختی بالایی نیاز باشد. به همین علت در ساخت ابزار آلات برشی همچون چاقو، ابزار دندانپزشکی و.... کاربرد دارد. بیشترین میزان از مقاومت به خوردگی و مقاومت در برابر حرارت در ورق استیل 410 پس از عملیات حرارتی (در حال سخت و تمپر شده) و زمانی که سطح آن پولیش شده باشد حاصل می شود. در ادامه با ویژگی بیشتری از این فولاد زنگ نزن مارتنزیتی آشنا می شویم.
ترکیب شیمیایی ورق استیل 410
| عنصر آلیاژی (%) | استیل ( S ) 410 | استیل 410 | |
| کربن (C) | کمترین مقدار (min) | - | - |
| بیشترین مقدار (max) | 0.08 | 0.15 | |
| منگنز (Mn) | کمترین مقدار (min) | - | - |
| بیشترین مقدار (max) | 1 | 1 | |
| سیلسیم (Si) | کمترین مقدار (min) | - | - |
| بیشترین مقدار (max) | 1 | 1 | |
| فسفر (P) | کمترین مقدار (min) | - | - |
| بیشترین مقدار (max) | 0.04 | 0.04 | |
| گوگرد (S) | کمترین مقدار (min) | - | - |
| بیشترین مقدار (max) | 0.03 | 0.03 | |
| کروم (Cr) | کمترین مقدار (min) | 11.5 | 11.5 |
| بیشترین مقدار (max) | 13.5 | 13.5 | |
| نیکل (Ni) – بیشترین مقدار (max) | 0.6 | 0.75 | |
| تیتانیم (Ti) – بیشترین مقدار (max) | 0.2 | - | |
| آهن (Fe) | عنصر پایه | عنصر پایه | |
در جدول 1 آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 410 و (S) 410 ارائه شده است. گرید (S) 410 رده ی کم کربن استنلس استیل 410 می باشد. همانطورکه ملاحظه می شود این آلیاژ نسبت به استیل 410، کربن کمتری داشته و دارای مقادیر بسیار کمی از تیتانیم می باشد. بر خلاف استیل 410 سختی پذیر نبوده (ورق استیل (S) 410 بر خلاف گرید 410 دارای قابلیت سختی پذیری بواسطه عملیات حرارتی نیست) و دارای ساختار فریتی است. کربن کم و حضور مقادیر کمی از عنصر تیتانیم درترکیب این فولاد از تشکیل فاز آستنیت در دمای بالا جلوگیری می کند. این گرید زمانی که از دمای بحرانی ( critical temperature ) به سرعت سرد می شود نرم و داکتیل می ماند. این ویژگی از ترک خوردگی حین جوشکاری و زمانی که در معرض دمای بالا قرار می گیرد جلوگیری می کند. استیل (S) 410 در حالت آنیل دارای ساختار کاملا فریتی می باشد. رفتار گرید (S) 410 در برابر خوردگی در محیط های آبی مشابه با استیل 410 بوده و مقاومت به اکسیداسیون خوبی نیز از خود نشان می دهد.
