آلیاژ استیل A286 (استیل 660)

در طراحی و ساخت تجهیزات صنعتی پیشرفته، انتخاب آلیاژی که بتواند خواص مکانیکی مطلوب را در کنار پایداری حرارتی و مقاومت به خوردگی حفظ کند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. آلیاژ استیل A286 یا استیل 660 یک گریدی آستنیتی است که با عناصر آلیاژی مختلف برای خواص ویژه طراحی ‌شده است و ترکیبی منحصر ‌به ‌فرد از استحکام بالا در دماهای بالا، پایداری ساختاری، و مقاومت در برابر اکسیداسیون و محیط‌های خورنده را ارائه می‌دهد. این آلیاژ به‌دلیل میزان عناصر آلیاژی و قابلیت حفظ خواص مکانیکی تا دمای حدود 700 درجه سانتی‌گراد، در دسته سوپرآلیاژها (Super alloys) نیز قرار می‌گیرد و به‌صورت گسترده در صنایع حساس نظیر هوافضا، ساخت توربین‌های گازی، تجهیزات پتروشیمی، و اتصالات تحت فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ با نام استیل 660 نیز شناخته می‌شود اما مطابق کلید فولاد استیل 660 با 4 گرید از استاندارد اروپایی DIN معادل شده است که یکی از آن‌ها استیل A286  با کد 1.4980 است. در این مقاله قصد داریم ویژگی‌ها و خواص این آلیاژ را بررسی کنیم.

ویژگی های کلیدی استنلس استیل A286

در این بخش خواص و ویژگی‌های این آلیاژ را به ترتیب مورد بررسی قرار می‌دهیم.

ترکیب شیمیایی A286

ترکیب شیمیایی و خواص استیل 660 در جدول زیر ارائه شده است.

گرید فولاد	آهن	کربن	کروم	نیکل	مولیبدن	تیتانیوم	فسفر	گوگرد	سیلیسیوم	منگنز
استیل A286	Bal	Max 0.08	13-16	24-27	1-1.5	1.9-2.3	Max 0.04	Max 0.03	Max 1	Max 2

خواص مکانیکی

خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ گرید A286 به صورت زیر است:

گرید	استحکام تسلیم (MPa)	استحکام نهایی (MPa)	ازدیاد طول (%)	سختی (HB)
استیل A286	720	1000	15	250-355

خواص فیزیکی

خواص فیزیکی و مقادیر آن برای این آلیاژ در جدول زیر ارائه شده‌است:

گرید	چگالی (Kg/m3)	مدول الاستیک (GPa)	هدایت حرارتی (W/m.K)	ضریب انبساط حرارتی (µm/m/°C)	گرمای ویژه (J/kg.K)
استیل A286	7920	200	15.1	16.5	420

استانداردهای استنلس استیل A286

اسامی ارائه شده در جدول زیر آلیاژهایی هستند که از نظر ترکیب شیمیایی و خواص، بیشترین شباهت را به استنلس استیل A286 دارند. باید توجه داشت که مقادیر ارائه شده برای استیل A286، تطابق کامل با آلیاژهای معرفی شده در سایر استانداردها را ندارند.

گرید فولاد	شماره UNS	استاندارد اروپایی (Euronorm)		استاندارد فرانسه (Afnor)	استاندارد AISI	استاندارد ژاپنی (JIS)
		شماره	نام
A286	S66286	1.4980	X6NiCrTiMoVB25-12-2	Z5NCTDV26-15B	استیل 660	–

ویژگی‌های کلیدی آلیاژ A286

در این بخش به بررسی ویژگی‌ها و خواص آلیاژ استیل 660  می‌پردازیم.

مقاومت در برابر خوردگی

استیل 660 از مقاومت به خوردگی خوبی برخوردار است، به‌ویژه در محیط‌های اکسیدکننده و دارای دمای بالا. این آلیاژ به دلیل حضور عناصر آلیاژی مانند کروم (حدود ۱۴ تا ۱۶)، نیکل (حدود 23 تا 27 درصد) و مقادیر جزئی مولیبدن، مقاومت قابل قبولی در برابر اکسیداسیون، پوسته ‌شدن سطحی و زنگ‌زدگی دارد. هرچند مقاومت آن نسبت به گریدهایی مانند استیل 316 و 904L کمتر است، اما در بسیاری از شرایط صنعتی که همزمان نیاز به استحکام مکانیکی بالا و تحمل دمایی وجود دارد، عملکرد خوبی از نظر خوردگی از خود نشان می‌دهد. این ویژگی‌ها آلیاژ استیل A286 را برای استفاده در محیط‌های خورنده با دمای بالا، مانند موتورهای جت و تجهیزات نفت و گاز، مناسب می‌سازد.

عملیات حرارتی و سختکاری

استیل A286 از طریق فرآیند کار سرد سخت می‌شود و همچنین به دلیل وجود تیتانیوم در ترکیب آن، قابلیت پیرسختی را نیز دارد.
آلیاژ A286 ابتدا در دمای ۹۸۲ درجه سانتی‌گراد (۱۸۰۰ درجه فارنهایت) تحت محلول سازی قرار می‌گیرد، سپس در روغن کوئنچ می‌شود پس از آن به مدت ۱۶ ساعت در دمای ۷۱۸ درجه سانتی‌گراد (۱۳۲۵ درجه فارنهایت) نگه داشته می‌شود و در نهایت در هوای آزاد سرد می‌شود. این فرآیند سبب تشکیل فازهای ثانویه در زمینه آستنیتی می‌شود که می‌تواند سختی و استحکام خوبی را برای این آلیاژ فراهم سازد. در واقع این آلیاژ را می‌توان به روش رسوب سختی، سختکاری کرد.

