فولاد مارایجینگ چیست

همان طور که می دانید فولاد یکی از آلیاژهای اصلی آهن به شمار می آید که از ترکیب این ماده با کربن تولید می شود، اما ممکن است برای شما نیز سوال باشد که آیا آلیاژ فولادی فاقد کربن هم وجود دارد؟ بله؛ فولادی که در این مطلب قصد بررسی آن را داریم، تقریباً فاقد کربن بوده و خواص منحصر به فرد در آن سبب کاربرد در صنایع مختلف گردیده است. مارایجینگ که با نام انگلیسی خود maraging شهرت یافته است، از عبارت martensite age hardening گرفته شده است.

فولاد مارایجینگ از جمله آلیاژهای آهنی است که مقدار عنصر نیکل در آن نسبتاً بالا می باشد؛ از این رو سبب افزایش خاصیت استحکام و همچنین چقرمگی در آن شده است. همان طور که می دانید این دو مشخصه به شکل همزمان در فلزات کمی دیده می شود. فولاد مارایجینگ با نام محصولاتی که فولاد پراستحکام کم کربن نامیده می شوند، نیز شناخته شده است، اما این آلیاژ استحکام خود را نه به سبب کربن، بلکه از ترکیبات بین فلزی مانند نیکل و رسوب آن دارد.

تاریخچه ساخت فولاد ماریجینگ

جالب است بدانید فولاد ماریجینگ یا مارایجینگ در اواخر سال 1958 مورد بررسی دانشمندان قرار گرفت و از این رو فولادهایی با 20 تا 25 درصد از نیکل تولید شدند، اما پس از گذشت دو سال تقریباً در اوایل 1960 به دلیل افزودن عناصری مانند مولیبدن و کبالت، استحکام و سختی در آن ها افزایش یافت. در واقع فولادهای مارایجینگ با حدود 18 درصد نیکل و کبالت در سه نوع 200، 250 و 300 توسعه داده شدند. به این آلیاژها نیز ماریجینگ استاندارد نیز گفته می شود. پس از گذشت سال ها، فولادهای ماریجینگ زنگ نزن یا ضد زنگ و بدون کبالت در 1980 بررسی شدند و به این ترتیب کبالت حذف شد؛ زیرا قیمت آن سبب بالاتر رفتن نرخ این آلیاژ می شد.

ترکیب شیمیایی فولاد ماریجینگ

در ترکیبات شیمیایی فولاد مارایجینگ مقادیر کمی از کربن در حدود ۰.۰۳ درصد داشتند. در ترکیبات شیمیایی فولاد مارایجینگ نیز در حدود 17 تا 19 درصد نیکل، کبالت 8 تا 12 درصد، مولیبدن بین 3 تا 5 درصد، تیتانیوم در حدود 8/1 تا 2 درصد و در نهایت آلومینیوم بین 1/0 تا 15/0 درصد وجود دارد.

درصد ناچیز کربن نیز در ترکیبات شیمیایی فولاد ماریجینگ سبب جلوگیری از به وجود آمدن رسوب کاربید تیتانیوم پایین می باشد؛ به همین علت در صورت افزایش مقادیر کربن، کاربید تیتانیوم نیز بیشتر شده و سبب کاهش یافتن خواص مکانیکی ماریجینگ خواهد شد. کبالت نیز به علت داشتن قیمت بالا باعث افزایش نرخ این آلیاژ می شد؛ به همین علت گریدهای ضد زنگ ماریجینگ نیز به وسیله عنصر کروم تولید می شوند.

انواع فولاد مارایجینگ

به صورت کلی این فولادها بر اساس استاندارد MIL-S-46850D تولید شده و گریدهای اصلی آن ها با اعداد ۲۰۰، ۲۵۰، ۳۰۰ و ۳۵۰ معرفی می گردند. منظور از انتخاب این اعداد برای گریدهای مختلف فولاد مارایجینگ، استحکام کششی این فلزات می باشد که بر اساس صدها پوند بر اینچ مربع است. سایر گریدهایی از این قبیل، کبالت و تیتانیوم بیشتری را در ترکیبات به خود اختصاص می دهند. فولاد ماریجینگ در انواع آلیاژهای بدون کبالت در سه کیفیت ۲۰۰، ۲۵۰ و ۳۰۰ عرضه می گردند.

عملیات حرارتی فولاد ماریجینگ

یکی از اصلی ترین عملیات هایی که برای تولید فولاد مارایجینگ مورد استفاده قرار می گیرد، کار گرم یا فرآیند حرارتی است که در آن این نوع فولاد تا دمای بالا در حدود 850 درجه سانتی گراد حرارت می بیند تا بتواند یک فاز کاملاً آستنیتی ایجاد کند. سپس به تدریج سرد شده تا یک ساختار مارتنزیتی نیز به وجود آید.