خواص مکانیکی ورق استیل 410
| رده آلیاژی | استحکام کششی نهایی (MPa) | استحکام تسلیم (MPa) | الانگیشن (%) | سختی |
| UTS (MPa)-min | YS (%2 proof stress) (Mpa) | E ( % in 50 mm)-min | راکول (HR B) | |
| 410 | 515 | 310 | 25 | 80 |
| 410S | 461 | 238 | 27 | 72 |
جدول 2: خواص مکانیکی ورق استیل 410 و (S) 410 در دمای اتاق
خواص فیزیکی ورق استیل 410
| خواص فیزیکی استیل 410 | ||
| چگالی (g/cm3) | 7.8 | |
| دمای ذوب (C֯) | 1480-1530 | |
| مدول الاسیسیته (GPa) | 200 | |
| مقاومت الکتریکی (m.Ωn) | 570 | |
| رسانایی حرارتی (m.k / W) | 100C | 24.9 |
| 500C | 28.7 | |
| ضریب انبساط حرارتی (C ֯ / m / mµ) | C ֯ 100 - 0 | 9.9 |
| C ֯ 315 - 0 | 11 | |
| C ֯ 538 - 0 | 11.5 | |
مقاومت به خوردگی ورق استیل 410
فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی همچون ورق استیل 410 از آنجایی که حاوی کروم کمتر (نسبت به استیل های سری 300) و فاقد نیکل می باشند، در مقایسه با استیل های آستنیتی سری 300 مقاومت به خوردگی ضعیف تری دارند. ورق استیل به خاطر دارا بودن کروم کمتر نسبت به ورق استیل 430، در مقایسه با این گرید نیز مقاومت به خوردگی کمتری از خود نشان می دهد. معمولا این گرید پس از اعمال سیکل های عملیات حرارتی همچون سخت کاری ( hardening ) و تمپر ( tempering ) دارای بیشترین مقاومت در برابر خوردگی است. پولیش سطح استیل نیز منجر به افزایش مقاومت به خوردگی می شود. این فولاد زنگ نزن در برابر آب شیرین، هوای خشک، مواد غذایی، مواد قلیایی و اسیدهای ملایم مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. در برابر غلظت های کم از اسیدهای آلی و معدنی ملایم مقاومت به خوردگی خوبی دارد. استیل 410 در برابر اسید سولفوریک، نیتریک اسید، استیک اسید ضعیف و نفتا نیز داری عملکرد قابل قبولی است.
ورق استیل 410 در بعضی از محیط های شیمیایی ملایم نیز عملکرد خوبی از خود نشان می دهد. به عنوان مثال در محیط های صنایع نفت و گاز در جاهایی که گاز زدایی شده و سولفید هیدروژن کمی وجود دارد عملکرد خوبی از خود نشان می دهد. با این حال در شرایط اکسید کننده مستعد حملات کلریدی می باشد. البته این نکته را نیز باید اشاره نمود که این گرید در اثر فعالیت های روزانه مانند تهیه غذا، فعالیت های ورزشی و.... در معرض حملات کلریدی قرار دارد. اما درصورتی که به طور مرتب پس از قرار گرفتن در این محیط ها تحت تمیزکاری قرار گیرد می تواند عملکرد رضایت بخشی داشته باشد. برای اینکه ورق استیل 410 در محیط های شیمیایی بتواند بهترین عملکرد و مقاومت را در برابر خوردگی داشته باشد می بایست سطح آن عاری از هر گونه اکسیدهای سطحی و آلودگی های به جا ناشی از سیکل های حرارتی باشد. به همین جهت باید سطح آن پولیش و یا سنگ زده شود تا آثار اکسیدهای سطحی و کربن زدایی از بین برود. سپس در محلول گرم اسید نیتریک 10 الی 20 درصد غوطه ور شده و پس آن تحت شستشو با آب قرار گیرد.
مقاومت در برابر حرارت ورق استیل 410
همانطورکه در قسمت قبل اشاره شد بیشترین مقاومت به خوردگی در ورق استیل 410 پس از اعمال سیکل های عملیات حرارتی همچون فرایندهای سخت کاری و تمپر حاصل می شود. معمولا تحت همین شرایط استیل 410 دارای بیشترین مقاومت در برابر حرارت نیز می باشد. این آلیاژ معمولا در سرویس دهی های پیوسته دمای ( C ° ) 700 و در سرویس دهی های متناوب تا دمای ( C ° ) 815 مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. با این حال خواص مکانیکی آن در محدوده دمایی 400 الی ( C ° ) 500 افت می کند.
