سوپر آلیاژها

 

سوپر آلیاژ

 

 

سوپر آلیاژ (Superalloy) به آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن – نیکل و پایه کبالت گفته می شود که عموما در دماهای بالاتر از 540 درجه سانتی گراد استفاده می شوند. سوپر آلیاژ های پایه آهن – نیکل مانند آلیاژ IN-718 از فن آوری فولادهای زنگ نزن توسعه یافته اند و معمولا به صورت کار شده هستند. سوپر آلیاژ های پایه نیکل و پایه کبالت بسته به نوع کاربرد و ترکیب شیمیایی می توانند به صورت ریخته یا کار شده باشند.

از آغاز پیدایش سوپر آلیاژ ها، تعداد زیادی آلیاژ شناخته شده و مورد مطالعه قرار گرفته و تعدادی نیز به عنوان اختراع ثبت شده اند. تعدادی از آن ها در طول سالیان گذشته غربال شده و تعدادی به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. در شکل زیر رفتار تنش گسیختگی سه گروه آلیاژی با یکدیگر مقایسه شده اند (سور آلیاژهای پایه آهن- نیکل، پایه نیکل و پایه کبالت).

سوپرآلیاژ های دارای ترکیب شیمیایی مناسب را می توان با آهنگری و نورد به اشکال گوناگون درآورد. ترکیب های شیمیایی پرآلیاژ تر معمولا به صورت ریخته گری می باشند. ساختارهای سرهم بندی شده را می توان با جوشکاری یا لحیم کاری بدست آورد، اما ترکیب های شیمیایی که دارای مقادیر زیادی از فازهای سخت کننده هستند، به سختی جوشکاری می شوند. خواص سوپرآلیاژها را با تنظیم ترکیب شیمیایی و فرآیند (شامل عملیات حرارتی) می توان کنترل کرد و استحکام مکانیکی بسیار عالی در محصول تمام شده به دست آورد.

اصول متالورژی سوپر آلیاژها

 

 

سوپرآلیاژهای پایه آهن، نیکل و کبالت معمولا دارای ساختار بلوری با شبکه مکعبی با سطوح مرکزدار (FCC) هستند. آهن و کبالت در دمای محیط دارای ساختار FCC نیستند. هر دو فلز در دماهای بالا یا در حضور عناصر آلیاژی دیگر، دگرگونی یافته و شبکه واحد آن ها به FCC تبدیل می شود. در مقابل، ساختمان بلوری نیکل در همه دماها به شکل FCC است. حد بالایی این عناصر در سوپر آلیاژها توسط دگرگونی فازها و پیدایش فازهای آلوتروپیک تعیین نمی شود بلکه توسط دمای ذوب موضعی آلیاژها و انحلال فازهای استحکام یافته تعیین می گردد. در ذوب موضعی بخشی از آلیاژ که پس از انجماد ترکیب شیمیایی تعادلی نداشته است در دمایی کمتر از مناطق مجاور خود ذوب می شود. همه آلیاژها دارای یک محدوده دمایی ذوب می شوند و عمل ذوب شدن در دمای ویژه ای صورت نمی گیرد، حتی اگر جدایش غیر تعادلی عناصر آلیاژی وجود نداشته باشد. استحکام سوپر آلیاژ ها نه تنها به وسیله شبکه FCC و ترکیب شیمیایی آن، بلکه با حضور فازهای استحکام دهنده ویژه مانند رسوب ها افزایش می یابد. کار انجام شده بر روی سوپر آلیاژ (مانند تغییر شکل سرد) نیز استحکام را افزایش می دهد، اما این استحکام به هنگام قرارگیری فلز در دماهای بالا حذف می شود.

تمایل به دگرگونی از فاز FCC به فاز پایدارتر در دمای پایین وجود دارد که گاهی در سوپر آلیاژ های کبالت اتفاق می افتد. شبکه FCC سوپر آلیاژ قابلیت انحلال وسیعی برای بعضی عناصر آلیاژی دارد و رسوب فازهای استحکام دهنده (در سوپر آلیاژ های پایه آهن – نیکل و پایه نیکل) انعطاف پذیری بسیار عالی آلیاژ را به همراه دارد. چگالی آهن خالص 7.8 گرم بر سانتی متر مکعب و چگالی نیکل و کبالت تقریبا 8.9 گرم بر سانتی متر مکعب است. چگالی سوپر آلیاژ های پایه آهن - نیکل تقریبا 8.3-7.9 گرم بر سانتی متر مکعب، پایه کبالت 9.4-8.3 و پایه نیکل 7.8-8.9 است.

چگالی سوپر آلیاژ ها به مقدار عناصر آلیاژی افزوده شده بستگی دارد. عناصر آلیاژی Ti،Cr و Al چگالی را کاهش و W،Re و Ta آنرا افزایش می دهند. مقاومت به خوردگی سوپر آلیاژ ها نیز به عناصر آلیاژی افزوده شده و به ویژه Al، Cr و محیط بستگی دارد.

