مقالات، مقالات استنلس استیل
علت استفاده از منگنز در استیل ضد زنگ
دی
`یکی از عناصری که به عنوان عنصر آلیاژی به استیل اضافه میشود منگنز است. منگنز در استیل دارای تاثیراتی است که می‌تواند اثر بسیار مثبتی بر فرآیند ریخته‌گری و شکل‌دهی استیل داشته باشد. منگنز در مهندسی متالورژی برای ایجاد ویژگی‌هایی خاص در برخی از آلیاژها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطلب قصد داریم تا نقش منگنز در استنلس استیل و صنعت فولاد را بررسی کنیم و روند افزودن آن به ذوب استیل را شرح دهیم.
منگنز در مهندسی متالورژی
همانطور که گفتیم مقادیر کنترل شده (معمولالً در حدود 2%) از منگنز در استیل به عنوان یک عنصر آلیاژی شناخته میشود که در مراحل تولید استیل تاثیرگذار است. منگنز یک عنصر شیمیایی است که در طبیعت در سنگ‌ها و خاک یافت میشود. کاربرد منگنز در صنعت فولادسازی به این مورد بازمی‌گردد که منگنز می‌تواند به عنوان یک اکسید کننده عمل کند و میزان اکسیژن درون مذاب را کم می‌کند. این امر سبب بهبود شکل پذیری استیل در مراحل بعدی میشود.
منگنز در استیل با تشکیل ترکیبات سولفیدی،که در مذاب نامحلول هستند، گوگرد را جذب کرده و باعث میشود میزان گوگرد درون ساختار استیل کاهش یابد. میزان بسیار کم گوگرد در برخی از گریدهای خاص استنلس استیل باعث بهبود قابلیت ماشینکاری استیل میشود اما اگر میزان گوگرد از حد مجاز بیشتر شود باعث افت شدید خواص مکانیکی و افت قابلیت شکل پذیری استیل میشود. یکی دیگر از موارد کاربرد منگنز در استیل، بهبود شکل پذیری استیل است که می‌توان بدون رخداد شکست استیل را شکل دهی کرد.
کاربرد منگنز در فولاد و استنلس استیل یا همان فولاد ضد زنگ اهمیت زیادی دارد چرا که نقشی اساسی در بهبود سختی پذیری در استیل و فولاد ایفا می‌کند. منگنز سبب تقویت ریزساختار استیل میشود. از آنجایی که استفاده از منگنز در استیل هزینه چندانی ندارد، سبب میشود که منگنز به یک گزینه خوب برای کاربردهای مهندسی تبدیل شود. بدین صورت که با انجام عملیات حرارتی سختی فولاد افزایش می‌یابد. این عامل سبب میشود که بتوان از استیل و فولاد برای کاربردهایی مانند ابزارهای برش یا قطعات خودرو که نیاز به مقاومت در برابر سایش بالا دارند، استفاده کرد. منگنز در استیل در بهبود استحکام و چقرمگی تاثیر مثبت دارد.
میزان منگنز در استیل
میزان استفاده از منگنز در استیل در گریدهای مختلف، متفاوت است و میزان کربن و سیلیکون درون ساختار استیل می‌تواند بر روی میزان منگنز در استیل تاثیرگذار باشد. با توجه به ویژگی‌هایی که با حضور منگنز در استیل پدید می‌آید و با توجه به ویژگی‌های مورد نیاز در کاربری‌های مختلف، میزان منگنز درون ساختار استیل مشخص میشود.
به طور کلی میزان منگنز در فولاد کم آلیاژ معمولا در حدود 0.5% می‌باشد. در حالی که منگنز در استیل یا فولاد زنگ نزن که پر آلیاژ می‌باشد معمولا حدود 1 تا 2% است. میزان بیش از حد منگنز در استیل می‌تواند اثرات نامطلوبی بر ویژگی‌های استیل داشته باشد و به همین دلیل در مراحل تولید استیل باید میزان محتوای منگنز به دقت مورد بررسی قرار گیرد.
بیشتر بخوانید: علت استفاده از منگنز در استیل ضد زنگ
افزودن منگنز در استیل
برای افزایش میزان منگنز در استیل می‌توان از فرومنگنز استفاده کرد و فرومنگنز را به مذاب اضافه کرد. با افزودن منگنز در استیل ناحیه آستنیت بزرگ‌تر میشود و باعث پایداری فاز آستنیت می‌گردد. منگنز در استیل می‌تواند سبب تشکیل فاز آستنیت باقی مانده در استیل شود. منگنز پس از کربن می‌تواند بیشترین تاثیر را در سختی پذیری استیل داشته باشد. هرچند منگنز در استیل نسبت به کربن و سیلیکون اثر کمتری در پایداری فاز آستنیت دارد.
