مقدمه:
ورق های استیل با استحکام بالا و سوپرآلیاژهای مقاوم در برابر پیر شدن به سرعت مورد توجه طراحان صنایع هوافضا، نظامی و سایر صنایع قرار می‌گیرند که برای برآورده کردن انتظارات عملکرد بالاتر و الزامات نظارتی دقیق با کمترین هزینه چرخه عمر به چالش کشیده می‌شوند. این آلیاژهای ویژه عمدتاً ارتقاء ورق های استیل معمولی و فولادهای آلیاژی با استحکام بالا هستند که دیگر قادر به برآورده کردن نیازهای بیشتر در کاربردهای حیاتی نبوده و تعداد و تنوع آنها در حال افزایش است. در این مقاله به بررسی انواع ورق استیل قابل استفاده در صنایع نظامی و استراتژیک و کاربرد آنها پرداخته شده است.
خوردگی:
مقاومت در برابر خوردگی یکی از نگرانی‌های اساسی است زیرا هزینه‌های خوردگی، با تخریب مواد، بیش از آنچه که می توان تصور کرد، همچنان افزایش می‌یابد. طبق یک مطالعه اخیر که توسطCC Technologies Laboratories, Inc برای اداره بزرگراه فدرال (FHWA) انجام شده است، هزینه مستقیم خوردگی در ایالات متحده 279 میلیارد دلار در سال یا 3.2٪ از تولید ناخالص داخلی این کشور است که رقم بسیار درشتی را به خود اختصاص داده است.. اگر هزینه های غیرمستقیم را به مصرف کننده اضافه کنیم، هزینه از نظر دلار و تولید ناخالص داخلی دو برابر می شود.
ورق های استیل معمولی می توانند مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز برای بسیاری از کاربردهای سخت را فراهم کنند، اما به طور فزاینده ای ترکیبی از استحکام، چقرمگی، قابلیت ساخت و تحمل آسیب را ندارند. فولادهای کم آلیاژ استاندارد با استحکام بالا (HSLA) ممکن است استحکام بالایی را برای برخی از کاربردهای دشوار ارائه دهند، اما فاقد مقاومت در برابر خوردگی هستند.
به نظر می رسد تلاش ها برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی فولادهای آلیاژی با استحکام بالا با آبکاری کادمیوم یا سایر ابزارهای محافظت از سطح در حال کاهش است. این ممکن است به دلیل اعتراضات رو به رشد و گسترده نسبت به آبکاری کادمیوم به دلایل زیست محیطی و هزینه های بالای دفع حمام آبکاری باشد. علاوه بر این، بسیاری تشخیص می‌دهند که عملیات سطحی راه‌حلی مناسب و بلند مدت برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی و دستیابی به کمترین هزینه‌های چرخه عمر ممکن نیست.
در هنگام بررسی نیازهای دو صنعت مرتبط، هوافضا و نظامی، می‌توان از ریسک‌های بالا در مواد قدردانی کرد. صنعت هوافضا با داشتن سخت افزار ارابه فرود، مجموعه های بال و سایر اجزای بدنه هواپیما که از ورق های استیل با استحکام بالا ساخته شده اند، باید به عملکرد عالی، ایمنی طولانی مدت، قابلیت اطمینان، دوام و هزینه های کم چرخه عمر دست یابد.
برای نیروهای مسلح جدیدتر، ارتش جهان به دنبال آلیاژهایی با کارایی بالا است که با تمرکز بر کاهش وزن، به بهبود مقاومت در برابر خوردگی، استحکام بالاتر و در عین حال دستیابی به کمترین هزینه‌های چرخه عمر ممکن، برای هر پلتفرم اصلی در آینده کمک کند. اهداف اصلی در اینجا قابلیت اطمینان و آمادگی همیشگی (به معنی عدم زنگ زدگی فلج کننده ناشی از خوردگی و توانایی حفظ حداکثر عملکرد مکانیکی) است.
ورق های استیل با استحکام بالا:
یک آلیاژ به طور کلی یک ورق استیل با استحکام بالا در نظر گرفته می شود که چندین الزام کلیدی را برآورده کند. اول، باید استحکام کششی نهایی UTS) 225 ksi1550مگاپاسکال) یا بیشتر و حداقل استحکام تسلیمYS) 200 ksi 1387 مگاپاسکال) داشته باشد. انعطاف پذیری کششی باید خوب باشد و حداقل 10 درصد ازدیاد طول ترجیح داده شود.
برای واجد شرایط بودن بیشتر به عنوان یک ورق استیل با استحکام بالا، این آلیاژ معمولاً چقرمگی شکست را به همان اندازه ضد زنگ نشان می‌دهد. همچنین باید مقاومت خوردگی عمومی مشابه ورق استیل 304، با مقاومت خوب در برابر ترک خوردگی تنشی (SCC) داشته باشد.
شش ورق استیل مارتنزیتی و رسوب سخت شده (PH) تمام الزامات تعریف شده را برآورده می کند. آنها ضد زنگ 15-5 PH، ضد زنگ سفارشی 450، ضد زنگ سفارشی، ضد زنگ معمولی 465 و جدیدترین افزوده، ضد زنگ Custom 475 هستند.
ضد زنگ 15Cr-5Ni دارای استحکام و سختی بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی با قابلیت فورجینگ خوب و چقرمگی عرضی است. یک نوع کاهشی از این آلیاژ (ورق استیل 15Cr-5Ni Project 70) که تمام مشخصات 15Cr-5Ni را برآورده می کند و قابلیت ماشینکاری بهبود یافته ای را ارائه می دهد، برای تولید اقتصادی اجزای ساختاری هواپیما استفاده شده است.
ورق استیل سفارشی 450 مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی 304 را با استحکام متوسط 410 ترکیب می کند و ساخت آن نسبتاً آسان است.
ورق استیل 13Cr-8Ni استحکام و سختی بالا را با سطوح خوبی از مقاومت در برابر خوردگی عمومی و ترک خوردگی ناشی از استرس ترکیب می کند. به طور کلی، این آلیاژ باید در مواردی در نظر گرفته شود که استحکام، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر SCC در فولادی با حداقل جهت از نظر خواص مورد نیاز است.
گرداورنده: سید رحیم کیاحسینی