دمای ذوب عناصر خالص نیکل،کبالت و آهن به ترتیب 1453،1495 و 1537 درجه سانتی گراد است. دمای ذوب حداقل (دمای ذوب موضعی) و دامنه ذوب سوپر آلیاژ ها، تابعی از ترکیب شیمایی و فرآیند اولیه است. به طور کلی دمای ذوب موضعی سوپر آلیاژ های پایه کبالت نسبت به سوپرآلیاژها پایه نیکل بیشتر است. سوپرآلیاژهای پایه نیکل ممکن است در دمای 1204 درجه سانتی گراد از خود ذوب موضعی نشان دهند. انواع پیشرفته سوپر آلیاژ های پایه نیکل تک بلور دارای مقادیر محدودی از عناصر کاهش دهنده دمای ذوب هستند و به همین لحاظ، دارای دمای ذوب موضعی برابر یا کمی بیشتر از سوپر آلیاژ های پایه کبالت هستند.

ویژگی ها و خواص سوپر آلیاژها

1- فولادهای معمولی و آلیاژهای تیتانیم در دماهای بالاتر از 540 درجه سانتی گراد دارای استحکام کافی نیستند و امکان خسارت دیدن آلیاژ در اثر خوردگیوجود دارد. 2- چنانچه استحکام در دماهای بالاتر (زیر دمای ذوب که برای اکثر آلیاژها تقریبا 1204-1371) مورد نیاز باشد، سوپر آلیاژ های پایه نیکل انتخاب می شوند. 3- از سوپر آلیاژهای پایه نیکل می توان در نسبت دمایی بالاتری (نسبت به دمای ذوب) در مقایسه با مواد تجاری موجود استفاده کرد. فلزات دیرگداز (نسوز) نسبت به سوپر آلیاژ ها دمای ذوب بالاتری دارند ولی سایر خواص مطوب آن ها را ندارند و به همین خاطر به طور وسیعی مورد استفاده قرار نمی گیرند. 4- سوپر آلیاژ های پایه کبالت را می توان به جای سوپر آلیاژ های پایه نیکل استفاده کرد که این جایگزینی به استحکام مورد نیاز و نوع خوردگی بستگی دارد. 5- در دماهای پایین تر وابسته به استحکام مورد نیاز، سوپر آلیاژ های پایه آهن - نیکل نسبت به سوپر آلیاژ های پایه نیکل و پایه کبالت کاربرد بیشتری پیدا کرده اند. 6- استحکام سوپر آلیاژ نه تنها مستقیما به ترکیب شیمیایی بلکه به فرآیند ذوب، آهنگری و روش شکل دهی، روش ریخته گری و بیشتر از همه به عملیات حرارتی پس از شکل دهی، آهنگری یا ریخته گری بستگی دارد.

7- سوپر آلیاژ های پایه آهن – نیکل نسبت به سوپر آلیاژ های پایه نیکل و پایه کبالت ارزان تر هستند.

8- اکثر سوپر آلیاژ های کار شده برای بهبود مقاومت خوردگی دارای مقداری کروم هستند. مقدار کروم در آلیاژهای ریخته در ابتدا زیاد بوده، اما به تدریج مقدار آن کاهش یافت تا عناصر آلیاژی دیگری برای افزایش خواص مکانیکی سوپر آلیاژ های دما بالا، به آن ها افزوده شوند. در سوپر آلیاژ های پایه نیکل با کاهش کروم مقدار آلومینیم افزایش یافت، در نتیجه مقاومت اکسیداسیون آن ها در همان سطح اولیه باقی می ماند و یا افزایش می یابد، اما مقاومت در برابر انواع دیگر خوردگی کاهش می یابد.

9- سوپر آلیاژ ها مقاومت در برابر اکسیداسیون بالایی دارند اما در بعضی موارد مقاومت خوردگی کافی ندارند. در کاربرد هایی مانند توربین هواپیما که دما بالاتر از 760 درجه سانتی گراد است سوپرآلیازها باید دارای پوشش کافی باشند. سوپر آلیاژها در کاربردهای طولانی مدت در دماهای بالاتر از 649 درجه سانتی گراد مانند توربین های گازی زمینی می توانند پوشش داشته باشند.

10- فن آوری پوشش دهی سوپر آلیاژ ها بخش مهمی از کاربرد و توسعه آن ها می باشد. نداشتن پوشش به معنی کارآیی کم سوپر آلیاژ در دراز مدت و دماهای بالاست.

11- در سوپر آلیاژ ها به ویژه در سوپر آلیاژ های پایه نیکل بعضی از عناصر در مقادیر جزئی تا زیاد اضافه شده اند. در بعضی از آلیاژ ها تعداد عناصر کنترل شده موجود تا 14 عنصر و بیشتر می تواند باشد.

12- نیکل، کبالت، کروم، تنگستن، مولیبدن، رنیم، هافنیم و دیگر عناصر استفاده شده در سوپر آلیاژ ها اغلب گران بوده و مقدارشان در طی زمان متغییر است.

کاربرد سوپر آلیاژها

 

کاربرد سوپر آلیاژ ها در دماهای بالا بسیار گسترده و شامل قطعات و اجزای هواپیما، تجهیزات شیمیایی و پتروشیمی است. دما گاز در بخش داغ موتور هواپیما ممکن است به بالاتر از 1093 درجه سانتی گراد برسد. با استفاده از سیستم های خنک کننده دمای اجزای فلزی کاهش پیدا می کند و سوپر آلیاژ که توانایی کار کردن در این دمای بالا را دارد، جز اصلی بخش داغ به شمار می رود. اهمیت سوپر آلیاژ ها در تجارت روز را می توان با یک مثال نشان داد. در سال 1950 فقط 10 درصد از کل وزن توربین های گاز هواپیما از سوپر آلیاژ ها ساخته می شد. اما در سال 1985 میلادی این مقدار به 50 درصد رسید.

