آلیاژ هستلوی چیست؟
آلیاژ هستلوی از خانواده سوپرآلیاژهاست. سوپرآلیاژها، آلیاژهای مقاوم به گرما در دمای بالا هستند و قادرند استحکام خود را در دمای بالا حفظ کنند. این آلیاژهای پیچیده همچنین مقاومت خوبی به خوردگی و اکسایش، و مقاومت زیادی به خزش و شکست در دمای بالا دارند. به طور کلی سه دسته اساسی سوپرآلیاژ وجود دارد:
- سوپرآلیاژ پایه نیکل
- سوپرآلیاژ پایه نیکل-آهن
- سوپرآلیاژ پایه کبالت.
کاربرد آلیاژ هستلوی
هستلوی به دلیل نسبت قیمت / عملکرد در کاربردهای خوردگی جزو انتخاب‌های مطلوب می‌باشد. هستلوی سوپرآلیاژ پایه نیکل است که عناصر آلیاژی دیگر شامل درصد متفاوتی از عناصر مولیبدن ، کروم، کبالت، آهن، مس، منگنز، تیتانیوم، زیرکونیوم، آلومینیوم، کربن و تنگستن به آن اضافه می‌شود. عملکرد اصلی آلیاژهای هستلوی در شرایط دمای بالا ، سرویس با تنش بالا در یک محیط نسبتاً خورنده و یا مستعد فرسایش می‌باشد. آلیاژهای هستلوی برای کاربردهای زیادی از جمله مخازن تحت فشار، راکتورهای هسته ای، راکتورهای شیمیایی، به عنوان لوله و شیر در صنایع شیمیایی استفاده می‌شوند. در این مقاله به معرفی سوپرآلیاژ هستلوی پرداخته شده است. اگر هنوز با سوپرآلیاژها آشنایی کافی ندارید، مطالعه می‌تواند به شما در درک بهتر این مقاله کمک کند.
انواع آلیاژ هستلوی
در این قسمت به معرفی و کاربرد گریدهای پرکاربرد ابر آلیاژ هستلوی پرداخته می شود. این آلیاژ هستلوی یک آلیاژ نیکل-مولیبدن-کروم است که به طور کلی به عنوان مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شود، همچنین به دلیل مقادیر کم کربن و سیلیکون حساسیت‌های ناشی از جوشکاری را کاهش می دهد. اگر به مطالعه درباره سوپرآلیاژها علاقمند شده اید، درباره که یک سوپرآلیاژ پرکاربرد دیگر در صنعت است هم بخوانید. این آلیاژ یک آلیاژ نیکل-کروم-آهن-مولیبدن برای ترکیب مقاومت در برابر اکسیداسیون، قابلیت ساخت و مقاومت در دمای بالا تولید شده است.
آلیاژ هستلوی X یکی از پرکاربردترین سوپرآلیاژهای پایه نیکل برای اجزای منطقه احتراق موتور توربین گاز مانند مجاری انتقال، قوطی‌های احتراق، میله‌های اسپری و نگهدارنده‌های شعله و همچنین در پس سوزها، لوله‌های دم و بخاری‌های کابین است. ترکیب شیمیایی آلیاژهای مختلف سوپمحصولات فولادی و فلزی نقش بسیار مهمی در حیات و زندگی روزمره ما دارند. برخی از این فلزات مانند مس و آهن از عناصر معدنی اصلی مورد نیاز در بدنمان هستند و سایر محصولات آهنی نیز دائماً به شکل های مختلف در انواع صنایع کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. به کمک ویژگی هایی که هر کدام از این فلزات و آلیاژهای آهن ایجاد می کنند میتوان محصولات با کیفیت تر و مقاوم تری به دست آورد. یکی از این محصولات فولادی که کاربردهای متفاوتی در صنعت دارد و خود در گریدهای مختلف تولید می شود، هستلوی می باشد.
