استنلس استیل 410 ، ویژگی‌های کلیدی و گریدهای آن

استیل 410 یکی از گریدهای استنلس استیل است که ریزساختار مارتنزیتی دارد و برای کاربری‌های عمومی گزینه‌ای بسیار مناسب است. ترکیب شیمیایی این آلیاژ امکان سخت شدن توسط عملیات حرارتی را فراهم می‌کند. این آلیاژ دارای حدود 11.5% کروم در ترکیب خود است که سبب می‌شود، استیل 410 مقاومت خوبی در برابر خوردگی داشته باشد. شرایط عملیات حرارتی روی مقاومت در برابر خوردگی، استحکام، سختی و … تاثیر دارد. در ادامه این مقاله از استیل رخ به بررسی ویژگی‌ها و خواص استنلس استیل410 می‌پردازیم.

ویژگی های کلیدی استنلس استیل410

در ادامه به مهم‌ترین ویژگی‌های استنلس استیل 410 با رسم جدول اشاره می‌کنیم:

ترکیب شیمیایی

 درصد عناصر مختلف در ترکیب شیمیایی آلیاژ 410 در جول زیر مشاهده می‌شود:

گرید فولاد	آهن (Fe)	کربن (C)	منگنز (Mn)	سیلیسیم (Si)	فسفر (P)	گوگرد (S)	کروم (Cr)	نیکل (Ni)
410	BAL	MAX 0.15		MAX 1	MAX 0.04	MAX 0.03	11.5 تا 13.5	0.75

خواص مکانیکی

خواص مکانیکی آلیاژ 410 برای دماهای تمپر مختلف در جدول زیر مشاهده می‌شود:

شرایط آلیاژ (دمای تمپر)	استحکام کششی(MPa)	استحکام تسلیم 0.02%(MPa)	ازدیاد طول (%)	سختی برینل (HB)	تست ضربه چارپی V (J)
آنیل	480	275	16	–	–
204	1475	1005	11	400	30
316	1470	961	18	400	36
427	1340	920	18.5	405	–
538	985	730	16	321	–
593	870	675	20	255	39
650	300	270	29.5	225	80

خواص فیزیکی

مشخصات و خواص فیزیکی گرید 410 عبارتند از:

گرید	چگالی (Kg/m3)	مدول الاستیک (GPa)	هدایت حرارتی (W/m.K)		ضریب انبساط حرارتی			گرمای ویژه (J/kg.K)	مقاومت الکتریکی (nΩ.m)
			در 100	در 500	تا 100 درجه	تا 315 درجه	تا 538 درجه
410	7800	200	24.9	28.7	9.9	11	11.5	460	570

استانداردهای استنلس استیل 410

این آلیاژ در سایر استانداردها با کدهای دیگری شناخته می‌شود:

گرید فولاد	شماره UNS	استاندارد بریتانیایی		استاندارد اروپایی (Euronorm)		استاندارد سوئدی (Swedish SS)	استاندارد ژاپنی (JIS)
		BS	EN	شماره	نام
410	S41000	410S21	56A	1.4006	X12Cr13	2302	SUS 410

جایگزین‌های استنلس استیل 410

در شرایط مختلف ممکن است مجبور شویم از جایگزین‌های دیگری برای استیل 410 استفاده کنیم. قابلیت تامین، قیمت، میزان مقاومت در برابر خوردگی، دمای کاری و … از جمله مواردی هستند که می‌تواند سبب شوند تا ملزم به جایگزینی استیل 410 با گریدهای دیگر شویم. در جدول زیر، برخی از این آلیاژها را معرفی می‌کنیم.

گرید فولاد	دلیل جایگزینی با استیل 410
416	قابلیت ماشینکاری بهتر اما با مقاومت به خوردگی کمتر از استیل 410
420	استحکام و سختی بالاتر از فولاد ضد زنگ 410
440C	استحکام و سختی سطحی بالاتر از استنلس استیل 410

خواص استنلس استیل 410

در این بخش به بررسی ویژگی‌های کلیدی استیل 410 می‌پردازیم.

مقاومت در برابر خوردگی

استیل 410 در برابر گازهای دما بالا، مواد غذایی، اسیدها و بازهای ملایم و آب شیرین مقاومت به خوردگی خوبی دارد. بالاترین مقاومت و استحکام این آلیاژ در حالتی است که عملیات حرارتی سختکاری روی آن‌ها صورت گرفته است. البته استیل 410 نسبت به گریدهای استیل آستنیتی مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارد. همچنین استیل فریتی و نگیر 430 با محتوای 17% کروم نسبت به استنلس استیل 410 مقاومت بهتری در محیط‌ها و شرایط خورنده دارد.

مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون

استیل 410 تا دمای 650 درجه سانتی‌گراد در برابر پوسته‌ای شدن مقاومت می‌کند. هرچند باید توجه داشت در دمای 400 تا 580 درجه سانتی‌گراد خواص مکانیکی این آلیاژ افت می‌کند. در این شرایط می‌توان از آلیاژهایی مانند استیل 310S که مقاومت بهتری در برابر حرارت دارند استفاده کرد.

عملیات حرارتی

این ورق استیل در شرایط مختلف، عملیات حرارتی را پذیرفته و برای تولید با روش‌های مختلف ساخت استفاده می‌‌شود. حالت‌های متخلف این گرید از نظر عملیات حرارتی به صورت زیر هستند:

آنیلینگ: استیل 410 را می‌توان در دمای 815 تا 900 درجه سانتی‌گراد آنیل کامل کرد. خنک کاری آن نیز در کوره و به آهستگی صورت می‌گیرد. در دمای 650 تا 700 درجه سانتی‌گراد نیز می‌توان فرآیدن بازپخت را روی این استیل انجام داد.

سخت‌کاری: بدین منظور باید استیل 410 را تا دمای آستنیته یعنی دمایی حدود 925 تا 1010 درجه سانتی‌گراد حرارت داد و پس از مدت زمان کافی، آن را درون روغن و یا هوا کوئنچ کرد. اگر ضخامت قطعات زیاد باشد حتما باید از روغن استفاده کرد. پس با این فرآیند می‌توان با انتخاب دمای تمپر به چقرمگی و استحکام مورد نظر دست یافت. باید توجه داشت که دمای 400 تا 580 سبب پدیده تردی تمپر می‌شود و باید از این دماها اجتناب کرد.

نیتراسیون: برای ستخکاری سطحی استیل 410 فرآِند نیتراسیون روی قطعات صورت می‌گیرد. این فرآیند سبب سخت شدن سطح استیل با تشکیل نیترید کروم می‌شود. این فرآیند برای بهبود مقاومت در برابر سایش صورت می‌گیرد.

جوشکاری

فولاد ضد زنگ 410 را می‌توان با استفاده از تمامی تکنیک‌های رایج جوشکاری کرد. در جوشکاری این آلیاژ باید در نظر داشت که فرآیند پیش‌گرم می‌تواند احتمال رخداد ترک را کاهش دهد. قطعات پس از جوشکاری باید در دمای 150 تا 260 درجه سانتی‌گراد تنش‌گیری شوند. در شرایطی که قطعه پس از جوشکاری عملیات حرارتی نشود، طبق استاندارد AS 1554.6، بهتر است از الکترود یا فیلرمتال استیل 309 برای جوشکاری استیل 410 استفاده کرد چرا که چقرمگی و انعطاف‌پذیری خط جوش را افزایش می‌دهد.

قابلیت ماشینکاری

استیل 410 را می‌توان در شرایط آنیل به راحتی ماشینکاری کرد. علاوه بر شرایط آنیل، در صورتی که فرآیند تمپر در دمای بالا روی آن صورت گرفته باشد، همچنان قابلیت ماشنیکاری این آلیاژ بسیار مناسب است. به طور کلی می توان گفت برای ماشینکاری استیل 410 باید سختی سطحی آن کمتر از 30 HRC باشد. همچنین می‌توان گفت استیل 416 قابلیت ماشنیکاری به مراتب بهتری دارد و در برخی از کاربری‌ها می‌تواند جایگزین مناسبی برای استیل 410 باشد.

کاربردهای استنلس استیل 410

استیل 410 با توجه به ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، قابلیت عملیات حرارتی و … می‌تواند به عنوان یک آلیاژ کاربردی در صنایع مختلف مطرح باشد. در این بخش برخی از رایج‌ترین کاربردهای استیل 410 را نام می‌بریم:

• ساخت پیچ‌ها، مهره‌ها و بوش‌ها
• سازه‌های صنعت نفت و گاز
• شفت‌ها، پمپ‌ها و شیرها
• پله‌ها و نردبان‌های معدن
• توربین‌ها گازی

سخن آخر

استیل 410 یکی از گریدهای استنلس استیل در صنعت است که ویژگی‌هایی مانند مقاومت به خوردگی، استحکام بالا و قابلیت عملیات حرارتی از نکات خوب در این آلیاژ به حساب می‌آید. صنایعی مانند صنعت نفت و گاز، صنایع خودروسازی، صنایع شیمیایی، صنایع هوافضا و … از جمله صنایعی هستند که می‌توان کاربردهای استنلس استیل 410 را در آن‌ها مشاهده کرد.