فولاد مقاوم حرارت

آشنایی با انواع فولاد های مقاوم به حرارت  

فولادهای مقاوم به حرارت (Heat-resistant steels) به دسته‌ای از فولادهای آلیاژی گفته می‌شود که برای مقاومت در برابر دماهای بسیار بالا و جلوگیری از اکسیداسیون و تغییر شکل در این شرایط طراحی شده‌اند.

این فولادها به دلیل ترکیبات آلیاژی خاص خود مانند کروم، نیکل، مولیبدن و گاهی تنگستن و وانادیم، در برابر تخریب حرارتی مقاوم هستند. فولادهای مقاوم به حرارت برای کاربردهایی در صنایع نیروگاهی، پتروشیمی، پالایشگاه‌ها، صنایع شیمیایی، کوره‌ها، و تجهیزات پردازش حرارتی به کار می‌روند.

از مهم‌ترین فولاد مقاوم به حرارت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد، که هر کدام بسته به نیاز، برای کاربردهای مختلفی انتخاب می‌شوند:

فولاد 1.7258

فولاد 1.7335

فولاد 1.7362

فولاد 1.7380

فولاد 1.7709

فولاد 1.7711

فولاد 1.8070

مقایسه آنالیز متریال انواع فولاد مقاوم به حرارت در جدول زیر ثبت شده است:

فولاد 1.7258

فولاد 1.7258 که با نام فولاد CrMo434 نیز شناخته می‌شود، نوعی فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن با استحکام بالا و قابلیت سخت‌کاری عالی است. این فولاد به دلیل داشتن کروم، از مقاومت خوبی در برابر سایش و خوردگی برخوردار است و مولیبدن موجود در ترکیب آن، استحکام و پایداری در برابر فشار و حرارت را افزایش می‌دهد.

کاربرد فولاد 1.7258 در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، ساخت شافت‌ها، قطعات موتور و اجزای تحت فشار در ماشین‌آلات صنعتی به کار می‌رود، زیرا در شرایط دمایی و فشاری بالا پایداری خود را حفظ می‌کند. (مشاهده محصول پرفروش فولاد خشکه هوایی: فولاد 1.3343 )

فولاد 1.7335

فولاد 1.7335 که با نام  CrMo4-513 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن است و برای استفاده در شرایط دمای بالا طراحی شده است. این فولاد به دلیل ترکیب خاص خود که شامل کروم و مولیبدن است، مقاومت بسیار خوبی در برابر حرارت و خوردگی دارد.

ترکیبات این فولاد شامل مقادیر مناسبی از کروم (حدود 1%) و مولیبدن (حدود 0.5%) است که این عناصر باعث افزایش مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا می‌شوند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که فولاد 1.7335 گزینه‌ای مناسب برای محیط‌ های صنعتی با دمای بالا باشد.

این فولاد در استانداردهای مختلف، با نام‌های متفاوتی شناخته می‌شود:

DIN EN 10216-2: در این استاندارد با نام CrMo4-513 شناخته می‌شود.

ASTM A335 P11 و A213 T11: در استانداردهای آمریکایی به عنوان فولاد P11 یا T11 شناخته می‌شود.

کاربردهای فولاد 1.7335

این فولاد به دلیل مقاومت عالی در برابر حرارت و فشار بالا در صنایع مختلفی کاربرد دارد، از جمله:

نیروگاه‌ها: در ساخت بویلرها، لوله‌های بخار و قطعات مربوط به سیستم‌های فشار بالا

پتروشیمی و پالایشگاه‌ها: در تجهیزات و لوله‌هایی که در معرض دماهای بالا و مواد خورنده قرار دارند

صنایع شیمیایی و فرآوری: برای ساخت مبدل‌ های حرارتی و قطعاتی که نیاز به تحمل دما و فشار بالا دارند

فولاد 1.7335 یا CrMo4-513 به دلیل ویژگی‌های حرارتی و مکانیکی عالی خود، گزینه‌ای محبوب در صنایع سنگین است که نیاز به مقاومت و پایداری در شرایط دمایی و فشاری بالا دارند.

فولاد 1.7362

فولاد 1.7362 که همچنین با نام 42CrMo4  شناخته می‌شود، یک فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن است که برای کاربردهایی که به مقاومت بالا در برابر تنش و سایش نیاز دارند، طراحی شده است. این فولاد به دلیل خواص مکانیکی عالی، یکی از پرکاربردترین فولادهای آلیاژی است و در صنایع مختلف استفاده می‌شود.

