استیل داپلکس 2205 چیست؟

فولادهای ضد زنگ بر اساس فاز زمینه تشکیل دهنده آن‌ها به چند دسته تقسیم بندی می‌شوند. یکی از دسته بندی‌های استنلس استیل، استیل داپلکس است که متشکل از دو فاز آستنیت و فریت است. این ساختار ترکیبی سبب پدید آمدن ویژگی‌های بسیار مطلوبی در این نوع آلیاژها می‌شود. در این مقاله قصد داریم به بررسی رایج‌ترین آلیاژ داپلکس یعنی استیل داپلکس 2205 بپردازیم و آن را به شما معرفی کنیم.

ویژگی های کلیدی استنلس داپلکس 2205

استیل داپلکس 2205 در سال 1996 با تغییراتی که در ساختار استیل S31803 انجام شد، تولید گردید. این تغییرات سبب مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی در استیل 2205 شد. همانطور که گفتیم استیل داپلکس 2205 از دو فاز آستنیت و فریت درکنار هم تشکیل می‌شود. ترکیب این دو فاز در ساختار استیل سبب ویژگی‌های بسیار خوبی نظیر مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی، استحکام بالا و شکل پذیری خوب می‌شود.

در دماهای بالاتر از 300 درجه سانتی‌گراد و همچنین دماهای کمتر از منفی 50 درجه سانتی‌گراد، خواص استیل داپلکس 2205 تغییرات زیادی دارد. دمای منفی 50 درجه برای این گرید، دمای تبدیل نرمی به تردی است. دمای تبدیل نرمی به تردی دمایی است که در کمتر از آن رفتار شکست فلزات به صورت ترد است. شکستن ترد یعنی میزان تغییر شکل قبل از شکست بسیار کم است. این نوع شکست بسیار خطرناک و مخرب است چرا که نمی‌توان آن را پیش بینی کرد. در ادامه به بررسی ویژگی‌های استنلس استیل داپلکس 2205 می‌پردازیم:

ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی انواع گرید 2205 در جدول زیر آمده است:

گرید فولاد	کربن (C)	منگنز (Mn)	سیلیسیم (Si)	فسفر (P)	گوگرد (S)	کروم (Cr)	مولیبدن (Mo)	نیکل (Ni)	نیتروژن (N)
2205 (S31803)	MAX 0.03	MAX 2	MAX 1	MAX 0.03	MAX 0.02	21-23	2.5-3.5	4.5-6.5	0.08-0.2
2205 (S32205)	MAX 0.03	MAX 2	MAX 1	MAX 0.03	MAX 0.02	22-23	3-3.5	4.5-6.5	0.14-0.2

 

خواص مکانیکی

خواص مکانیکی گرید داپلکس 2205 به قرار زیر است:

گرید فولاد	استحکام کششی (MPa)	استحکام تسلیم (MPa)	درصد ازیاد طول	سختی (راکول سی HRC)	سختی (برینل HB)
2205	621	448	25	MAX 31	MAX 293

 

خواص فیزیکی

خواص فیزیکی استیل داپلکس 2205 را در جدول زیر مشاهده می فرمایید:

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)
				0-315°C	0-100°C
2205	7800	190	850	14.2	13.7	19	418

 

استانداردهای استنلس استیل داپلکس 2205

استنلس استیل داپلکس 2205 با نام‌های دیگری نیز در استانداردهای بین المللی معرفی می‌شود. در جدول زیر این نام‌ها آورده شده است.

گرید فولاد	شماره UNS	استاندارد بریتانیایی		استاندارد اروپایی (Euronorm)		استاندارد سوئدی (Swedish SS)	استاندارد ژاپنی (JIS)
		BS	EN	شماره	نام
2205	S31803 S32205	318S13	–	1.4462	X2CrNiMoN22-5-3	2377	SUS 329J3L

 

جایگزین‌های استنلس استیل داپلکس 2205

در برخی از کاربری‌ها می‌توان از گریدهای دیگر استیل نیز به جای 2205 استفاده کرد. برای جاگزین کردن گریدهای مختلف استیل به جای استیل داپلکس 2205، باید علاوه بر شناخت نیازهای فنی و شرایط محیطی و عملیاتی را نیز در نظر داشت. در جدول زیر، ویژگی‌های برخی از گریدهایی که قابلیت جایگزین شدن با استیل داپلکس 2205 را دارند، به اختصار برای شما شرح داده‌ایم:

گرید فولاد	دلیل جایگزینی با داپلکس 2205
904L	شکل پذیری بهتر با مقاومت به خوردگی مشابه اما با استحکام کمتر
UR52N	مقاومت به خوردگی بهتر و قابلیت استفاده در دماهای بالاتر و آب دریا
6%MO	مقاومت به خوردگی بالاتر، شکل پذیری و استحکام کمتر نسبت به داپلکس 2205
316L	قیمت کمتر و البته با مقاومت به خوردگی و استحکام کمتر

 

خواص استنلس استیل داپلکس 2205

در این بخش به ویژگی‌های کلیدی استیل داپلکس 2205 می‌پردازیم.

مقاومت در برابر خوردگی

استیل داپلکس 2205 مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. مقاومت به خوردگی این گرید حتی نسبت به استیل 316 نیز بسیار بهتر است و می‌تواند در محیط‌های بسیار خورنده صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. این استیل در برابر خوردگی‌های موضعی مانند خوردگی بین دانه‌ای، شیاری و حفره‌ای بسیار مقاوم است. دمای بحرانی حفره‌ای شدن برای استیل داپلکس 2205 حدود 35 درجه سانتی‌گراد است. این آلیاژ در برابر ترک خوردگی تنشی در محیط‌های کلریدی در دمای 150 درجه سانتی‌گراد بسیار مقاوم است.