جوشکاری

روش‌های جوشکاری رایج برای سایر گریدهای استیل، برای آلیاژ A286 نیز توصیه می‌شوند. برای جوشکاری باید سطح مورد نظر تمیز باشد. عملیات پیش گرم و عملیات حرارتی پس از جوشکاری برای این آلیاژ ضروری نیست. برای دستیابی به کیفیت جوش بالاتر بهتر است قبل از فرآیند جوشکاری قطعات را تحت فرآیند سلوشن آنیل قرار داد. برای جوشکاری اتصالاتی با تنش کم می‌توان از الکترودهای ER308L یا ER309L استفاده کرد. برای مواردی که استحکام بالاتری مورد نیاز است الکترودهای ERNiFeCr-2 و ERNiCr-3 عملکرد بهتری دارند.

شکل‌دهی و ماشینکاری

روش‌های شکل‌دهی مرسوم مانند شکل‌دهی گرم یا سرد برای استیل 660 به ‌راحتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. دمای فرآیند کارگرم برای این آلیاژ حدود 1038 تا 1121 درجه سانتی‌گراد است. قابلیت ماشینکاری این آلیاژ نیز به گونه‌ایست که تکنیک‌های رایج و معمول ماشین‌کاری برای آن بسیار کارآمد هستند. در عملیات تراشکاری، استفاده از ابزارهای کاربید سیمانی (الماسه) برای سرعت‌های براده برداری‌های عمیق توصیه می‌شود. آلیاژ A286 به‌راحتی قابلیت شکل‌دهی سرد را دارد و در مواردی که به ‌دلیل فرم‌دهی سرد شدید دچار کارسرد یا (Work Hardening) شود، انجام عملیات حرارتی آنیل محلولی (Solution Annealing) توصیه می‌شود. این عملیات حرارتی موجب نرم شدن و از بین رفتن تنش‌های داخلی استیل 660 خواهد شد.

ابزار کاربید سیمانی به نوعی از ابزارهای برشی اشاره دارد که از ترکیب ذرات سخت کاربید فلزات (معمولاً کاربید تنگستن) با یک فلز چسباننده (معمولاً کبالت) ساخته می‌شوند. این مواد در دمای بالا تحت فشار فشرده شده و سینتر (پخت در حالت جامد) می‌شوند تا ماده‌ای بسیار سخت، مقاوم به سایش و مستحکم تولید شود.

کاربردهای رایج A286

آلیاژ استیل A286 در موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• فورج‌های توربین گازی
• پیچ‌ها و بست‌های صنعتی
• اجزای سوپرشارژرها
• ساخت تجهیزات برودتی
• تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی در چاه‌های عمیق
• قطعات موتور جت

مقایسه استنلس استیل 660 یا A286 با دیگر آلیاژها

انتخاب بین آلیاژهای مختلف برای کاربردهای با عملکرد بالا می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. در ادامه، به مقایسه آلیاژ استیل A286 با آلیاژهای رایج دیگر می‌پردازیم:

• استیل A286 و استیل 17/4PH: استیل 17/4PH استحکام کششی بالاتری دارد، اما در برابر دماهای بالا، مانند شرایط موجود در موتورهای جت (حدود 700 درجه سانتی‌گراد)، عملکرد مناسبی ندارد. در صورتی که آلیاژ A286 در دماهای بالا عملکرد بسیار بهتری را از خود نشان می دهد
• استیل A286 و اینکونل 718:  اینکونل 718 برای استفاده در دماهای بسیار بالا طراحی شده است، اما استیل 660 گزینه‌ای اقتصادی‌تر با شکل‌پذیری بهتر برای کاربردهایی است که به استحکام و مقاومت حرارتی بالا نیاز دارند.
• استیل A286  و استیل 316: استیل 316 از نظر مقاومت به خوردگی، به‌ویژه در محیط‌های مرطوب، اسیدی، یا حاوی کلرید، عملکرد به‌مراتب بهتری دارد. استیل 316L با محتوای حدود ۲ تا ۳ درصد مولیبدن، در برابر خوردگی حفره‌ای (pitting) و خوردگی شیاری (crevice) بسیار مقاوم است، در مقابل، آلیاژ استیل A286 که یک سوپرآلیاژ تقویت‌شده با نیکل است، اگرچه مقاومت متوسط تا خوبی در برابر اکسیداسیون و محیط‌های خورنده ملایم در دمای بالا دارد، اما در برابر خوردگی موضعی در محیط‌های حاوی کلرید، ضعیف‌تر از 316L عمل می‌کند.

سخن آخر

در میان آلیاژهای مقاوم به حرارت و خوردگی، استنلس استیل A286 با ترکیبی منحصربه‌فرد از استحکام بالا، پایداری در دماهای بالا و پایین، شکل‌پذیری مناسب، و مقاومت به خوردگی، جایگاهی ویژه در صنایع پیشرفته یافته است. توانایی این آلیاژ در حفظ خواص مکانیکی در شرایط محیطی سخت، آن را به گزینه‌ای مطمئن برای کاربردهایی چون موتورهای جت، سیستم‌های کرایوژنیک، تجهیزات انرژی و قطعات صنعتی حساس تبدیل کرده است.