استنلس استیل 440 چیست؟

 

استیل 440 گریدی مارتنزیتی از سری 400 استنلس استیل است که محتوای بالایی از کروم و کربن در ساختار خود دارد. خواص مکانیکی خوب این گرید سبب کاربرد گسترد آن در ساخت انواع برخی قطعات صنعتی و تیغه‌ها شده است. استیل 440 دارای سه گرید مختلف 440C، 440B و 440A است که همگی مقاومت خوبی در برابر خوردگی و سایش دارند.

استیل 440C گریدی با کربن بالاست که پس از عملیات حرارتی به بالاترین درجه سختی خود دست می‌یابد. این ویژگی سبب می‌شود تا کاربرد آن برای ساخت اجزای شیرهای صنعتی و یاتاقان مناسب باشد. هر سه گرید خواص مشابهی دارند اما گرید 440C رایج‌تر از دو گرید دیگر این خانواده است. گرید دیگر خانواده استیل 440 ، 440F است که قابلیت ماشینکاری آن بهبود یافته است.

اصولاً استیل سری 400 و از جمله فولاد ضدزنگ 440 مقاومت به خوردگی کمتری نسبت به گریدهای آستنیتی یا  استیل سری 300 دارند و اغلب در کاربری‌هایی استفاده می‌شوند که نیاز است با انجام عملیات حرارتی مثل کوئنچ و تمپر سختی آن‌ها افزایش یابد. از ان‌جا که در دمای بالا این فولادها سختی خود را از دست می‌دهد، بهتر است برای کاربری‌های دما پایین استفاده شوند.

ویژگی های کلیدی استنلس استیل440

همانطور که گفتیم استیل 440 از گریدهای مارتنزیتی فولاد ضد زنگ است که مشخصات آن در استاندارد ASTM A276/A276M ذکر شده است. این استاندارد در خصوص مقاطع توپُر استنلس استیل است.

ترکیب شیمیایی

گرید فولاد	آهن (Fe)	کربن (C)	منگنز (Mn)	سیلیسیم (Si)	فسفر (P)	گوگرد (S)	کروم (Cr)	مولیبدن (Mo)	نیکل (Ni)	نیتروژن (N)
440A	Bal	0.6-0.75	MAX 1	MAX 1	MAX 0.4	MAX 0.3	16-18	MAX 0.75	–	–
440B	Bal	0.75-0.95	MAX 1	MAX 1	MAX 0.4	MAX 0.3	16-18	MAX 0.75	–	–
440C	Bal	0.95-1.2	MAX 1	MAX 1	MAX 0.4	MAX 0.3	16-18	MAX 0.75	–	–

 

خواص مکانیکی استیل 440C

شرایط آلیاژ (دمای تمپر)	استحکام کششی(MPa)	استحکام تسلیم  0.02%(MPa)	ازدیاد طول(%)	سختی راکول سی (HRC)	چقرمگی ضربه چارپی(V) (J)
آنیل	758	448	14	حداکثر 269 برینل	–
204	2030	1900	4	59	9
260	1960	1830	4	57	9
316	1860	1740	4	56	9
371	1790	1660	4	56	9

 

خواص فیزیکی استیل 440

گرید فولاد	چگالی (Kg/m3)	مدول الاستیک (GPa)	مقاومت الکتریکی (nΩ.m)	ضریب انبساط حرارتی	هدایت حرارتی (W/m.K)	گرمای ویژه (J/kg.K)
440A/B/C	7650	200	600	10.1 تا °C 100 10.3 تا °C 200 11.7 تا °C 300	24.4	460

 

استانداردهای استنلس استیل 440

استیل زنگ نزن 440 در استانداردهای گوناگون با نام‌های مختلفی شناخته می‌شود که در جدول زیر آمده است.

گرید فولاد	شماره UNS	استاندارد بریتانیایی		استاندارد اروپایی (Euronorm)		استاندارد سوئدی (Swedish SS)	استاندارد ژاپنی (JIS)
		BS	EN	شماره	نام
440A	S44002	–	–	–	–	–	SUS 440A
440B	S44003	–	–	1.4112	X90CrMoV18	–	SUS 440B
440C	S44004	–	–	1.4125	X105CrMo17	–	SUS 440C

 

جایگزین‌های استنلس استیل 440

گریدهای جایگزین فولاد ضد زنگ 440 ، با توجه به دلایل فنی برای جایگزینی در جدول زیر مطرح شده‌اند.

گرید فولاد	دلیل جایگزینی با 440C
440A/B	مقاومت در برابر خوردگی خوب و نرمی بیشتر
440F	ماشینکاری خوب، با سختی مشابه سایر گریدهای 440
420	در مواردی که به استحکام کمتر نسبت به گریدهای 440 نیاز است
416	ماشینکاری بهتر ولی استحکام خیلی کمتر نسبت به گریدهای 440

 

خواص استنلس استیل 440

در این بخش به بررسی ویژگی‌های کلیدی استیل 440 می‌پردازیم.

