به دلیل انعطاف‌پذیری فولاد ضدزنگ، طیف گسترده‌ای از تکنیک‌های ساخت برای این نوع فولاد وجود دارد. برای درک بهتر مزایا و مضرات فرایندهای تولید استیل ، بررسی برخی از این فرآیندها می‌تواند مفید باشد.
اگرچه فولاد ضدزنگ از استحکام و کارسختی نسبتاً بالایی برخوردار است، اما به اندازه کافی شکل‌پذیر است.
به همین دلیل خمکاری ، ماشینکاری ، جوشکاری شده ، یا کشش عمیق بر روی آن انجام شود.
این راهنما بر روی سه فرآیند تولید فولاد ضد زنگ تمرکز خواهد کرد: کارسختی، ماشینکاری و جوشکاری.
کارسختی فولاد ضدزنگ
کارسختی فرآیند استحکام‌بخشی مواد از طریق تغییر شکل است. نسبت به سایر انواع فولادها، فولاد ضدزنگ به سرعت کارسخت می‌شود، اگرچه نرخ دقیق آن به گرید آلیاژ بستگی دارد.
به عنوان مثال، نرخ کارسختی خانواده‌ی آستنیتی فولاد ضدزنگ، کمی بالاتر از فولاد کربنی است.
این خانواده گریدی است که اغلب در فرایندهای تولید استیل مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بهتر است که گرید فولاد را با آن دست از روش‌های کارسختی تطبیق داد که بیشترین تناسب را با فولاد داشته باشند.
از آنجا که فولاد ضدزنگ آستنیتی معمولاً تنها با کار سرد کارسخت می‌شود، بهتر است برای سایر گریدها از یک فرآیند عملیات حرارتی استفاده کرد؛ مانند عملیات‌هایی که در خانواده‌ی مارتنزیتی به کار می‌روند.
نرخ کارسختی فولاد ضدزنگ
از آنجا که فولادهای ضدزنگ فریتی نرخ کارسختی کمتری دارند، فولادهای ضدزنگ آستنیتی و مارتنزیتی از جمله سری‌هایی هستند که بیشترین بهره را از فرآیندهای کارسختی می‌برند.
در بعضی موارد، فولاد ضدزنگ آستنیتی را می‌توان تا MPa 1000 کار سرد کرد.
این در حالی است که مقدار حداکثر به طور معمول در محدوده‌ی MPa 800 است.
هنگام کشش سرد، فولاد ضد زنگ ممکن است به خواص کششی MPa 2000 و بیشتر برسد.
درکل چنین سطوح استحکام بالایی معمولا به سیم‌هایی با اندازه‌ی کوچک محدود است.
به دلیل نرخ کارسختی سریع فولاد ضدزنگ، اندازه می‌تواند مشکل ساز باشد؛ چرا که با افزایش قطر سیم، استحکام کششی در هسته‌ی سیم کاهش می‌یابد.
نرخ کارسختی سریع مزایای خاصی را نیز به همراه دارد.
به عنوان مثال، نرخ کارسختی فولاد ضد زنگ در پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت به خوردگی و استحکام بالا دارند، بسیار موثر و مفید است. کاربردهای متداول عبارتند از ساخت پیچ و مهره، قطعات ماشین آلات، تجهیزات بیمارستانی و ماشین آلات کرایوژنیک.
گروه مارتنزیتی، بالاترین میزان مقاومت به خوردگی و سختی را در بین دسته‌های فولاد ضدزنگ دارد.
این ویژگی آن را به یک آلیاژ محبوب برای تولید ابزارآلات، قطعات شیر، یاتاقان و کارد و چنگال تبدیل کرده است.
تاثیر کارسختی بر خصوصیات فولاد ضدزنگ
کارسختی همچنین می‌تواند خواص مغناطیسی فولاد ضدزنگ را افزایش دهد.
گرچه خواص مغناطیسی آن نسبتا ناچیز است، اما گریدهایی که نرخ کارسختی بیشتری دارند، سطح بالاتری از ظرفیت مغناطیسی را بعد از عملیات کارسختی از خود نشان می‌دهند.
فولاد ضدزنگ همچنین تحت سرعت‌های آهسته‌تر شکل‌دهی، دچار تغییر شکل بیشتری می‌شود.