در نوع دیگری از فولادها به نام هایپویوتکتیک، به تدریج سرد شدن آن ها سبب ایجاد دو فاز فریت و پرلیت نیز خواهد شد و در صورت افزایش سرعت سرد کردن (استفاده از آب یا روغن) ریز ساختار مارتنزیت در آن ها به وجود می آید. این در صورتی است که فولاد مارایجینگ به علت دارا بودن نیکل در ترکیبات شیمیایی خود، این فازها در آن به وجود نخواهد آمد و ریز ساختار مارتنزیتی همراه با سختی کمتری در آن ایجاد می گردد. پس از سرد شدن این فولاد نیز عملیات پیرسختی در دمای بین 480 تا 500 درجه سانتی گراد بر روی آن انجام گرفته که سبب پراکندگی رسوبات سخت در زمینه مارتنزیتی خواهد شد.

مشخصات فولاد مارایجینگ

ابتدا بهتر است بدانید فرآیند تولید و نحوه به وجود آمدن فولاد مارایجینگ سبب شده تا رسوبات مارتنزیتی در آن بسیار کوچک و در حد نانومتر باشد. همچنین این رسوبات تقریباً به شکل یکنواخت پراکنده شده و نابجایی ها با مرزدانه ها تعامل دارند. با این وجود سایر خواص مکانیکی این فلزات شامل موارد زیر می باشند:

خواص مکانیکی

• مقاومت و استحکام در عین دارا بودن چقرمگی بسیار بالا
• راحت بودن نیتریده کردن آن
• مقاوم در برابر خوردگی و ترک
• شکل پذیری به صورت ابعادی در حین انجام عملیات حرارتی
• خاصیت ماشین‌کاری آسان بدون ایجاد تخلخل و ناصافی
• قابلیت صافی عالی

لازم به ذکر است میزان مقاومت این فولاد در برابر خوردگی تنشی و شکست هیدروژنی در مقایسه با فولادهای معمولی، بیشتر بوده و این میزان از مقاومت را به مقدار بالاتر نیز می توان به وسیله آبکاری کادمیوم یا فسفاته ایجاد کرد. جالب است بدانید مارایجینگ ضد زنگ، با وجود داشتن مقاومت در برابر خوردگی، تافنس و استحکام بالاتری را نیز به خود اختصاص می دهد.

جوشکاری فولاد مارایجینگ

انجام عملیات جوشکاری بر روی فولادهای مارایجینگ روش های مختلفی دارد و به دلیل مقادیر کم کربن در ترکیبات این فلز، تنش های پسماند کمی در آن ایجاد شده و نیازی به پیش گرم کردن و آماده سازی قطعه پیش از عملیات جوشکاری نیست. برای بازیابی خواص منطقه جوش این فولاد، می توان آن را مجدداً پیرسازی است. البته در صورتی که مشکل وجود اعوجاج نداشته باشد، فرآیند آنیل محلولی بر روی آن انجام می گیرد. برای انجام عملیات جوشکاری بر روی فولاد مارایجینگ، از سیم های پرکننده که ترکیب شیمیایی نزدیک به صفحه پایه داشته باشند، استفاده می کنند. به طور معمول روش جوشکاری قوس گاز تنگستنی کاربرد بیشتری دارد.

یکی از ورق های پرکاربرد در صنعت ورق سیاه می باشد سایت ما به عنوان یکی از مراجع فروش ورق سیاه در خدمت شما عزیزان همراه شرکت آهن اینفو می باشد.

کاربرد فولاد ماریجینگ

خواص ذکر شده برای فولاد مارایجینگ سبب کاربرد بسیار آن در زمینه ها و صنایع مختلفی مانند هوا و فضا شده است. از این رو کاربردهای این نوع فولاد بیشتر در ساخت قطعات و تجهیزات هواپیما مانند موتور موشک و ساخت قسمت ‌های زیرین بالگردها می باشد. این قطعات باید از استحکام بسیار بالایی برخوردار باشند.

با این وجود سایر قطعاتی مانند قطعات زیر کارتریج، چفت و بست ‌های بال هواپیما، جداره ‌های راکت و موشک و پایه‌ های چرخ ‌های فرود هواپیما نیز از فولاد ماریجینگ ساخته می شوند. این موضوع به علت داشتن خاصیت استحکام و در عین حال چکش خواری در این فلزات به خصوص پیش از پیرسختی در آن ها می باشد.

از سوی دیگر به علت داشتن یکنواختی خواص و استحکام بالا در فولاد مارایجینگ، از این آلیاژ در ساخت سانتریفیوژ نیز استفاده می کنند. سایر کاربردهای آن نیز شامل موارد زیر است:

• سوزن آتش اسلحه ‌های اتوماتیک
• تولید قطعات الکترومکانیکی
• تیغه شمشیر در ورزش شمشیر بازی
• ابزار جراحی
• سرنگ‌ های زیرپوستی و ...

جمع بندی

در نهایت نیز باید گفت فولاد ماریجینگ یا مارایجینگ یکی از انواع آلیاژهای آهنی کم کربن با درصد نیکل فوق العاده می باشد. وجود نیکل در این آلیاژ سبب ایجاد مقاومت و استحکام بالا در آن شده است. از سوی دیگر وجود سایر عناصر در ترکیبات شیمیایی مارایجینگ سبب به وجود آمدن مقاومت در برابر خوردگی، یکنواختی ساختاری، چقرمگی و انعطاف پذیری در آن شده اند؛ به همین علت از این فولاد در موارد بسیاری به خصوص در صنعت هوا و فضا که نیاز به ساخت قطعات مستحکم است، استفاده می کنند.