فولاد 1.7362 (42CrMo4) به دلیل ترکیب آلیاژی خاص و خواص مکانیکی عالی، به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف استفاده می‌شود و در کاربردهای سنگین که نیاز به استحکام، چقرمگی، و مقاومت به سایش دارند، انتخاب مناسبی است

فولاد 1.7362 یا CrMo442 دراستانداردهای مختلف با نام‌های متفاوت شناخته می‌شود دراستاندارد آلمان، به عنوان 42CrMo4 و در استانداردهای اروپایی، به همین نام  (42CrMo4) و دراستاندارد بریتانیا، به عنوان EN19  شناخته می‌شود.

فولاد 1.7362 به دلیل استحکام و مقاومت به سایش و حرارت در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد:

صنعت خودروسازی: برای ساخت قطعاتی مانند میل‌لنگ‌ها، شافت‌ها، دنده‌ها و اجزای موتور خودروها.

صنایع سنگین: در ساخت اجزای ماشین‌آلات صنعتی که نیاز به مقاومت بالا در برابر فشار و سایش دارند.

ساخت ابزارآلات و تجهیزات: برای تولید ابزارهایی که نیاز به استحکام بالا و مقاومت به سایش دارند.

پتروشیمی و پالایشگاه‌ها: برای ساخت تجهیزات مقاوم در برابر فشار و سایش در پالایشگاه‌ها و صنایع شیمیایی.

فولاد 1.7380

فولاد 1.7380 که به نام 15CrMo5  نیز شناخته می‌شود، یک فولاد آلیاژی کروم – مولیبدن است که برای استفاده در دماهای بالا و فشارهای زیاد طراحی شده است. این فولاد به دلیل ترکیب کروم (15%) و مولیبدن (0.5%)، دارای مقاومت عالی در برابر حرارت، خوردگی و سایش می‌باشد. این فولاد در صنایع نیروگاهی، بویلرها، تجهیزات تحت فشار، پالایشگاه‌ها و صنایع شیمیایی استفاده می‌شود، جایی که نیاز به مقاومت در برابر دما و فشار بالا وجود دارد.

فولاد 1.7709

فولاد 1.7709 که با نام 34CrNiMo6  نیز شناخته می‌شود، یک فولاد آلیاژی کروم – نیکل – مولیبدن است که برای کاربردهایی که به استحکام بالا، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش نیاز دارند، طراحی شده است. این فولاد معمولاً برای قطعاتی استفاده می‌شود که در معرض بارهای مکانیکی سنگین قرار دارند و به سختی بالا و دمای کاری متوسط نیاز دارند.

فولاد 1.7709 در ساخت قطعات خودرو، شافت‌ها، دنده‌ها و اجزای ماشین‌آلات صنعتی که نیاز به استحکام، چقرمگی و مقاومت به سایش دارند، استفاده می‌شود. همچنین در تولید قطعاتی که تحت فشار و تنش‌های بالا قرار دارند، مانند توربین‌ها و ابزارهای حفاری، کاربرد دارد.

میلگرد 1.7711

فولاد 1.7711 که با نام 30CrNiMo8  شناخته می‌شود، یک فولاد آلیاژی کروم-نیکل-مولیبدن است که به منظور استفاده در شرایطی که نیاز به استحکام بالا، چقرمگی و مقاومت به سایش و خوردگی است، طراحی شده است.

این فولاد به دلیل ترکیب آلیاژی خاص خود، دارای خواص مکانیکی عالی و توانایی تحمل بارهای سنگین و دماهای متوسط است. این فولاد در صنایع خودروسازی، ساخت قطعات تحت فشار، شافت‌ها، دنده‌ها و ماشین‌آلات سنگین استفاده می‌شود. همچنین در ساخت اجزای توربین‌ها و ابزارهای حفاری نیز کاربرد دارد.

فولاد 1.8070

فولاد 1.8070 که به نام CrNiMo634 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد آلیاژی کروم-نیکل-مولیبدن است که برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش دارند، طراحی شده است. این فولاد به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، توانایی تحمل بارهای مکانیکی سنگین و شرایط سخت کاری را دارا است.

ویژگی ‌فولاد 1.8070

استحکام بالا: به دلیل ترکیب کروم، نیکل و مولیبدن، این فولاد استحکام و سختی بالایی دارد.

چقرمگی عالی: مناسب برای تحمل تنش‌های مکانیکی و ضربه‌های شدید.

مقاومت به سایش و خوردگی: فولاد 1.8070 مقاومت خوبی در برابر سایش و فشار دارد.

کاربرد فولاد 1.8070 در صنایع مختلفی مانند خودروسازی (ساخت قطعاتی مانند میل‌لنگ‌ها، شافت‌ها و دنده‌ها)، ماشین‌آلات سنگین، ابزارهای حفاری و توربین‌ها به کار می‌رود. این فولاد در ساخت قطعاتی که نیاز به استحکام، مقاومت به سایش و چقرمگی دارند، به ویژه در شرایط کاری دشوار و تنش‌های بالا، استفاده می‌شود.