عملیات حرارتی ورق استیل 410
استنلس استیل های مارتنزیتی همچون فولادهای کربنی عملیات حرارتی پذیر هستند و تحت تاثیر این فرایندها خواص مکانیکی آنها بهبود می یابد. در حالی که استیل های فریتی و آستنیتی این گونه نیستند. اعمال سیکل های حرارتی روی این فولادها علاوه بر تغییر خواص مکانیکی سبب افزایش مقاومت به خوردگی نیز می شود که در قسمت قبل به آن اشاره شد. سیکل عملیات حرارتی استنلس استیل 410 به شرح زیر است:
عملیات آنیل (Annealing): حرارتی دهی یکنواخت تا دمای ( C ° ) 900 – 816، سپس سرد کردن در کوره تا دمای ( C ° ) 593 و در نهایت سرمایش در هوا.
آنیل فرایندی (Process Annealing): حرارت دهی تا دمای ( C ° ) 788 – 732 و سرمایش در هوا.
عملیات سخت کاری (Hardening): این فرایند جهت بدست آوردن حداکثر سختی و مقاومت در سایش ضروری است. حرارت دهی در محدوده دمایی ( C ° ) 1010 – 927 و سرمایش در هوا یا روغن. لازم است که پس از این مرحله عملیات تنش زدایی یا تمپز انجام شود.
عملیات تنش زدایی (Stress Relieving): حرارت دهی در بازه دمایی ( C ° ) 427 – 149 به مدت 1 الی 2 ساعت و سرمایش در هوا.
عملیات تمپر (Tempering): حرارت دهی در محدوده دمایی ( C ° ) 760 – 593 به مدت 1 الی 4 ساعت و سرمایش در هوا.
همانطورکه پیش تر نیز اشاره شد گرید (S) 410 رده ی کم کربن ورق استیل 410 بوده و دارای ساختاری فریتی است بنابراین بواسطه عملیات حرارتی سخت نمی شود. سیکل عملیات آنیل این آلیاژ شامل حرارت دهی در محدوده دمایی ( C ° ) 899 – 871 و سرمایش در هوا بوده که جهت کاهش تنش های ناشی از کارسرد انجام می شود. در صورتی که طی این عملیات فرایند درشت دانگی اتفاق بیفتد محدوده دمای عملیات آنیل می بایست به بازه دمایی ( C ° ) 732 – 649 کاهش پیدا کند. این نکته را نیز باید اشاره که معمولا استفاده از استیل (S) 410 در دمایی بالاتر از ( C ° ) 1093 به علت ایجاد شکنندگی توصیه نمی شود.
جوش پذیری ورق استیل 410
ورق استیل 410 در بین فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی دارای بهترین جوش پذیری است. استیل های مارتنزیتی به خاطر قابلیت سخت شوندگی شان دارای محدودیت هایی حین جوشکاری هستند. از این رو می بایست به منظور جلوگیری از ترک های سرد، قبل و بعد از جوشکاری تحت عملیات حرارتی قرار گیرند. بدین منظور معمولا قبل از جوشکاری این فولادها، عملیات پیش گرم در دمای دمای (C ° ) 260 انجام می شود. پس از جوشکاری نیز جهت دستیابی به ماکزیمم داکتیلیته و خواص مطلوب عملیات حرارتی انجام می گیرد. معمولا از گریدهای 410 و 309 نیز به عنوان فیلر جهت جوشکاری ورق استیل 410 می شود.
شکل پذیری ورق استیل 410
ورق استیل 410 شکل پذیری (کارپذیری در حالت سرد) مناسبی در حالت آنیل دارد. معمولا در این حال می تواند تا حدودی تحت فرایندهایی نظیر کشش قرار گیرد.
