وقتی «فولاد ضد زنگ 2Cr13» را می شنوید، فکر فوری برای بسیاری فقط یک درجه مارتنزیتی پایه دیگر است که برای چاقوها و شیرهای ارزان قیمت مناسب است. این اشتباه نیست، اما این یک ساده‌سازی است که منجر به سردردهای فروشگاهی بیشتر از آنچه باید می‌شود. واقعیت این است که رفتار آن در این حد وسط پیچیده قرار دارد - نه به اندازه 304 بخشنده است و نه به سختی 440 درجه سانتیگراد قابل استحکام است. به دست آوردن نتایج ثابت با آن، به خصوص در ریخته گری و ماشینکاری، از شما می خواهد که به ویژگی های خاص آن احترام بگذارید.
معمای ریخته گری: سیالیت در مقابل ترک
در خطوط ریخته‌گری قالب و سرمایه‌گذاری پوسته ما، 2Cr13 یک پرواز مکرر برای بدنه‌های پمپ، پروانه‌ها و قطعات خاص ماشین آلات مواد غذایی است. اولین نکته درجه حرارت ریختن است. فکر می کنید با کربن متوسط آن (~0.16-0.25٪) و 13٪ کروم، کار ساده ای است. اما محدوده انجماد آن کمتر از آن چیزی است که انتظار دارید. خیلی خنک بریزید، و به خصوص در بخش های نازک تیغه پروانه، دچار میسترون می شوید. خیلی داغ بریزید و خطر پارگی داغ، به ویژه در اطراف گوشه های داخلی تیز بدنه شیر وجود دارد. ما از طریق بیش از چند قطعه ریخته گری اسقاط شده یاد گرفته ایم که بالاترین محدوده توصیه شده را هدف بگیریم اما باند کنترلی بسیار محکم تر. این در مورد دادن سیالیت کافی برای پر کردن قالب بدون فشار بیش از حد به پوسته جامد کننده است.
سپس تعامل مواد قالب وجود دارد. از آنجایی که مارتنزیتی است، تغییر شکل و کوچک شدن آن متفاوت از درجه های آستنیتی است. با ریخته‌گری سرمایه‌گذاری با استفاده از پوسته‌های سرامیکی، باید دمای پیش گرمای پوسته را تنظیم می‌کردیم. یک پیش گرمای استاندارد برای 304 منجر به ترک خوردگی در ریخته گری 2Cr13 شد زیرا شوک حرارتی در هنگام ریختن شدیدتر بود. اکنون کمی بالاتر از قبل گرم می کنیم، که برای کاهش تنش انقباض غیرمعمول به نظر می رسد، اما کارساز بود. سرعت خنک‌سازی اولیه را به اندازه‌ای کاهش داد که اجازه داد پوسته فلزی یکنواخت‌تر شکل بگیرد.
عملیات حرارتی پس از ریخته گری غیر قابل مذاکره است. As-cast 2Cr13 شکننده است. شما باید آن را بازپخت کنید. پروتکل استاندارد گرمایش در حدود 850-900 درجه سانتیگراد، نگهداری و خنک کردن کوره است. اما در اینجا یک نکته عملی وجود دارد: میزان خنک کننده در کوره مهم است. یک بار دسته‌ای از محفظه‌های پمپ ریخته‌گری داشتیم که بررسی‌های سختی را پشت سر گذاشتند، اما ماشینکاری ضعیفی داشتند و نشان‌دهنده سایش بیش از حد ابزار بود. این مشکل به کوره‌ای بازمی‌گردد که بیش از حد بارگذاری شده بود، جایی که قطعات در مرکز آن بسیار آهسته خنک می‌شدند، تقریباً مانند یک آنیل زیر بحرانی، و ریزساختار را کمتر از حد ایده‌آل باقی می‌گذاشت. اکنون فاصله بار بهتری را تضمین می کنیم. این انحرافات کوچک فرآیند است که شما را نیش می زند.
ماشینکاری: واقعیت صمغی
روی کاغذ، درجه ماشینکاری آن خوب است. در کف CNC، اپراتورها به شما می گویند که می تواند صمغی یا رشته ای باشد، به خصوص در شرایط آنیل شده. مانند فولاد 12L14 تراشه ها را نمی شکند و به اندازه 303 ضد زنگ تمیز نیست. کلید مدیریت سخت شدن کار است. اگر نرخ خوراک شما خیلی کم باشد یا ابزار ثابت بماند، بلافاصله سطح را سفت می‌کنید و پاس بعدی ابزار را به صدا در می‌آورد یا می‌سوزاند. ما ابزار کاربید را با صفحه چنگک تیز و صیقلی مشخص می کنیم و از نرخ های تغذیه بالاتر با سرعت متوسط استفاده می کنیم. خنک کننده نه تنها برای خنک کردن، بلکه برای کمک به شستن تراشه های مقاوم ضروری است.
