نمودار شیفلر و دلونگ برای پیش بینی میزان فریت در جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی
فریت
باعث جلوگیری از ترک گرم در حین سرد شدن در جوشکاری فولادهای زنگ نزن
آستنیتی می گردد. نمودار شفلر دیلانگ برای پیش بینی میزان فریت در ترکیب
فازی آستنیت و فریت استفاده می شود. نمودار شفلر و دیلانگ از روش های اصلی
پیش بینی نوع فاز در جوش و آلیاژ فولاد آستنیتی زنگ نزن می باشد.
نیکل و کروم معادل
در نمودار شفلر دیلانگ با توجه به میزان کرم و نیکل معادل می توان مقدار و نوع فاز پایدار فریت و آستنیت را شناسایی و تشخیص داد.
حدود 60% از تولیدات فولادهای زنگ نزن آمریکا مربوط به انواع شکل های نوع آستنیتی آن می باشد. زنگ نزن های آستنیتی مقاومت بهتری در برابر خوردگی دارند؛ چقرمگی و شکل پذیری عالی به همراه کار سختی پذیری بالایی دارند به طوری که با کار سرد استحکام تسلیم آن ها از 300MPa تا بالای 1000MPa می رسد. چون تحت تاثیر استحاله فازی قرار نمی گیرند در رنج دمایی وسیعی قابل استفاده اند؛ از دماهای پایین و کاربرد در محیط های سرد تا دماهای حدود 700°C برای انواع پر کروم و پر کربن آن ها. حضور حداقل 12% Cr جهت ایجاد لایه غیر فعال اکسید کروم نیاز است تا فولاد، مقاوم به خوردگی در شرایط معمول محیطی شود(تصویر 1). نوع آستنیتی علاوه بر کروم حاوی حداقل 8%Ni می باشد که فاز آستنیت را در دمای محیط پایدار می کند.
از آنجا که پایه بسیاری از آلیاژهای این خانواده بر مبنای حداقل 18%Cr – 8%Ni (موسوم به 18-8) است برای بررسی رفتار انجمادی آن ها در آینده به جای استفاده از فاز-دیاگرام سه تایی Fe – Cr – Ni از دیاگرام شبه دوتایی Cr-Ni در 70% Fe اسنفاده می شود(تصویر 2 و 3).
انواع رایج خانواده
آستنیتی آلیاژهای خانواده UNS S20000 and S30000 (AISI 200 and 300) است که ترکیب شیمبایی اعضای این خانواده برای بهبود خواص می تواند تفاوت کند، مثلا در نوع 316 مولیبدن به جهت مقاومت به حفره دار شدن یا در انواع دیگر نایوبیوم و تیتانیوم برای جلوگیری از حساس شدن و خوردگی مرزدانه ای افزوده شده است. با توجه به ترکیب شیمیایی متفاوت جوش پذیری و ریزساختار حاصل از جوش نیز می تواند متفاوت باشد.
خانواده AISI 300 از 8 تا 20% نیکل و 16 تا 25% کروم دارند. دیگر عناصر جزیی حدود 1% سیلیسیوم، جهت اکسیژن زدایی؛ 0.02 تا 0.08% کربن، به عنوان پایدارکننده آستنیت؛ و حدود 1.5% منگنز جهت پایداری آستنیت و تشکیل ترکیبات گوگردی و سیلیسیومی است.
برای مدل کردن این آلیاژها و پیش بینی ریزساختار دو پارامتر کرم معادل و نیکل معادل تعریف می شود تا تاثیر همه عناصر آلیاژی در پایدارسازی فریت یا آستنیت در کنار هم بررسی شود.
Nieq = %Ni + 30*%C + 0.5*%Mn
Creq = %Cr + %Mo + 1.5%Si + 0.5%Nb
شفلر (Schaeffler) در سال 1949 رابطه کمی بین ترکیب شیمیایی و ریزساختار را ارائه نمود، این نمودار به عنوان نقشه راه (roadmap) فولادهای زنگ نزن مطرح است.
در 1974 دیلانگ(Delong) نمودار شفلر را اصلاح کرد و تاثیر نیتروژن به عنوان آستنیت زای قوی را به آن اضافه کرد.