استیل داپلکس 2205 جایگزین بسیار مناسبی برای گریدهای آستنیتی هستند. به خصوص در محیط‌های دریایی و محیط‌هایی که تحت تنش و خوردگی هستند.

مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون

مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون در استیل داپلکس 2205 در بالاتر از دمای 300 درجه سانتی‌گراد از بین می‌رود. در بالاتر از دمای 300 درجه سانتی‌گراد این گرید استیل ترد می‌شود و در برابر تنش‌های برشی مقاومت خوبی ندارد. به همین دلیل استفاده از استیل داپلکس 2205 برای دماهای بالاتر از 300 درجه سانتی‌گراد توصیه نمی‌شود.

عملیات حرارتی

داپلکس 2205 را نمی‌توان با انجام عملیات حرارتی سخت کرد و برای افزایش سختی، باید از فرآیندهای کارسرد استفاده کرد. عملیات حرارتی مناسب برای این آلیاژ عملیات سلوشن آنیلینگ است. این فرآیند به این صورت است که قطعات را در دمایی بین 1020 تا 1100 درجه سانتی‌گراد قرار می‌دهند و پس از آن، درون آب کوئنچ می‌کنند.

جوشکاری

استیل داپلکس 2205 را می‌توان با اغلب روش‌های مرسوم جوشکاری کرد. هرچند باید در نظر داشت فرآیند جوشکاری بدون فیلرمتال برای این گرید مناسب نیست. چرا که طی فرآیند جوشکاری، فاز فریت بیشتری در ساختار تشکیل می‌شود. طبق استاندارد AS 1554.6 جوشکاری بهتر است استیل داپلکس 2205 با فیلرمتال 2209 انجام شود تا خط جوش ساختار دو فازی خود را حفظ کند.

برای جوشکاری این گرید بهتر است که از گاز محافظ نیتروژن استفاده شود تا آستنیت در ساختار پایدار بماند. پیش گرم برای این گرید اصلا مناسب نیست و گرمای ورودی برای فرآیند جوشکاری باید تا حدامکان پایین نگه داشته شود.

شکل دهی گرم

دمای شگل دهی گرم برای این آلیاژ در حدود 1100 تا 1150 درجه سانتی‌گراد است. باید در فرآیندهای شکل‌ دهی گرم از لبه‌های تیز پرهیز کرد چرا که ممکن است سبب ایجاد ترک در محصول نهایی شود. پس از انجام شکل دهی باید قطعات را به سرعت درون آب، خنک کاری کرد. قطعات تولید شده با این روش باید تحت عملیات آنیل قرار بگیرند تا چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز را به دست آورند.

شکل دهی سرد

شکل دهی سرد برای استیل داپلکس 2205 می‌تواند استحکام وسختی آن را افزایش دهد. نیروی مورد نیاز برای انجام فرآیندهای شکل دهی سرد برای این آلیاژ نسبت به استیل سری 300 بیشتر است. علت آن نیز استحکام بالا و کارسختی استیل داپلکس 2205 است. به دلیل استحکام بالاتر، پدیده بازگشت فنری در این آلیاژ بیشتر اتفاق می‌افتد که در هنگام طراحی فرآیند شکل دهی باید این مورد را مد نظر قرار داد.

قابلیت ماشینکاری

قابلیت ماشینکاری استیل داپلکس 2205 به دلیل استحکام بالاتر نسبت به استیل سری 300 سخت‌تر است. نیروی مورد نیاز برای انجام فرآیند ماشینکاری بالاتر است و سایش ابزار ماشینکاری نیز بیشتر است. برای انجام ماشینکاری داپلکس 2205 بهتر است به موارد زیر توجه کنید:

از دستگاه‌های قدرتمند برای ماشینکاری استفاده کنید.

قطعه و ابزار برش را برای جلوگیری از لرزش بسیار محکم ببندید.

عمق برش به گونه‌ای باشد که هر پاس ماشینکاری، زیر لایه کارسخت شده از پاس قبلی اتفاق بیافتد.

کاربردهای استنلس استیل داپلکس 2205

استیل داپلکس 2205 مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد و همچنین استحکام بسیار بالایی را ارائه می‌دهد. به همین دلیل این آلیاژ کاربرد بسیار زیادی در صنایع مختلف دارد. در ادامه برخی از صنایعی که از این استیل استفاده می‌کنند را نام می‌بریم:

صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

صنایع حمل و نقل و ذخیره سازی مواد شیمیایی

محیط‌های حاوی کلرید بالا و مصارف دریایی

کاربرد در ماشین آلات کاغذ سازی و فرآوری مواد سلولزی

سخن آخر

استیل داپلکس 2205 یکی از پرکاربردترین گریدهای استیل داپلکس است که از دو فاز آستنیت و فریت در کنار یکدیگر تشکیل شده است. علت نامگذاری این گروه از فولادهای ضد زنگ تحت عنوان داپلکس نیز همین مورد است. این آلیاژ مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. چقرمگی و استحکام این آلیاژ نسبت به استیل‌های سری 300 بسیار بیشتر است. استیل 2205 می‌تواند در برابر ترک خوردگی تنشی مقاومت خوبی از خود نشان دهد و به همین دلیل نیز می‌توان از آن در محیط‌های صنعتی که تحت خوردگی بالا هستند استفاده کرد.