فولادهای زنگ نزن متالورژی جوشكاری و جوش پذیری (2)

مطالب قبل را می توانید از اینجا مرور کنید.

مقاومت خوردگی
در بیشتر مصارف، فولادهای ضد زنگ به خاطر مقاومت در برابر خوردگی و یا مقاومت حرارتی انتخاب می شوند. به دلیل طبیعت غیر فعال لایه اکسیدی غنی ازکرم، فولادهای زنگ نزن در برابر خوردگی های معمولی که فولادهای C-Mn و فولادهای کم آلیاژ دچار آنها می شوند، مقاوم هستند. 

دو نوع خوردگی موضعی در فولادهای زنگ نزن رخ می دهد که شامل خوردگی حفره ای و خوردگی شیاری است. 
خطرناک ترین نوع خوردگی در فولادهای زنگ نزن جوشکاری شده که موضوع بسیاری از مقالات می باشد حمله بین دانه ای (IGA) و پدیدۀ مرتبط با آن یعنی ترک خوردن خوردگی تنشی بین دانه ای (IGSCC) می باشد.  ترک خوردگی تنشی درون دانه ای (TGSCC) به ویژه در مورد فولادهای زنگ نزن آستنیتی 304L و L 316 یک مشکل جدی است. 

نمودارهای فازی
نمودارهای فازی تعادلی، برای توضیح استحاله های فازی و پایداری فازی در فولادهای زنگ نزن استفاده می شوند. در ادامه سیستم دوتایی Fe-Cr و سیستم های سه تایی Fe-Cr-C و Fe-Cr-Ni شرح داده شده است. هدف از این مبحث شناساندن کاربرد نمودارهای فازی تعادلی است که به کمک آن می توان ریزساختار ایجاد شده در انواع مختلف فولادهای زنگ نزن را پیش بینی کرد.
نمودارهای فازی بر اساس شرایط تعادلی تنظیم شده اند در حالی که شرایط گرم کردن و سرد کردن سریع که درجوشکاری ایجاد می شود، منجر به وجود آمدن شرایط غیر تعادلی می گردد. 

سیستم آهن- کرم
در غلظت های کم کرم یک حلقه آستنیتی در محدوده دمایی 912 تا °c1394 وجود دارد که عموماً حلقه گاما نامیده می شود. آلیاژها با مقدار کرم بیشتر از 7/12 درصد وزنی در دماهای بالا به طور کامل فریتی هستند در حالی که آلیاژهایی که میزان کرم آنها کمتر از این مقدار است حداقل مقداری آستنیت در درجه حرارت هایی درون حلقه گاما تشکیل می دهند. آلیاژهایی با کمتر از 12 درصد وزنی کرم، درون حلقه گاما به طور کامل آستنیتی هستند. در سرعت های سرد کردن سریع این آستنیت می تواند به مارتنزیت تبدیل شود.

در سیستم Fe-Cr ، فاز تعادلی دمای پائین، فاز سیگما نامیده شده است. این فاز دارای ترکیب استوکیومتری (Fe-Cr) است و ساختار کریستالی تتراگونال دارد. فاز سیگما بیشتر در آلیاژهایی با بیش از 20 درصد وزنی کرم تشکیل می شود. به دلیل اینکه فاز سیگما در دمای پائین تشکیل می گردد، سینتیک تشکیل آن بسیار آهسته است و تشکیل آن در محدوده دمایی 600 تا °C800 نیاز به زمان طولانی دارد. به خاطر اینکه فاز سیگما سخت و شکننده می باشد، وجود آن در فولاد زنگ نزن معمولاً نامطلوب است. 

این نمودار همچنین حاوی یک خط منقطع افقی در محدودۀ فاز  در دمای°C475 می باشد که به عنوان پدیدۀ تردی°C 457 شناخته شده است و ناشی از تشکیل رسوبات کوهرنت غنی از کرم در زمینه می باشد. این رسوبات آلفا پریم نامیده می شوندکه به طور عملی در محدودۀ دمایی 400 تا °C450 شکل  می گیرند و در آلیاژهایی با بیش از 14 درصد وزنی کرم، اثر تردی شدیدی نشان داده اند. تشکیل آلفا پریم نیز در آلیاژهای Fe-Cr بسیار آهسته است ولی نرخ آن با اضافه کردن عناصر آلیاژی افزایش می یابد.

ادامه دارد ...