ریزساختار فولاد زنگ نزن مارتنزیتی

ریزساختار فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی اصولا با مقدار کروم و کربن و با عملیات حرارتی مشخص میشود. کروم گستره ای را که فاز آستنیت در آلیاژهای Fe-Cr پایدار است محدود میکند، و بنابراین با حدود 0.1% کربن، اگر سختی کامل موردنظر است، میزان کروم از 13% نمیتواند تجاوز کند. وقتی میزان کربن آلیاژهای Fe-Cr به حدود 0.4 تا 0.6% افزایش یابد، حلقه γ در نمودار فازی Fe-Cr گسترش مییابد به طوری که میتوان تا حدود 18% کروم به فولاد مارتنزیتی اضافه کرد در حالی که هنوز سختی کامل قابل دستیابی است.در حالت تابکاری شده، ریزساختار میکروسکوپ نوری آلیاژ 410 (12% کروم، 0.1% کربن) دانههای هممحور فریت (زمینه) با ذرات کاربید است که بهطور تصادفی پخش شدهاند (شکل الف). در حالت آبدهی در هوا و بازپخت، ساختار این آلیاژ مارتنزیت با ذرات رسوبی کاربید است (شکل ب). ریزساختار آلیاژ 440C که در هوا آبدهی شده است شامل زمینه مارتنزیتی با چگالی زیادی از کاربیدهای اولیه است (شکل ج). سختی خیلی زیاد این آلیاژ ناشی از وجود تعداد زیاد ذرات کاربید (Fe.Cr) در زمینه مارتنزیتی است.الف) فولاد زنگ نزن مارتنزیتی نوع 410 (تابکاری در دمای 815 درجه سانتی گراد، سرد شده در کوره تا 595 درجه سانتی گراد و سپس سرد شدن در هوا تا دمای محیط)ب) فولاد زنگ نزن مارتنزیتی نوع 410 (سریع شرد شده در هوا از دمای 980 درجه سانتی گراد تا دمای محیط ، بازپخت به مدت 4 ساعت در 205 درجه سانتی گراد)ج) فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 440C (آستنیته شده در 1010 درجه سانتی گراد و سرد شده در هوا)