منگنز در استیل می‌تواند با ترکیب شدن با گوگرد فاز MnS را تشکیل دهد که نقطه ذوب بالایی دارد و از تشکیل فاز FeS در مرزدانه جلوگیری می‌کند و احتمال ایجاد ترک گرم را در استیل کاهش می‌دهد.
منگنز در استیل دمای تشکیل مارتنزیت را کاهش می‌دهد و این عامل می‌تواند اثر منفی بر روی قابلیت جوش پذیری استیل داشته باشد. چرا که با کاهش دمای شروع استحاله مارتنزیت نیروی لازم برای تشکیل مارتنزیت کاهش می‌یابد و فاز مارتنزیت راحت‌تر تشکیل میشود.
کاربرد منگنز در صنعت
منگنر در استیل می‌تواند باعث بهبود قابلیت تراشکاری استیل شود. فولادهای کم آلیاژ منگنز می‌تواند فاز پرلیت و فریت را تقویت کند. همانطور که اشاره شد در برخی از گریدها مقدار منگنز در استیل می‌تواند بین 1 تا 2% باشد. منگنز در فولاد فنر، یاتاقان و فولاد ابزار مورد استفاده قرار می‌گیرد. علت این کاربرد افزایش سختی پذیری فولاد است. با توجه به افزایش سختی پذیری با حضور منگنز در فولاد، برای کوئنچ از روغن و یا هوای فشرده استفاده و کوئنچ در آب توصیه نمی‌شود چرا که احتمال ایجاد ترک و یا تغییر ابعادی در قطعه افزایش می‌یابد. به طور کلی منگنز در استیل و فولاد برای ساخت استیل مقاوم در برابر سایش، فولادهای غیرمغناطیسی و فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت استفاده میشود. تقریبا تمامی گریدهای استیل از جمله 304، 316، 310، 309، 410، 420 و 430 و 201 از جمله گریدهایی می‌باشند که در ساختار خود شامل منگنز هستند.
جهت خرید ورق استیل در آلیاژها و ضخامت‌های متنوع با کارشناسان ما در استیل رخ در ارتباط باشید.
منگنز در استیل سری 200 یا فولادهای کروم منگنز
از آنجا که آستنیت در ساختار استیل سبب پدید آمدن ویژگی‌های بسیار خوبی میشود، اغلب گریدهای پرکاربرد استنلس استیل، آستنیتی هستند. همانطور که گفتیم منگنز در استیل می‌تواند به تشکیل این فاز کمک کند و در پایداری فاز آستنیت تاثیرگذار باشد. نیکل در ساختار استیل یک پایدار کننده قوی آستنیت است؛ اما به دلیل قیمت بالای آن تولید کنندگان استیل، به جایگزینی بخشی از نیکل مصرفی با منگنز روی آورده‌اند و استنلس استیل کروم منگنز یا استیل سری 200 را معرفی کرده‌اند.
استفاده از منگنز در استنلس استیل و تولید استیل سری 200، برای اولین بار در طول جنگ جهانی دوم و به دلیل کمبود منابع نیکل صورت گرفت. امروزه با گسترش علم متالورژی، خانواده آلیاژهای استیل سری 200 در حال توسعه است. خواص مکانیکی، فیزیکی وشکل پذیری دو فاز CrMn و CrNi بسیار به یکدیگر مشابه است به همین دلیل نیز در برخی از گریدها منگنز را جایگزین بخشی از محتوای نیکل می‌کنند. علاوه بر این استیل سری 200 که در صورت رخداد کارسرد، مغناطیسی نمی‌شوند و برای استفاده به عنوان حلقه‌های انتهایی ژنراتور‌های الکتریکی مناسب هستند.
سخن آخر
منگنز در استیل در مقادیر کنترل شده می‌تواند سبب بهبود خواص مکانیکی استیل شود. با افزایش منگنز در فولاد و یا استیل اثرات مخربی نیز بوجود می‌آید که می‌تواند سبب افت شدید خواص مکانیکی شود پس باید این امر به دقت انجام شود. یکی از مهم‌ترین کاربرد منگنز در استیل، گوگرد زدایی است چرا که گوگرد در ساختار استیل اغلب به عنوان ناخالصی شناخته می شود. هرچند در برخی از گریدهای استیل از مقادیر بسیار کم گوگرد جهت بهبود قابلیت ماشینکاری استفاده میشود.
