فولادهای حاوی کروم سری‌های ۵۰xx و ۵۱xx گروهی از فولادهای کم آلیاژی هستند که بطور گسترده در کاربردهای دما بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند .

(Chromium steels ۵۰xx and 51xx series) (۵۰xxx, 51xxx, and 52xxx series)

سیلیسیم باعث افزایش استحکام فولاد در دماهای بالا می‌شود . سیلیسیم همچنین باعث افزایش مقاومت به پوسته پوسته شدن در فولادهای حاوی کروم پایین در هوا و دماهای بالا می‌شود . سیلیسیم باعث کاهش تردی و شکنندگی نیز می‌شود . کروم در مقادیر کم (۵/۰ درصد) یک کاربید ساز و تثبیت کننده است. کروم همچنین سختی پذیری را تحت تاثیر قرار می‌دهد [۱] .

انواع فولادهای حاوی کروم

این فولادها شامل فولادهای سری ۵۰xx ، ۵۱xx ، ۵۰۱xx ، ۵۱۱xx و ۵۲۱xx هستند ( بر طبق استاندارد SAE ) [2] . در ادامه متن به زیرمجموعه‌های این فولادها بطور کامل پرداخته شده است .

ترکیب شیمیایی فولادهای حاوی کروم

ترکیب شیمیایی این فولادها در جدول زیر ارائه شده است [۲ و ۳] .

ترکیب شیمیایی فولادهای حاوی کروم [۲ و ۳] .

سایر خواص فولادهای کروم سری‌های ۵۱xx و ۵۲xx شامل خواص مکانیکی ، حرارتی و الکتریکی در ادامه مورد بررسی قرار گرفته است . شکل زیر نمودارهای TTT و CCT فولادهای حاوی کروم ۵۱۶۰ را نشان می‌دهد . حداکثر سختی در دسترس این فولاد در طی عملیات کوئنچ HRC 63 است . این سختی می‌تواند با کمک عملیات تمپرینگ پس از کوئنچ کردن به مقدار دلخواه کاهش یابد [۴] .

نمودار TTT و CCT فولاد ۵۱۶۰ [۴] .

برخی از خواص مشابه از زیرمجموعه‌های فولادهای حاوی کروم در ادامه بررسی شده‌اند .

۵۰۱۰۰ ، ۵۰۱۵ ، ۵۰۴۶ ، H5046 ، ۵۰۶۰ ، ۴۰B50 ، H40B50 ، ۴۴B50 ، H44B50 ، ۴۶B50 ، H46B50 ، ۵۰B50 ، H50B50 ، ۶۰B50 ، H60B50 ، ۵۱۱۰۰ ، ۵۱۱۵ ، ۵۱۱۷ ، ۵۱۲۰ ، H5120 ، H5130 ، ۵۱۳۲ ، H5132 ، ۵۱۳۵ ، H5135 ، ۵۱۴۰ ، H5140 ، ۵۱۴۵ ، H5145 : دانسیته (×۱۰۰۰ kg/m^۳) ۷/۷ تا ۸/۰۳ ، نسبت پواسون۰/۲۷ تا ۰/۳۰ و مدول الاستیک (GPa) – 190 .

خواص فولادهای حاوی کروم

خواص برخی از فولادهای حاوی کروم به صورت مجزا در ادامه مطرح شده است [۳] .

فولاد ۵۰۴۶ : استحکام کششی (MPa) 1744 ، استحکام تسلیم  (MPa) 1407 ، درصد ازدیاد طول (%) ۹ ، درصد کاهش سطح مقطع (%) ۲۵ ، سختی (HB) 482 و فولاد ۴۶B50 : استحکام کششی (MPa) 1779 ، استحکام تسلیم  (MPa) 1620 ، درصد ازدیاد طول (%) ۱۰ ، درصد کاهش سطح مقطع (%) ۳۷ ، سختی (HB) 560 و فولاد ۶۰B50 : استحکام کششی (MPa) 1882 ، استحکام تسلیم  (MPa) 1772 ، درصد ازدیاد طول (%) ۸ ، درصد کاهش سطح مقطع (%) ۳۲ ، سختی (HB) 600 .

فولاد ۵۱۳۰ : استحکام کششی (MPa) 1275 ، استحکام تسلیم  (MPa) 1207 ، درصد ازدیاد طول (%) ۱۲ ، درصد کاهش سطح مقطع (%) ۵۱ ، سختی (HB) 379 و فولادهای حاوی کروم ۵۱۳۲ و H5132 : رسانایی حرارتی (W/m-K) 48/6 ، گرمای ویژه (J/kg-K) 494 ، مقاومت الکتریکی ( ^۹- ۱۰ Ω-m ) 210

فولاد ۵۱۴۰ : استحکام کششی (MPa) 572/3 ، استحکام تسلیم  (MPa) 293/0 ، درصد ازدیاد طول (%) ۲۸/۶ ، درصد کاهش سطح مقطع (%) ۵۷/۳ ، سختی (HB) 167 ، استحکام ضربه (J) 40/7 و فولاد H5140 : استحکام کششی (MPa) 570 ، استحکام تسلیم  (MPa) 295 ، درصد ازدیاد طول (%) ۲۸/۶ ، درصد کاهش سطح مقطع (%) ۵۷ ، رسانایی حرارتی (W/m-K) 44/6 ، گرمای ویژه (J/kg-K) 452 ، مقاومت الکتریکی ( ^۹- ۱۰ Ω-m ) 228 .

کاربرد فولادهای حاوی کروم

فولادهای کروم پر کربن مانند E51100 و E52100 به طور گسترده در یاتاقان‌های توپی مورد استفاده قرار می‌گیرند . فنرهای صفحه‌ای شاسی خودروها از فولادهای آلیاژی دانه ریز ۵۱۶۰ و ۶۰B51 ساخته می‌شوند . فولادهای کروم در برابر گرافیت سازی بسیار مقاوم است ؛ بنابراین برای سرویس دهی در دماهای بالاتر از ۴۵۵ درجه سانتی گراد گزینه مناسبی هستند [۱] .

منابع

[۱]         Volume 1 Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys. .

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

[۳]         “https://www.efunda.com/Materials/alloys/alloy_steels/list_alloy.cfm?m=ais&Page_Title=AISI%205xxx&ID_Low=AISI_5.” .

[۴]         D. E. Lozano, “Effect of Interrupted Quenching on the Fatigue Resistance of an,” no. July, 2015.