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی (Martensitic Stainless Steel) آلیاژهای آهن- کروم با 17-12%Cr و مقدار کافی کربن بوده که با آبدهی از منطقه آستنیت، ساختار مارتنزیتی بهدست آید، به همین علت به آنها فولادهای مارتنزیتی میگویند چون با عملیات آستنیته کردن و آبدهی ساختار مارتنزیتی ایجاد میشود.آلیاژهای این گروه عبارتند از : CA-15 ، CA-40 ، CA-15M ، CA-6NMآلیاژ CA-15 : با توجه به مقدار تناژ تولید بیشتر نسبت به سایر آلیاژهای این گروه، از مهمترین آنها محسوب می شود. آلیاژ ساده آهن – کروم بوده و مقاومت خوبی در برابر خوردگی اتمسفری داشته و در برابر مواد آلی نیز نسبتا مقاوم است.استفاده از این آلیاژ در توربین های بخاری و آبی سبب رشد تولید آن گردیده است. روش اصلی سخت کردن آن، استحاله فاز آستنیت به مارتنزیت با خنک کردن آن در هوا (نرمالیزه کردن) یا روغن است.آلیاژ CA-15M : با افزودن مولیبدن به آلیاژ CA-15 بدست می آید. این امر به منظور بهبود استحکام در دمای بالا صورت می گیرد.آلیاژ CA-40 : مشابه آلیاژ CA-15 بوده ولی کربن بیشتری دارد که موجب می شود در اثر سخت کاری تا سختی حدود 500 برینل برسد.آلیاژ CA-6MN : آلیاژی از گروه توسعه یافته فولاد زنگ نزن ریختگی 12% کروم می باشد. تفاوت اساسی آن با آلیاژ CA-15 در کربن کمتر (0.06%) و نیکل بیشتر (حدود 4.5-3.5%) در مقایسه با آلیاژ CA-15 که دارای 0.15% کربن و حداکثر 1% نیکل است، می باشد. پایین بودن کربن آلیاژ، سبب شکل گیری ساختار فریت در دمای آستنیتی کردن شده و در نتیجه هنگام سرد شدن آلیاژ، میزان تشکیل فاز مارتنزیت را کاهش می دهد. در این شرایط نیکل جهت افزایش منطقه دو فازی فریت – آستنیت به آلیاژ اضافه می گردد.افزودن این مقدار نیکل به آلیاژ حاوی کروم بالا قطعا منجر به تشکیل ساختار آستنیتی در دمای نرمالیزه کردن می شود.ریزساختار به وجود آمده اساسا یک ساختار مارتنزیت کم کربن خواهد بود که سبب بهبود در قابلیت جوشکاری و چقرمگی ضربه ای آن می شود.روش عمومی سخت کردن این آلیاژ رساندن آن به دمای 1050 درجه سانتی گراد و سرد کردن در هوا یا روغن است. دمای تمپر برای آن حدود 315 درجه سانتی گراد است. به دلیل تغییر شکل در ایجادکاربید کروم Cr7C3 و کاهش چقرمگی ضربه، نباید این آلیاژ را در 480 درجه سانتی گراد تمپر کرد. تمپر کردن (برگشت) در دمای بین 620-590 درجه سانتی گراد سبب افزایش خاصیت چکش خواری و چقرمگی شده ولی سختی آلیاژ را کاهش خواهد داد. اگر دمای برگشت از 650 درجه سانتی گراد فراتر رود، ساختار مارتنزیت به تدریج به آستنیت تبدیل خواهد شد.تشکیل این فاز آستنیت و استحاله آن در طول سرد کردن آلیاژ از دمای تمپر، سبب تشکیل آستنیت باقیمانده می شود که از لحاظ چقرمگی و ماشین کاری مضر می باشد.ترکیب شیمیایی و کاربرد فولاد زنگ نزن مارتنزیتیترکیب شیمیایی و کاربرد فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی که متداول ترند در جدول زیر آمده است. چون ترکیب شیمیایی فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی طوری انتخاب میشود که سختی و استحکام مناسبی به دست آید، مقاومت به خوردگی این آلیاژها نسبت به فولاد زنگ نزن فریتی و آستنیتی ضعیف تر است.Click this bar to view the original image of 1049x586px.ترکیب شیمیایی فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی نسبتاً محدود است زیرا برای مقاومت به خوردگی حداقل 12% کروم لازم است. در این مقدار کروم، حداکثر کربنی که میتوان اضافه کرد حدود 0.15% است، در غیر این صورت کربن اضافی در نزدیک مرزدانه ها بهصورت کاربید رسوب میکند، و میزان کروم در آن نواحی به کمتر از 12% که حد بحرانی است میرسد. برای سختیهای بیشتر، مثلاً کارد و چنگال، میزان کربن به 0.6تا 1.1% (نوع C و B ،440A) افزایش مییابد و به همراه آن میزان کروم به 16 تا 18% میرسد. خوشبختانه با افزایش مقدار کربن حلقه γ در دیاگرام دو فازی آهن - کروم توسعه مییابد (تا حدود 18 کروم) و بنابراین آلیاژهای پرکربن و پرکروم را میتوان برای تشکیل ساختار مارتنزیتی، آستنیتی و آبدهی کرد. میزان عناصر آلیاژی که میتوان به فولادهای زنگنزن مارتنزیتی اضافه کرد محدود است زیرا عناصر آلیاژی مثل کربن، دمای Ms را کاهش میدهند، و اگر دمای Ms خیلی کاهش یابد در دمای محیط آستنیت بدست می آید. بنابراین، سایر عناصر آلیاژی که به این آلیاژها اضافه میشوند به چند درصد نیکل، مثل آلیاژهای 414 و 431، همراه با 1% تنگستن و 2.5% وانادیم در آلیاژ 422 محدود میشوند.

ریزساختار فولاد زنگ نزن فریتی

ساختار فولادهای زنگ نزن فریتی در تمام دماهای معمول عملیات حرارتی بهصورت فریتی ( آهن α ) باقی میماند. بیشتر فولادهای زنگ نزن فریتی را میتوان بر مبنای مقدار کروم به دو گروه تقسیم کرد:گروه 1. فولادهای زنگ نزن فریتی با 18-15% کروم و حدود 0.06% کربن. مثل؛ آلیاژ 430 (17% کروم، 0.06% کربن)گروه 2. فولادهای زنگ نزن فریتی با 30-25% کروم و حدود 0.08% کربن. مثل؛ آلیاژ 446 (25% کروم، 0.08% کربن)ریزساختار آلیاژهایی که 18-15% کروم دارند (گروه 1) در دماهای کمتر از 900 درجه سانتی گراد تماما فریتی است. ریزساختار فولاد نوع 430 (17% کروم و 0.06% کربن) پس از تابکاری در دمای 788 درجه سانتی گراد در شکل زیر آمده است. ساختار محلول جامد فریت α غنی از کروم است که بیشتر کربن بهصورت کاربید (Cr و Fe) در مرزدانهها و یا به صورت کاربید ریز در داخل دانهها پخش شده است.به علت حلالیت کم کربن در فریت α مقدار کمی کربن در محلول جامد وجود دارد. اگر آلیاژی از این نوع در دمای بیشتر از 900 درجه سانتی گراد گرم شود مقداری آستنیت تشکیل میشود که با آبدهی در آب به مارتنزیت دگرگون میشود. شکل زیر جزایر مارتنزیتی را در زمینه فریت α، در فولاد زنگ نزن فریتی با 17% کروم و 0.1% کربن نشان میهد که از دمای 1200 درجه سانتی گراد در آب آبدهی شده است.ساختار تابکاری شده ورقی از فولاد زنگ نزن فریتی نوع 446 گروه 2 (0.08% کربن و 25% کروم) که روی آن کارسرد انجام شده در شکل زیر آمده است. در زمینه این آلیاژ (Fe-25%Cr) کاربیدهای (Fe,C) درشتتری نسبت به آلیاژ Fe-18%Cr وجود دارد. اما، برعکس آلیاژ (Fe-18%Cr) در آلیاژ(Fe-25%Cr) پس از گرم کردن در بیش از 950 درجه سانتی گراد و آبدهی در آب فقط مقدار کمی مارتنزیت تشکیل میشود.