آلیاژ هستلوی چیست ؟
هستلوی یکی از آلیاژهای بسیار مقاوم فولاد است که از ترکیب آلیاژهای مختلف ساخته می شود. تقریباً ساختاری شبیه به آلیاژ اینکونل دارد. این آلیاژ مقاومت بالایی در دماهای بالا، در برابر خوردگی و اکسیداسیون از خود نشان میدهد. ترکیبات اصلی این محصول فولادی شامل کروم، مولیبدن و نیکل است. عامل اصلی مقاومت بالای این آلیاژ در دماهای بالا نیز وجود مولیبدن می باشد. این عنصر علاوه بر افزایش مقاومت هستلوی، آن را برای جوشکاری هم ایده آل می کند.
ترکیب شیمیایی هستلوی هستلوی به دلیل عناصری که در خود دارد یکی از سوپر آلیاژها محسوب می شود. این آلیاژ بیشتر بر پایه نیکل است و تمامی آلیاژهایی که بر پایه نیکل و بعد از آن ترکیبی از سایر عناصر تشکیل شده اند، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند و از این نظر بسیار محبوب هستند. مهمترین نکته در مورد هستلوی این است که مانند برخی دیگر از محصولات فولادی تنها در شرایط نرمال نسبت به خوردگی مقاوم نیست، بلکه در برابر شرایط نامتعادل مختلف مانند وجود تنش های شدید و دماهای بالا نیز این مقاومت خود را به خوبی حفظ می کند و از این نظر در برخی صنایع اهمیت بسیار بالایی دارد.
این آلیاژ در کنار مقاومت بالایی که در مقابل عامل خوردگی دارد، برای مصارف شیمیایی نیز بسیار کاربردی است. زیرا در برابر مواد اکسید کننده عملکرد بسیار خوبی را از خود نشان می دهد. به غیر از نیکل عناصری مانند کروم و یا مولیبدن که به پروفیل های این آلیاژ افزوده می شوند نیز باعث افزایش استحکام هستلوی می شوند. انواع گریدهای ورق هستلوی همانطور که قبلاً هم اشاره کردیم این آلیاژ در گریدهای متنوعی تولید می شود که هر کدام خصوصیاتی دارند. انواع هستلوی عبارتند از: هستلوی B3: ترکیب اصلی این آلیاژ نیکل و مولیبدن است. هستلوی B3 در برابر هیدروکلریک اسید بیشترین مقاومت را نسبت به سایر آلیاژهای فولادی از خود نشان می دهد.
هستلوی C276: آلیاژ هستلوی C276 از سه عنصر نیکل، مولیبدن و کروم ساخته می شود. این آلیاژ از نظر مقاومت در برابر خوردگی بسیار معروف است و جایگاه ویژه ای دارد. به همین دلیل پرکاربردترین گرید هستلوی برای مصارف عمومی در برابر عوامل مخرب و خورنده می باشد. در واقع هستلوی C276 نوع بهبود یافته هستلوی گرید C است. هستلوی C4: این آلیاژ نیز مانند C276 از نیکل، مولیبدن و کروم ساخته می شود. اما تغییر درصد فلزات به کار برده شده باعث ایجاد تفاوت هایی در آن ها خواهد شد. این نوع آلیاژ پایداری بسیار خوبی در دماهای بالا دارد. همچنین در برابر تشکیل رسوبات دانه ای مرزی که تحت تأثیر دمای بالا در جوشکاری هستند مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می دهد. به علاوه این نوع آلیاژ مقاومت بسیار بالایی در برابر کرکینگ تنشی و خوردگی در محیط های اکسید کننده دارد.
هستلوی G: در آلیاژ هستلوی G علاوه بر نیکل، کروم و مولیبدن از نوعی آهن نیز به صورت خالص استفاده می شود. به همین خاطر هم برای محیط های اکسایشی و هم کاهشی جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله موادی که این گرید در برابرشان عملکرد خوبی دارد میتوان به سولفوریک اسید و فسفریک اسید اشاره کرد. یکی از مهمترین مزیت های این نوع هستلوی مقاومت آن در برابر سیالات اسیدی و بازی می باشد که در صنایع مختلف بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هستلوی X: آلیاژ هستلوی X نیز مانند هستلوی G از نیکل، آهن، کروم و مولیبدن ساخته می شود، اما درصد ترکیبی آن متفاوت است. تولیدکنندگان از این آلیاژ به دلیل ویژگی های مقاومت بالا در برابر مواد اکسید کننده، قابلیت ساخت و مقاومت در دماهای بالا در صنایع گوناگون بهره می برند.