کاربردهای ورق استیل 410
به طورکلی استنلس استیل های مارتنزیتی بیشتر در مواردی بکارگیری می شوند که به مقاومت به خوردگی متوسطی توام با استحکام، سختی و مقاومت به سایش بالایی نیاز باشد. به همین جهت معمولا یکی از کاربردهای ورق استیل 410 بکارگیری در ساخت کارد و چاقوی مورد استفاده در آشپزخانه می باشد. از جمله دیگر وسایلی که نیاز به خواص مذکور (مقاومت به خوردگی، استحکام، سختی و مقاومت بهسایش بالا) دارند می توان ابزارآلات مورد استفاده در دندانپزشکی همچون جرم گیر، پنس، قیچی و.... را نام برد. علاوه بر این موارد از این فولاد زنگ نزن مارتنزیتی در ساخت پره های توربین بخار و گازی، ظروف آشپزخانه، تجهیزات صنایع معدنی، تجهیزات صنعت پتروشیمی همچون برج های تقطیر، پمپ، شفت و.... استفاده می شود.
قیمت ورق استیل 410
معمولا عوامل مختلفی بر قیمت ورق استیل تاثیر می گذارند. یکی از مهمترین پارامترهایی که سبب اختلاف قیمتی در بین این فولادها می شود نوع و میزان عناصر آلیاژی موجود در ترکیب شیمیایی آنهاست. از این رو عموما استیل های مارتنزیتی به خاطر فقدان نیکل و دارا بودن کروم کمتر قیمت کمتری نسبت به گریدهای آستنیتی سری 300 دارند. در بین استیل های سری 400 نیز که عموما نیکل چندانی ندارند هر گریدی که کروم بیشتری داشته باشد از قیمت بالاتری برخوردار است. از این رو انتظار می رود که قیمت ورق استیل 410 به خاطر داشتن کروم کمتر در مقایسه با استیل فریتی 430 پایین تر باشد. اما در بازار فروش استیل در ایران اینگونه نیست و معمولا قیمت ورق استیل 410 بالاتر است. دلیل این امر مربوط به میزان موجودیت این دو گرید در بازار است. فولادهای زنگ نزن آلیاژهایی وارداتی هستند و در بین این فولادها گریدهایی همچون 304، 316 و 430 از موجودیت زیادی در بازار برخوردار هستند. بنابراین تهیه و خرید ورق استیل بگیر (گرید 430) که جزء گریدهای روتین بازار محسوب می شود سخت نیست. اما واردات ورق استیل 410 در ایران محدودتر بوده و بسیاری از تامین کنندگان استنلس استیل در کشور این متریال را موجود ندارند. همین عامل یعنی موجودیت کمتر و سختی تهیه این گرید سبب افزایش قیمت ورق استیل 410 شده است. بنابراین می توان گفت که عامل میزان موجودیت و عمده بودن این ماده بر کمتر بودن میزان کروم غلبه کرده و سبب افزایش قیمت آن نسبت به استیل فریتی 430 شده است.
خرید ورق استیل 410
همانطورکه در قسمت قبل اشاره شد استنلس استیل ها کالایی وارداتی بوده و در بین این فولادها موجودیت ورق استیل 410 در بازار ایران به گستردگی گریدهای روتین بازار نیست. بنابراین خرید ورق استیل 410 کمی دشوار است. اما در بین کمپانی های وارد کننده فولادهای زنگ نزن مجموعه بازارگانی فلزات رنگین جزء معدود شرکت هایی بوده که همواره این رده آلیاژی را در بین محصولات خود موجود داشته است. لازم به ذکر است که شرکت فلزات رنگین در زمینه واردات ورق های استنلس استیل (سری های 300 و 400) بیش از سی سال سابقه دارد. جهت استعلام قیمت و سفارش خرید ورق استیل می توانید با کارشناسان بخش فروش در مجموعه بازرگانی فلزات رنگین تماس برقرار نمایید.
فروش ورق استیل در مجموعه ما همراه با ارائه سرتیفیکیت به مشتری خواهد بود. این سرتیفیکیت ها از طرف کارخانه سازنده صادر شده و مختص به همان متریال تولیدی می باشد.