مقاومت در برابر خوردگی

استنلس استیل 440 مقاومت بسیار خوبی در برابر اسیدهای ملایم، مواد غذایی، آب شیرین و هوا دارد. برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی بهتر است سطح آن را کاملا صاف و صیقلی کرده و سختی سطحی را با انجام عملیات حرارتی افزایش داد. استیل 440C مقاومت به خوردگی تا حدودی مشابه به استیل 304 را از خود نشان می‌دهد.

مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، استیل 440 در دمای بالا مقاومت خود را از دست می‌دهد و برای کاربردهای دما بالا مناسب نیست و بهتر است از آن در دماهای محیط و یا کمتر استفاده شود.

عملیات حرارتی

استیل 440 را می‌توان در دو شرایط مختلف بنا به خواص مورد نیاز استفاده کرد. حالت نرم (آنیل شده) و حالت سختکاری شده (کوئنچ و تمپر شده).

آنیلینگ استیل 440: برای آنیل کردن این آلیاژ باید آن را در دمای 850 تا 900 درجه سانتی‌گراد گرم کرد و پس از مدت زمان کافی، تا دمای 600 درجه به آهستگی سرد کرد. پس از رسیدن به دمای 600 درجه آن را در دمای محیط قرار می‌دهند تا کاملا خنک شود. فرآیند آنیل زیر دمای بحرانی نیز برای استیل 440 انجام می‌شود که هدف آن رخداد پدیده تبلور مجدد و به طبع کاهش سختی سطحی آن است. این فرآیند در دمای 630 تا 700 درجه سانتی گراد انجام می‌شود و پس از آن در هوا خنک می‌شود.

عملیات حرارتی سختکاری:

• کوئنچ: استیل 440 در دمای 1010 تا 1065 درجه آستنیته می‌شود و سپس باید در هوا و یا روغن سریعا خنک شود. برای مقاطع سنگین و ضخیم از روغن برای خنک کاری استفاده می‌شود.
• تمپر: فرآیند تمپر برای حذف تنش‌های ناشی از کوئنچ و همچنین بالانس استحکام و چقرمگی صورت می‌گیرد. برای دستیابی به بالاترین میزان سختی صرفاً فرآیند تنش زدایی در محدوده دمایی 150 تا 370 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. برای دستیابی به چقرمگی بالاتر فرآیند تمپر در دمای 590 تا 670 صورت می‌گیرد که تاحدودی منجر به کاهش سختی نیز می‌گردد. انتخاب دمای مناسب به میزان سختی مورد نیاز بستگی دارد. باید از دمای 425 تا 565 درجه سانتی‌گراد اجتناب کرد، چرا که پدیده تردی تمپر سبب کاهش مقاومت به خوردگی و چقرمگی استیل 440 می‌شود.

جوشکاری

برای انجام فرآیند جوشکاری استیل 440 باید آن را در دمای 250 درجه سانتی‌گراد پیش‌گرم کرد. پس از انجام جوشکاری نیز، انجام آنیل ضروری است. استفاده از فیلر استیل 420 سبب می‌شود تا خط جوشکاری شده با سختی بالایی برسد. برای دستیابی به خط جوش با شکل پذیری بالا باید از فیلر استیل 309 یا 310 استفاده کرد.

شکل‌پذیری

فرآیند شکل‌دهی برای این آلیاژها به دلیل سختی بالایی که دارند، رایج نیست. به دلیل استحکام بالا این آلیاژ و نیاز به نیروی بیشتر برای فرم‌دهی، فرآیند شکل‌دهی به صورت سرد، نسبت به گریدهای آستنیتی بسیار سخت‌تر است. شکل‌دهی دما بالای استیل 440 نیاز به فرآیند پیش گرم در دمایی حدود 800 درجه سانتی‌گراد دارد. پس از شکل‌دهی نیز برای جلوگیری از ترک خوردن در کوره خنک می‌شوند.

قابلیت ماشینکاری

برای ماشینکاری استیل 440 حتما باید از حالت آنیل شده آن استفاده کرد. ماشینکاری این گرید در حالی که دارای سختی بالایی باشد، بسیار دشوار است و حتی می‌توان گفت غیرممکن است. همچنین این مورد سبب استهلاک بالای ابزار ماشینکاری می‌شود.

کاربردهای استنلس استیل 440

به لطف سختی بالا و مقاومت به خوردگی در محیط‌های ملایم، استیل 440 در صنایع مختلف کاربردهای خاص خود را دارد. از کاربردهای این آلیاژ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

صنایع بهداشتی و بیمارستانی: ساخت تجهیزات خاص، چاقوهای جراحی و ابزارآلات دندان‌پزشکی

صنایع فولاد: ساخت غلتک‌های نورد و بلبرینگ‌های غلتک‌ها

صنایع نفت و گاز: نشیمن سوپاپ‌ها، نازل‌ها و پمپ‌های روغن

صنایع نجاری: مغار، اسکنه، رنده و ابزارهای ساینده چوب

سخن آخر

استیل 440 یکی از گریدهای مارتنزیتی سری 400 است که سختی و استحکام بالای آن سبب کاربردهای گسترده‌اش شده است. این گرید دارای مقاومت به خوردگی خوب است، ولی استفاده از آن در شرایط کاری سخت از نظر خوردگی و دمای بالا توصیه نمی‌شود.