فولاد زنگ نزن فریتی

فولاد زنگ نزن فریتی (Ferritic Stainless Steel) آلیاژهای آهن- کروم با 30-12% کروم میباشند. از آنجا که ساختار این آلیاژها در شرایط معمولی عملیات حرارتی بهصورت فریت (آهن α ) باقی میماند، فریتی نامیده میشوند.این گروه تحت نام های CB-30 و CC-50 شناخته می شود. نوع CB-30 ، آلیاژهایی هستند که توسط عملیات حرارتی قابل سخت کاری نیستند. اگر تعادل بین عناصر در ترکییب شیمیایی حفظ شود این آلیاژ کاملا فریتی می شود. اگر کروم آن در پایین ترین میزان مشخص شده و کربن و نیکل آن در بالاترین مقدار خود باشد ، می توان توسط عملیات حرارتی تا حدی ساختار مارتنزیتی به وجود آورد. از این آلیاژ در ساخت بدنه شیرها ، تجهیزات تولید مواد شیمیایی و مواد غذایی استفاده می شود.آلیاژ CC-50 با کروم بالا مقاومت خوبی در برابر مواد اکسید کننده ، اسیدهای نیتریک و سولفوریک و مایعات قلیایی دارد. همچنین از این گروه آلیاژی برای ساخت قطعاتی که در معرض اسیدهای معدنی دیگر و فرآورده های سلولزی قرار دارند، به کار می رود.ترکیب شیمیایی و کاربرد فولاد زنگ نزن فریتیبر اساس ترکیب فولادهای زنگ نزن فریتی به دو دسته تقسیم می شوند:1- سری 400 استاندارد: که حاوی 27-11%Cr ، 20-0.08%C و مقادیر کمی پایدار کننده فریت مانند آلومینیوم ، نیوبیوم و تیتانیوم هستند.2- سری دوم که حاوی کروم بیشتر تا 30% ، مولیبدن تا 4% و نیکل تا 2% می باشند که مقاومت عالی در برابر SCC دارند.ترکیب شیمیایی و کاربرد بعضی از فولادهای زنگ نزن فریتی استاندارد در جدول زیر آمده است. این آلیاژها بیشتر در کاربردهایی که در آن مقاومت به خوردگی و مقاومت گرمایی لازم است، بهکار میروند.فولادهای زنگ نزن فریتی از این جهت مورد توجه مهندسین طراح قرار دارند که مقاومت به خوردگی آنها مثل فولادهای زنگ نزن نیکل دار بوده اما ارزانترند زیرا در ترکیبشان نیکل وجود ندارد. با وجود این، فولادهای زنگ نزن فریتی نسبت به فولادهای آستنیتی کاربرد محدودتری دارند، زیرا شکلپذیر نیستند، به فاق حساس بوده و قابلیت جوشکاری ضعیفی دارند. برای غلبه بر مشکل شکل پذیر نبودن فولادهای زنگ نزن فریتی استاندارد، فولادهای فریتی جدید با مقدار کم کربن و نیتروژن به صورت تجاری ساخته شده است (جدول زیر). این آلیاژها جوش پذیرند و مقاومت به خوردگیبهتری دارند.

