فولادهای حاوی کروم و نیکل سری‌های ۳۱xx ، ۳۲xx ، ۳۳xx و ۳۴xx گروهی از فولادهای کم آلیاژی هستند که مقاومت به خوردگی عالی در دماهای بالا دارند [۱]

 ( Nickel–chromium steels ۳۱xx, 32xx, 33xx, and 34xx series )

انواع فولادهای حاوی کروم و نیکل

این فولادها شامل فولادهای سری ۳۱xx ، ۳۲xx ، ۳۳xx و ۳۴xx هستند که در ادامه متن به برخی از آن‌ها اشاره شده است [۳] .

خواص فولادهای حاوی کروم و نیکل

سیستم‌های نیکل – کروم نشان می‌دهد که کروم کاملا در نیکل حل می‌شود . مقدار حلالیت آن در دمای یوتکتیک ۴۷ درصد و در دمای اتاق حدود ۳۰ درصد است . این آلیاژها مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا دارند ؛ علاوه بر این از مقاومت به سایش خوبی برخوردارند [۱]  .

ترکیب شیمیایی فولادهای کروم- نیکل دار در ادامه مطرح شده است . فولادهای سری ۳۱xx حاوی ۱/۲۵ درصد نیکل و ۰/۶۵ تا ۰/۸۰ درصد کروم هستند . فولادهای سری ۳۲xx حاوی ۱/۷۵ درصد نیکل و ۱/۰۷ درصد کروم هستند . فولادهای سری ۳۳xx و ۳۴xx به ترتیب حاوی ۳/۵۰ و ۳/۰۰ درصد نیکل و ۱/۵۰ تا ۱/۵۷ و ۰/۷۷ درصد کروم هستند [۳] .

ترکیب شیمیایی فولاد ۳۱۴۰ که زیرمجموعه‌ فولادهای دارای کروم – نیکل است عبارتست از : ۰/۴۰ تا ۰/۵۰ درصد کربن، ۰/۵۰ تا ۰/۸۰ درصد منگنز، ۰/۴۵ تا ۰/۷۵ درصد کروم و ۱/۰۰ تا ۱/۵۰ درصد نیکل [۴] .

سایر خواص فولادهای حاوی کروم و نیکل

خواص فولاد ۳۱۴۰ به شرح زیر است .

دانسیته ، نسبت پواسون و مدول الاستیک آن به ترتیب (×۱۰۰۰ kg/m^۳) ۷/۷ تا ۸/۰۳ و ۰/۲۷ تا ۰/۳۰ و ۲۱۰-۱۹۰ گیگاپاسکال است . استحکام کششی ، استحکام تسلیم ، درصد ازدیاد طول و درصد کاهش مقطع آن به ترتیب ۶۸۹/۵ مگاپاسکال ، ۴۲۲/۶ مگاپاسکال ، ۲۴/۵ درصد و ۵۰/۸ درصد است . سختی برینل این فولاد ۱۹۷ و استحکام ضربه آن ۴۶/۴ ژول است [۴] .

شکل زیر اثر تمپرینگ بر روی یک نوع خاص از فولادهای دارای کروم – نیکل را نشان می‌دهد . از این شکل می‌توان دریافت که منحنی ضربه ایزود ( Izod ) شماره ۱ در محدوده دمایی ۴۵۰-۲۵۰ درجه سانتی گراد به یک مینیمم خطرناکی رسیده است . این اتفاق در دمای ۳۵۰ درجه سانتی گراد ( قعر موجود در نمودار ) رخ داده است [۲] .

اثر تمپرینگ روی خواص مکانیکی فولادهای دارای کروم-نیکل ( شامل ۰/۲۶ درصد کربن ، ۳ درصد نیکل و ۱/۲ درصد کروم ) با قطر ۲۹ میلی متر ، میله‌های سخت شده در روغن از ۸۳۰ درجه سانتی گراد . Izod (2) برای فولاد با ۰/۲۵ درصد مولیبدن [۲] .

جدول زیر نیز اثر نرخ سرد شدن یک نوع خاص ازاین فولادهای دارای  0/3 درصد کربن ، ۳/۵ درصد نیکل و ۰/۷ درصد کروم را پس از تمپرینگ در دمای ۶۳۰ درجه سانتی گراد نشان می‌دهد [۲] .

اثر نرخ سرد شدن فولاد حاوی کروم – نیکل تمپر شده در ۶۳۰ درجه سانتی گراد [۲] .

کاربرد فولادهای کروم-نیکل دار

این فولادها در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون دارند ، مورد استفاده قرار می‌گیرند . این فولادها همچنین در عناصر گرمایشی ، ترموکوپل‌ها ، آلیاژهای مقاوم به خوردگی در دماهای بالا و آلیاژهای مقاوم به سایش مورد استفاده قرار می‌گیرند [۱] .

فولادهای کروم-نیکل دار جز خانواده فولادهای کم آلیاژی هستند که مقاومت به سایش بالایی دارند . علاوه بر این مقاومت به خوردگی این فولادها در دماهای بالا بسیار عالی است . این فولادها بطور متوسط دارای ۳/۵۰ درصد Ni و ۱/۵۷ درصد Cr هستند . بدلیل ویژگی‌های عالی ، این فولادها کاربردهای ویژه‌ای در صنایع دارند .

منابع

[۱]         “https://www.reade.com/products/nickel-chromium-alloys-nicr.” .

[۲]         “https://www.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=10.” .

[۳]      کاویانی‌نژاد، فریدون, انتخاب مواد و طراحی برای مهندسین مواد- مکانیک- شیمی. موسسه آموزشی و تحقیقاتی صنایع دفاعی.

[۴]         “https://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_steels/list_alloy.cfm?m=&Page_Title=Nickel%2DChromium%20Steels&SC=alloy&NAE=Nickel-Chromium&ID_Low=AISI_31.” .