مقایسه فولادهای مقاوم به حرارت با سایر فولادها

فولادهای مقاوم به حرارت یکی از مهم‌ترین گروه‌های فولادی هستند که برای حفظ استحکام و پایداری در دماهای بالا طراحی شده‌اند. این فولادها معمولاً در تجهیزات صنعتی مانند بویلرها، توربین‌ها و خطوط انتقال حرارت به کار می‌روند. اما برای درک بهتر جایگاه آن‌ها، بین این فولادها و سایر فولاد مقایسه ای انجام میدهیم.

فولادهای مقاوم به حرارت با فولادهای زنگ‌نزن

فولادهای زنگ‌نزن و فولادهای مقاوم به حرارت هر دو از آلیاژهای کروم‌دار هستند، اما هدف استفاده از آن‌ها متفاوت است. فولادهای زنگ‌نزن برای مقاومت در برابر خوردگی طراحی شده‌اند و معمولاً در محیط‌های مرطوب، اسیدی و شیمیایی کاربرد دارند. در مقابل، فولادهای مقاوم به حرارت بیشتر بر روی تحمل دمای بالا تمرکز دارند و در برابر اکسیداسیون مقاوم‌تر هستند.

در حالی که فولادهای زنگ‌نزن مقادیر بیشتری از نیکل و کروم دارند، فولادهای مقاوم به حرارت اغلب دارای مولیبدن و وانادیوم بیشتری هستند که به افزایش استحکام در دماهای بالا کمک می‌کند. به عنوان مثال، فولاد استیل 310 که نوعی فولاد زنگ‌نزن است، می‌تواند در دماهای بالا کار کند، اما در برابر خزش ضعیف‌تر از فولادهایی مانند 1.7335 (13CrMo4-5) است.

فولادهای مقاوم به حرارت با فولادهای ابزار

فولادهای ابزار به دلیل سختی و مقاومت بالای خود در برابر سایش و ضربه شناخته می‌شوند. این فولادها دارای مقادیر بالایی از تنگستن، مولیبدن و وانادیوم هستند که موجب افزایش سختی سطحی آن‌ها می‌شود. در مقابل، فولادهای مقاوم به حرارت بیشتر بر روی استحکام در دماهای بالا تمرکز دارند.

فولادهای ابزار در صنایعی مانند ساخت تیغه‌های برش، قالب‌سازی و ابزارهای مهندسی استفاده می‌شوند. اما فولادهای مقاوم به حرارت در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر دما و فشار بالا دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، فولاد H13 که یک فولاد ابزار است، می‌تواند در دماهای بالا سختی خود را حفظ کند، اما مقاومت آن در برابر خزش کمتر از فولادهایی مانند 1.7709 (21CrMoV11-2) است.

فولادهای مقاوم به حرارت با فولادهای ساختمانی

فولادهای ساختمانی معمولاً دارای ترکیب شیمیایی ساده‌تری هستند و برای افزایش استحکام و قابلیت جوشکاری بهینه شده‌اند. این فولادها در صنایع ساختمان‌سازی، پل‌سازی و سازه‌های فلزی به کار می‌روند. در مقابل، فولادهای مقاوم به حرارت به دلیل داشتن عناصر آلیاژی بیشتر، گران‌تر بوده و جوشکاری آن‌ها به روش‌های خاصی نیاز دارد.

در کاربردهایی که نیاز به تحمل بارهای مکانیکی زیاد در دمای محیط وجود دارد، فولادهای ساختمانی گزینه مناسبی هستند. اما در محیط‌های با دمای بالا، فولادهای مقاوم به حرارت عملکرد بهتری دارند. به عنوان مثال، فولاد S355 که یکی از متداول‌ترین فولادهای ساختمانی است، در دماهای بالاتر از 500 درجه سانتی‌گراد خواص مکانیکی خود را از دست می‌دهد، در حالی که فولاد 1.7362 (10CrMo9-10) در چنین شرایطی استحکام خود را حفظ می‌کند.

فولادهای مقاوم به حرارت با فولادهای فنری

فولادهای فنری دارای خاصیت ارتجاعی بالا هستند و برای قطعاتی که تحت بارهای متناوب قرار دارند، استفاده می‌شوند. این فولادها معمولاً حاوی مقدار زیادی کربن و سیلیکون هستند که باعث افزایش خاصیت فنری آن‌ها می‌شود.

در مقابل، فولادهای مقاوم به حرارت برای کاربردهایی که نیاز به حفظ استحکام در دمای بالا دارند، مناسب‌تر هستند. فولادهای فنری مانند 65SiCr5 در دماهای پایین عملکرد بهتری دارند، اما در دماهای بالا سریع‌تر تخریب می‌شوند. در حالی که فولادهای مقاوم به حرارت، مانند 1.7380 (21CrMoV5-7)، در برابر خزش و تغییرات دمایی مقاوم‌تر هستند.