چگونه فولاد مبارکه را ساختم-قسمت دوم

دنباله نام خانوادگی من آسیایی است که متعلق به سرآسیای کرمان است و تا جایی که اطلاع دارم یک منطقه نظامی است. پدرم از چهار پنج سالگی در یک مغازه کفاشی شاگردی ‌کرد و از طریق همان «شاگردانگی» که می‌گرفت به مخارج خانه کمک می‌کرد. فرزند دوم خانواده ام هستم. و اولین فرزند خواهرم بود و بعد از من یک برادر و یک خواهر دیگر هم دارم که خواهر کوچکم به علت سرطان بعد از ازدواج فوت کرد. من متولد ۲۰ شهریور ۱۳۲۵ در مشهد هستم. پدرم فردی بی‌سواد بود که چندی پیش در سن ۹۶ سالگی در گذشت. پدرم سه ساله بوده که پدرش فوت می‌کند؛ در واقع من پسر کسی هستم که خودش یتیم بوده و از کودکی مجبور بوده همراه مادرش کار کند تا اموراتشان بگذرد.ما جزو فقیرزاده‌های مشهد بودیم. پدرم همیشه فکر می‌کرد چون انگلیسی یاد می‌گیرم عاقبت خوبی نخواهم داشت و برادرم که کاسب شد، نسبت به من محبوبیت بیشتری نزد پدرم داشت و هیچ‌گاه پدرم نتوانست قبول کند که می‌شود درس خواند و مسلمان هم بود. روزهای دانشکده و پیوستن به سازمان مجاهدیندر سال ۱۳۴۴ که دیپلم گرفتم به تهران آمدم و چون رشته‌ام هنرستانی بود در هنرسرای عالی (دانشگاه علم و صنعت کنونی) امتحان دادم که معلم‌ برای هنرستان تربیت می‌کردند. آن سال برای اولین بار دانشگاه پلی‌تکنیک از هنرستانی‌ها در کنار رشته‌های ریاضی دانشجو می‌پذیرفت و من آنجا هم امتحان دادم. بیست نفر بودیم که در رشته‌های برق، نساجی و مکانیک قبول شدیم. یک سال در انستیتو مکانیک دانشگاه پلی‌‌تکنیک کارهای عملی انجام می‌دادم. شروع کار در ذوب آهنلیسانس که گرفتم در سال ۱۳۵۰ به ذوب آهن رفتم. براساس گفته آقای بازرگان دوره سربازی را از سال ۵۰ تا ۵۲، در این شرکت گذراندم. دو سال دیگر هم در این شرکت کار کردم.مدیرعامل ذوب آهن در آن زمان آقای دکتر شیبانی بود. بعد از انقلاب اتفاقی برایم افتاد که ذهنیتم را تغییر داد. سال ۶۲ پسرم مریض شد اما به علت کار سنگینی که در فولاد مبارکه داشتم همسرم که اکثر مواقع من را نمی‌دید پسرم را به دکتر برد و برای دکتر از اوضاع من و دوری‌ام تعریف کرد. دکتر وقتی نام من را شنیده بود با من تماس گرفت و گفت: «می‌خواهم به تو نصیحتی بکنم. گفت من اولا یهودی و پزشک خانوادگی آقای شیبانی هستم. همسر تو همان حرف‌های همسر دکتر شیبانی را می‌زند. فهمیدم تو هم احمقی، مثل شیبانی هستی (شیبانی‌ها دو برادر بودند؛ امیرعلی شیبانی مدیرعامل شرکت سهامی ذوب ‌آهن و دیگری حمید شیبانی مدیرعامل ذوب ‌آهن اصفهان بود). شیبانی برای اینکه از تمام وقایع ذوب آهن اطلاع داشته باشد گوشی تلفن را زیر سرش می‌گذاشته چون همسرش به تلفن‌های گاه و بیگاه اعتراض می‌کرد. تو هم همین کار را با همسرت می‌کنی.»تا آن روز فکر می‌‌کردم آقایان شیبانی مدام به دنبال خوشگذرانی هستند. بعد از این گفته های پزشک یهودی فهمیدم ذوب آهن محصول کار آنهاست و ذهنم به این سمت رفت که حتی اگر نمادی برای نشان دادن کار به وجود بیاید نشانه زحمت کشیدن است و باید بدانیم وقتی عظمتی دیده می‌شود به هر حال نشان‌دهنده زحمت و کار است. انتصاب به عنوان مجری فولاد مبارکهآقای محلوجی که استاندار لرستان شد از من دعوت کرد به آنجا بروم. رفاقتی قدیمی با او داشتم. در ۲۹ شهریور ۵۹ به لرستان رفتم. به اصرار او یکسال مدیر عامل سیمان درود بودم و با رفتنش از استانداری لرستان مرا هم اخراج کردند که ماجرای آن مفصل است. اما چون می خواهم داستان فولاد مبارکه را بگویم از آن می گذرم.آقای محلوجی بعد از جریان سیمان لرستان قائم مقام وزارت معادن و فلزات شده بود. بعد از انقلاب سه سازمان فولادی داشتیم که یکی متعلق به برادران رضایی‌ها در اهواز و خصوصی بود و یکی صنایع فولاد و یکی هم سهامی ذوب ‌آهن.بعد از انقلاب این سه سازمان را با هم ادغام کردند و شرکت ملی فولاد تاسیس شد. آن زمان آقای موسویانی وزیر معادن و فلزات بود مدیرعاملی شرکت ملی فولاد را بر عهده آقای صالحی فروز گذاشت. زمانی که من طرحم را در ذوب آهن می‌گذراندم او مدیر شیفت برق و من مدیر شیفت نیرو حرارت بودم . در حسین‌آباد اصفهان مرکز فعالیت‌هایمان زیر نظر آیت‌الله طاهری بود و از طریق ایشان با آیت‌الله طاهری آشنا شدم. شخصی به نام موحدیان از افراد فولاد مبارکه شهید شده بود و به دنبال فردی برای فولاد می‌گشتند که آقای محلوجی من را معرفی کرده بود. در سن ۳۵ سالگی مجری فولاد مبارکه شدم. تاریخ حکمم ۱۶/۹/۶۰ است. اگر در پرونده من در شرکت ملی فولاد برگی پیدا شود که سابقه من را نشان دهد فقط همین برگه است و هیچ مدرک دیگری در این شرکت ندارم.