حفاری سوراخ های عمیق یک چالش خاص است. یک نقطه استاندارد 118 درجه می تواند سرگردان شود و باعث گرمای بیش از حد شود. ما به مته های نقطه تقسیم 135 درجه با چرخه نوک زدن کندتر و افزایش فشار مایع خنک کننده روی آوردیم. زمان چرخه را اضافه کرد اما بسیاری از دوباره کاری ها و ابزارهای خراب را حذف کرد. برای شرکتی مثل Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY)، که همه چیز را از بازیگری تا نهایی انجام می دهد ماشینکاری CNC زیر یک سقف، این یادگیری های یکپارچه بسیار مهم هستند. شما نمی توانید ماشینکاری را به صورت مجزا بهینه کنید. شما باید شرایط به عنوان ریخته گری و تاریخچه عملیات حرارتی قسمت خالی را در نظر بگیرید. بخشی که کمی خارج از مشخصات آنیل شده بود، تمام روز با شما در ماشین تراش مبارزه می کند.
من پروژه ای را برای یک سری قرقره شیر هیدرولیک به یاد می آورم. چاپ مستلزم پرداخت سطحی ریز روی زمین ها بود. چرخاندن 2Cr13 به آن پایان مشکل ساز بود - ما همچنان یک بافت پاره و لکه دار دریافت می کردیم. ما با هندسه های مختلف درج آزمایش کردیم و در نهایت متوجه شدیم که یک درج به سبک برف پاک کن با پاس نهایی نهایی بسیار سبک، با استفاده از یک مایع برش با روانکاری بالا (نه خنک کننده استاندارد ما)، این کار را انجام داد. در کتابچه راهنمای ماشینکاری استاندارد نبود. این تعمیری بود که از سرخوردگی به وجود آمد.
مقاومت در برابر خوردگی: تعیین انتظارات مناسب
اینجاست که تصورات نادرست مشتری بزرگترین است. مردم فولاد ضد زنگ را می بینند و تصور می کنند که ضد زنگ است. فولاد ضد زنگ 2Cr13 فقط مقاومت خوردگی متوسطی را ارائه می دهد. برای محیط‌های با خورندگی خفیف، مانند اسیدهای غذایی خاص یا قرار گرفتن در معرض اتمسفر خوب است، اما در محیط‌های غنی از کلرید (آب شور، نمک‌های سنگین جاده‌ها) قرار می‌گیرد. ما همیشه این گفتگو را با مشتریان داریم. برای یک قطعه دریایی، ما برای 316 لیتر فشار می آوریم. اما مثلاً برای یک قطعه ماشین نانوایی که در معرض اسیدهای خمیر و بخار قرار دارد، 2Cr13 مقرون به صرفه و کاملاً کافی است.
منفعل شدن کمک می کند، اما یک درمان معجزه آسا نیست. فرآیند برای گریدهای مارتنزیتی مانند این با حمام های اسید نیتریک که برای آستنیتیکس استفاده می شود متفاوت است. ما از فرآیند غیرفعال سازی مبتنی بر اسید سیتریک استفاده می کنیم که موثرتر و سازگار با محیط زیست است. با این حال، موفقیت آن کاملاً به تمیزی سطح قبل از حمام بستگی دارد. هر آهن جاسازی شده از ماشین کاری یا جابجایی، لایه غیرفعال را به خطر می اندازد. ما یک مرحله تمیز کردن و بازرسی دقیق را قبل از غیرفعال سازی اجرا کردیم که به شدت شکایات زنگ زدگی روی قطعات تمام شده را کاهش داد.
حالت عملیات حرارتی به طور مستقیم بر عملکرد خوردگی تأثیر می گذارد. قسمتی که به درستی تمپر شده باشد مقاومت بهتری نسبت به قسمتی که فقط استرس را کاهش می دهد، خواهد داشت. ما این را با آزمایش نمونه‌هایی از دسته‌های مختلف در کابینت اسپری نمک مستند کردیم. داده‌ها به ما کمک کرد تا پروتکل کامل عملیات حرارتی خود را برای مشتریانی که سعی در مهندسی ارزش داشتند، توجیه کنیم. نادیده گرفتن عملیات حرارتی مناسب برای صرفه جویی در هزینه معمولاً بعداً با خرابی های حین سرویس نتیجه معکوس می دهد.