کاربرد انواع هستلوی به طور کلی آلیاژهای هستلوی در فرم های مختلفی مانند شفت، حلقه، ورق و صفحه تولید و بسته بندی می شوند. اما بدون در نظر گرفتن شکل نهایی و عرضه شده آن به بازار، از این آلیاژها در محیط های با دمای بسیار بالا یا خلأ که از لحاظ شیمیایی استاتیک هستند، استفاده می کنند. به دلیل قیمت مناسبی که این آلیاژ نسبت به عملکردی که دارد، برای مصرف در شرایطی که مواد خورنده وجود داشته باشد بسیار محبوب است. به علاوه از این نظر نسبت به هر نوع آلیاژ دیگر فولاد مطمئن تر است. البته در برخی از محیط های کاری نیز مواد خورنده خاصی وجود دارند که تنها می توان از تانتالین برای مقرون به صرفه بودن آن استفاده کرد.
یکی از مهم ترین مکانیسم های مقاومت به خزش هستلوی که آن را نسبت به دماهای بالا مقاوم می کند، قابلیت رسوب سختی یا به عبارت دیگر پیر سختی پذیری آن است. برای ایجاد خواص فوق العاده این آلیاژها محلول فوق اشباع سوپر آلیاژ در زمان مشخصی در دمای 1177 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود و سپس در آب سرد آن را غرق می کنند. همچنین آنیل این سوپر آلیاژ برخلاف تعداد زیادی از فلزات، با خنک سازی در کوره نباید همراه باشد. زیرا باعث رسوب فاز دوم در مرز دانه ها و تردی آن می گردد. لازم به ذکر است که این سوپر آلیاژ قابلیت فرم پذیری و جوش پذیری مناسبی نیز دارد و به همین دلیل نوع X آن برای ساخت قطعات مناسب است. به یاد داشته باشید که جوشکاری این سوپر آلیاژها با سیم جوش هایی از جنس خودشان انجام می شود.
سایر فلزات صنعتی مهم مانند هستلوی در کنار آلیاژهای هستلوی، برخی دیگر از آلیاژهای فولاد هستند که از نظر فنی به دلیل ترکیبات و ویژگی ها فوق العاده شان جزء سوپر آلیاژهای فولاد محسوب می شوند و هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاصی دارند که در اینجا تنها برای آشنایی با نامشان، آن ها را به شما معرفی می کنیم: قیمت هستلوی همان طور که ملاحظه کردید هستلوی دارای گریدهای مختلفی است که هر کدام از آن ها از نوعی عناصر ساخته می شوند و درصد عناصر به کار رفته در آنها متفاوت است. همین تفاوت می تواند در قیمت آهن آلات امروز آهن رسان این سوپر آلیاژ تأثیر بگذارد. زیرا برخی عناصر گران تر و برخی ارزان تر هستند.
سخن آخر
استفاده از انواع گریدهای هستلوی در صنایع بزرگ و کوچک به دلیل مقاومت بالای آن ها در برابر تنش های قوی و مواد خورنده از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. همچنین ممکن است به دلیل فرایند پیچیده تولید آن و نوع عناصری که برای ساخت به کار می رود، نسبت به برخی آلیاژهای قابل استفاده دیگر گران تر باشند. اما در صورتی که دید بلند مدت داشته باشید، متوجه می شوید که در طولانی مدت مقرون به صرفه تر هستند. رآلیاژ هستلوی در جدول زیر نشان داده شده است. به طور کلی آنچه که مشخص کننده کاربرد یک آلیاژ است، همان مواد تشکیل دهنده آن و عناصر شیمیایی به کار رفته در آن است. بهترین راه شناخت انواع آلیاژها آن است که بدانید ترکیبات شیمیایی مختلف چه تاثیراتی بر رفتار آلیاژ می‌گذارد. برای مطالعه انواع عناصر به کاررفته در آلیاژهای فولادی و تاثیرات آن ها بر رفتار متریال، مقاله را مطالعه کنید.