برای بهبود راندمان کارسختی آن‌ها لازم است که برخی از فرایندهای تولید استیل مانند شکل‌دهی، آهسته انجام شوند.
ماشینکاری فولاد ضدزنگ
گریدهای ۳۰۳، ۴۳۰، ۴۱۰ و ۴۱۶ در هنگام آلیاژ شدن با سولفید منگنز در برابر تراشه‌برداری مقاومت می‌کنند.
به دلیل کاهش داکتیلیته و مقاومت در برابر خوردگی که با افزودن سولفید منگنز به وجود می‌آید.
این گریدها کاربردهای ماشینکاری محدودی دارند، اگرچه چندین گرید خودتراش برای رفع این مشکل توسعه داده شده است.
برای غلبه بر محدودیت‌های ماشینکاری فولادهای ضدزنگ ، برخی از شرکت‌ها از تکنیک‌های ذوب فولاد منحصربه‌فردی برای بهبود قابلیت ماشینکاری گریدهای آستنیتی پرکاربرد استفاده کرده‌اند.
این فرایندهای تخصصی می‌توانند راندمان ماشینکاری را بهبود بخشیده و به ماندگاری ابزار کمک کنند.
نکاتی درباره‌ی ماشینکاری فولاد ضدزنگ
با توجه به مشکلات مختلف، از جمله احتمال تراشه‌برداری، ماشینکاری فولاد ضدزنگ می‌تواند به یک فرآیند پیچیده تبدیل شود.
در اینجا چند پیشنهاد ارائه می‌شود که می‌تواند به ماشینکاری این آلیاژ کمک کند:
- اعمال خنک کننده‌ها یا روان‌سازها به تجهیزات
- استفاده از ابزارهای بزرگ برای کاهش گرما
- استفاده از تراشه‌شکن برای کنار زدن پلیسه‌ها
- استفاده از ماشین ابزاری که لرزش را کاهش می‌دهد
- تیز نگهداشتن همیشگی تیغه‌ی برش
جوشکاری فولاد ضدزنگ
بسیاری از انواع فولاد ضدزنگ قابل جوشکاری هستند، اما میزان کارایی آن به گرید فولاد بستگی دارد.
در اینجا چند نکته برای جوشکاری هر دسته از فولاد ضدزنگ آورده شده است:
- آستنیتی: اکثر گریدهای خانواده‌ی آستنیتی، به جز گرید خودتراش ۳۰۳، برای اهداف جوشکاری مناسب هستند. با این حال، این گروه مستعد به حساس‌شدن و خوردگی بین دانه‌ای در قطعات ضخیم‌تر هستند. برای پروژه‌هایی که شامل جوشکاری قطعات ضخیم می‌شوند، شاید بهتر باشد از گریدهای کم کربن مانند L304 یا L316 استفاده شود. برخی از گریدهای تثبیت‌شده مانند گرید ۳۴۷ نیز ممکن است مؤثر باشند.
- مارتنزیتی: این گریدها نیز گزینه‌های خوبی برای جوشکاری هستند، اما ممکن است مستعد به ترک خوردن باشند. برای کمک به کاهش احتمال شکستگی‌ها، باید مواد پیش‌گرم یا پس‌گرم شوند، یا از میله‌های پرکنند‌ی آستنیتی استفاده شود.
- فریتی: اگرچه برای جوشکاری کمتر مناسب است، اما برخی از گریدهای فریتی تثبیت‌شده، مانند گرید ۴۰۹، ممکن است برای پروژه‌های خاصی مناسب باشند. ممکن است با کمک پرکننده‌های فولاد ضدزنگ آستنیتی یا با پس‌گرم کردن مواد جوش‌داده‌شده، بتوان مواردی مانند حساس‌شدن، داکتیلیته‌ی کم و رشد دانه‌ی زیاد را مرتفع کرد.
- داپلکس: این مجموعه از گریدها برای انبساط حرارتی کم، جوابگو هستند و از نظر جوشکاری ، کارآمد می‌باشند. برخی از گریدهای مناسب جوشکاری از قبیل گرید ۲۲۰۵ از محتوای نیکل بالاتری برای بهبود داکتیلیته، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار هستند.