جوشکاری و ساخت: با احتیاط ادامه دهید
قابل جوش است، اما دوستانه نیست. اکیداً توصیه می شود که پیش گرما، حدود 200 تا 300 درجه سانتیگراد باشد، و عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) تقریباً همیشه برای بازیابی شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی در ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) ضروری است. اگر از PWHT صرف نظر کنید، HAZ سخت، شکننده و مستعد ترک خوردن می شود. ما این را زود هنگام تعمیر قطعات ریخته گری ترک خورده یاد گرفتیم. یک جوش تعمیری بدون پیش گرما و PWHT اغلب فقط چند میلی متر دورتر از مهره جوش می ترکد.
برای ساخت سازه های جوش داده شده از صفحه یا میله، انتخاب فلز پرکننده حیاتی است. انتخاب های رایج الکترودهای 309 لیتری یا 312 ضد زنگ هستند که دارای محتوای آلیاژ بالاتری برای جبران رقت و جلوگیری از سخت شدن بیش از حد هستند. حتی در این صورت، کنترل دمای بینگذر کلیدی است. ما آن را بیشتر شبیه جوشکاری فولاد کم آلیاژ می کنیم تا فولاد ضد زنگ. تغییر طرز فکر مهم است.
یک تلاش ناموفق شامل مشتری بود که می خواست مونتاژ جوشی از صفحات 2Cr13 و اتصالات ریخته گری را داشته باشد. آنها بر عدم وجود PWHT به دلیل نگرانی های ثبات ابعادی اصرار داشتند. ما نسبت به آن هشدار دادیم اما به درخواست آنها عمل کردیم. قطعات بازرسی اولیه را پشت سر گذاشتند اما در هنگام حمل و نقل در زمستان سرد ترک خوردند. تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری، همراه با شکنندگی مارتنزیت در دمای پایین در HAZ، باعث آن شد. اگر مشتری از PWHT توصیه شده امتناع کند، اکنون به یک معافیت امضا شده نیاز داریم. ارزش لطمه زدن به شهرت را ندارد.
منبع یابی و سازگاری مواد: متغیر پنهان
همه 2Cr13 برابر نیستند. واریانس در عناصر کمیاب مانند گوگرد، فسفر و سیلیکون بین آسیاب های مختلف می تواند به طور قابل توجهی بر قابلیت ریخته گری و ماشین کاری تاثیر بگذارد. ما زنجیره تامین خود را تا حد امکان استاندارد کرده‌ایم و گزارش‌های آزمایش کارخانه را برای مشاغل مهم درخواست می‌کنیم. دسته ای با گوگرد در انتهای مشخصات ممکن است کمی بهتر عمل کند، اما می تواند بیشتر در معرض پارگی داغ در طول ریخته گری باشد.
کار با یک شریک طولانی مدت مانند QSY، با چندین دهه در ریخته گری سرمایه گذاری و ماشینکاری، ارزش این کنترل را برجسته می کند. ما می‌توانیم مشکل ماشینکاری را به گرمای خاصی از فلز ردیابی کنیم و پارامترهای بالادست خود را بر این اساس تنظیم کنیم. به عنوان مثال، اگر یک دسته جدید در اولین تماس ابزار سخت‌تر شود، محتوای کربن واقعی روی گواهی را بررسی می‌کنیم و ممکن است قبل از شروع تولید کامل، دمای بازپخت را یک درجه تنظیم کنیم. این رویکرد پیشگیرانه باعث صرفه جویی در زمان خرابی می شود.
در نهایت، این در مورد دانستن زمان استفاده از آن است. با ظهور آلیاژهای خاص نقش 2Cr13 مانند موارد فوق دوبلکس یا مبتنی بر نیکل برای محیط های شدید، به عنوان یک انتخاب مطمئن و مقرون به صرفه برای کاربردهای خاص و کاملاً درک شده است. این یک اسب کار است، نه یک اسب نمایشی. ارزش آن در عملکرد قابل پیش بینی آن در محدوده آن نهفته است، و تخصص واقعی در تعریف و رعایت آن محدودیت ها در هر مرحله است - از کوره ریخته گری تا بررسی نهایی QC. این جایی است که تجربه 30 ساله در شرکتی مانند ما واقعاً گویای آن است.