یعنی من را به این صورت وارد فولاد کردند نه اینکه بخواهند مصاحبه کنند و حقوق تعیین کنند. البته چند وقت دیگر وزیر به من حکم داد. من هیچ‌گاه از شرکت ملی فولاد حقوق نگرفتم یعنی در دو سال اولی که کار کردم آنقدر بی‌پرونده بودم که هیچ‌کس به این فکر نیفتاد این فردی که در این شرکت کار می‌کند حقوقش باید چطور باشد.بعد از اینکه آقای موسویان از وزارت معاون و فلزات رفت و وزارت عوض شد و مرحوم نیلی جانشین ایشان و توسط افرادی متوجه شد که من نه حکمی از وزارتخانه دارم، نه پرونده‌ای و نه حقوقی دریافت می‌کنم. در نهایت برای من پرونده تشکیل دادند و به عنوان کارمند روزمزد موقت برایم حقوق تعیین کردند. در آن دو سال هم از پس‌اندازم استفاده کردم. الان هم اگر نگاه کنید می‌بینید سوابقم ناشناخته است و با ۲۸ سال سابقه کار توانسته‌ام بازنشسته شوم. به هر حال من مجری طرح فولاد مبارکه شدم در حالی که از اصول کار چیزی نمی‌دانستم. متوجه شدم ماجرای فولاد مبارکه سابقه تاریخی‌ای دارد که بدون دانستن آن سابقه باید از ورود به آن بپرهیزیم. فهمیدم که در حال وارد شدن به یک جاده کور هستیم و برای اینکه بتوانیم در آن وارد شویم باید این جاده را شناسایی کنیم تا بتوانیم مدیریت کنیم. ابتدا قرار بود در زمان شاه این ما جزو فقیرزاده‌های مشهد بودیم. پدرم همیشه فکر می‌کرد چون انگلیسی یاد می‌گیرم عاقبت خوبی نخواهم داشت و برادرم که کاسب شد، نسبت به من محبوبیت بیشتری نزد پدرم داشت و هیچ‌گاه پدرم نتوانست قبول کند که می‌شود درس خواند و مسلمان هم بود.کارخانه در بندرعباس ایجاد شود. زمینش هم شناسایی شده و قرار داد اسکله صدهزارتنی مواد اولیه را با شرکت‌های کره‌ای بستند و چون مقاومت زمین ۸/۰ بود برای تقویت زمین پایه‌های بتنی ‌ایجاد کردند که زمین تثبیت شود.انقلاب که شد شورای اقتصاد تحت تاثیر گزارش‌هایی که بعدها مشخص بود توسط توده‌ای‌ها تهیه شده است تصمیم گرفت پروژه را از بندرعباس به اصفهان منتقل کند. آقای محمدرضا نعمت‌زاده هنوز هم وقتی من را می‌‌بیند می‌پرسد ما اشتباه کردیم پروژه را از بندرعباس به اصفهان منتقل کردیم؟! در طراحی صنعتی شرایط آب‌وهوایی و مقاومت زمین و مسائل دیگر سنجیده می‌شود، و این انتقال در صورتی انجام شد که اصفهان و بندرعباس از این نظر خیلی با هم تفاوت داشتند.شورای اقتصاد بدون این ملاحظات تصمیم به جابه‌جایی گرفت، ولی تا سال ۶۰ که من وارد کار شدم جز اعتراض هیچ اتفاقی در این زمینه نیفتاده بود. پس از ابلاغ حکم تصمیم گرفتم سریع از تهران خارج شوم و بنابراین به اصفهان رفتم که کار را شروع کنم. خانواده‌ام هم در مشهد بودند. وزیر با اصرار من قبول کردند که همراه من به اصفهان بیایند و در آنجا من را معرفی کنند. مدام می‌گفتند آنجا امکانات نداریم که شما بمانید ولی من اصرار می‌کردم که باید در همین جا مستقر شوم. در کارخانه هم خبری نبود و فقط انبار تجهیزات را اداره می‌کردند و تنها کارهای مقدماتی انجام می‌دادند. ما دفتری در جنوا داشتیم و ایتالیایی‌ها با ما قراردادی بسته بودند که کارخانه را طراحی کنند و نقشه‌ها را به تایید طرف ایرانی برسانند.بعد هر دو طرف با هم سه سازنده برای هر کدام از قسمت‌ها پیدا کنند و به تایید ما برسانند و قرارداد بسته شود . قیمت قرارداد را هم به تایید طرف ایرانی برسانند و علاوه بر نظارت بر ساخت تجهیزات، آنها را تا مرحله ورود به کشتی تحویل ‌دهند.از اینجا به بعد مسوولیت با ایران بود و در ایران دوباره تجهیزات کارخانه را طرف ایتالیایی تحویل می‌گرفت و بر مراحل کار نظارت می‌کردند و به پرسنل آموزش می‌دادند. با کمک کارشناسانی که تربیت می‌شدند کارخانه راه‌اندازی می‌شد. این فلسفه اصل قرارداد بود اما در عمل اصلاحاتی انجام شده بود. اول برای اینکه تاییدیه‌ها را بگیرند در جنوا دفتری تاسیس کرده بودند و یک عده کارشناس مشترک بین ما و ایتالیا در دفتر مستقر بودند ولی به جای اینکه نقشه‌ها را از طرف ما تایید کنند عملا مهر در دست طرف ایتالیایی بود و خودشان پای قراردادها را مهر می‌کردند. اولین قدمی که برداشتم این بود که تصمیم گرفتم کار اجرایی را شروع کنم و آنها را درگیر کار کنم (البته این تصمیم را تنها چند روز بعد از گرفتن حکم انجام دادم). از گروه مهندسان پرسیدم کجا از همه جا آماده‌تر است که کلنگ کار زده شود؟ گفتند سالنی که بعد از اینکه ورق تولید شد برای صافکاری از آنجا استفاده می‌شود. خواستم نقشه سالن این کارخانه را روی زمین پیاده کنیم. مهندسان به من گفتند حدود ۲۰ روز طول می‌کشد که آماده شویم.اوایل بهمن ماه بود و از من تقاضای جلسه کردند و گفتند ما بررسی کردیم و متوجه شدیم این کار مشکل دارد و شدنی نیست. علت را که پرسیدم گفتند ما در نقشه محاسبه قوس زمین را که در هر کیلومتر دو سانت فاصله دارد انجام نداده‌‌ایم و نقشه‌بردار این کار را هم نداریم. موفق شدم این کلنگ بالاخره به زمین زده شود. افرادی که در این پروژه وارد شده بودند عادت داشتند کارهای کوچک انجام دهند و در مخیله‌شان نمی‌گنجید که قرار است یک پروژه عظیم را انجام دهند. وادارشان کردم وسیع‌تر فکر کنند. شاید خودم هم نمی‌دانستم فولاد مبارکه چیست و قرار است چه کاری انجام شود.دو سال اولمن در سال‌های ۶۱ و ۶۲ روی یکپارچگی کار کردم. اولین کار من این بود که سیاسی بودن را در فولاد مبارکه از بین ببرم. افکار سیاسی‌ای بود که تحت تاثیر برداشت غلط از انقلاب به وجود آمده بود. ما در آنجا سه انجمن اسلامی داشتیم.در آن زمان این طور بود که در تعاونی‌ها، گروه‌های همگرا بتوانند کنار هم جمع شوند؛ همه اعضای یک گروه بودند.(منظورشان این بود که فولادمبارکه به پیمانکاران واگذار نشود و به تعاونیها واگذار شود) من باید این فضا را تلطیف می‌کردم و ریسمانی را در فولاد مبارکه محور قرار می‌دادم که همه به آن چنگ بزنند. اگر شما امروز می‌بینید فولاد مبارکه متفاوت است به این دلیل است که تمام اجزای سازنده آن به ساختن فولاد مبارکه چنگ زدند، نه اینکه مثل یک کارمند معمولی وظایف روزمره را انجام داده باشند. از جانب تکنوکرات‌ها و توده‌ای‌ها ضربه‌ای به من وارد نشد چون در برابرم خیلی ضعیف بودند اما سایرین خیلی در برابر من مقاومت می‌‌کردند.در آخر هم همین افراد پرونده‌ای برای من درست کردند و نزد رهبری فرستادند. در خاطرات آقای ناطق هم هست که پرونده را بازرسی کرده‌اند و نوشته‌اند از من قدردانی شود.(این گفته شفاهی حجت الاسلام ناطق رئیس بازرسی رهبری به بنده بود ولی ایشان در خاطرات خود هم نوشته‌اند که پرونده‌های رهبری همه افرادی بودند که مشکل داشتند بجز سه نفر محمد حسن عرفانیان، محمدرضا نعمت زاده و احمد ناطق نوری.آیت‌الله طاهری معتقد بود من وابسته به حزب جمهوری هستم و انتقاد می‌کرد تو چرا افراد موردنظر ما را استخدام نمی‌کنی؟ به ایشان گفتم الان در فولاد مبارکه هفت هزار نفر کار می‌کنند اگر من بخواهم یک ساعت سخنرانی کنم و نیمی از این افراد موافق و نیمی دیگر مخالف من باشند و بخواهند نظر خودشان را بگویند هفت هزار ساعت وقت ما تلف می‌شود. من می‌خواهم یک فضای کاری به وجود بیاورم، نمی‌خواهم جبهه مخالف کسی ایجاد کنم. بعدها هم برایشان ثابت شد که من به تخصص و مسلمان بودن افراد دقت می‌کنم. این یک نگاه بود که ما در آرام‌سازی انجام دادیم. در سفری که به دفتر جنوا داشتم تیمی را که تازه استخدام کرده بودم همراه خودم بردم (آقای صادقی، مهندس قریشی که مدیر فروش‌مان بود و چند نفر از پرسنل قدیمی مثل آقای مهندس حسینیان). مدیریت دفتر جنوا را به دست همین پرسنل سپردم ولی در کار کارشناسی دفتر از شرکت ایریتک کمک گرفتیم. یعنی یک مدیریت جوان تربیت‌شده در بالا بودند و بدنه کارشناسی از ایریتک یا از پرسنل باتجربه خود مجتمع بود.در آنجا صحبت کردم و گفتم اول می‌خواهیم اینجا به گونه‌ای بر تجهیزات نظارت کنیم که مطمئن شویم از این کارخانه ورق بیرون می‌آید. ما آنجا ۳۲ کارخانه خریده‌ بودیم و اگر یکی از آنها راه نمی‌افتاد فولاد مبارکه نداشتیم. مهم این بود که ما مطمئن شویم اگر این ۳۲ کارخانه کارشان را درست انجام دهند به نتیجه می‌رسیم. نکته دوم این بود که باید به کیفیت کار توجه کنیم. نکته سوم این بود که این کارخانه اولین و آخرین کارخانه‌ای باشد که می‌خریم، یعنی بحث انتقال تکنولوژی را هم سامان بدهیم. 

دسته بندی فولادهای زنگ نزن

دسته بندی فولادهای زنگ نزن (Classification of Stainless Steel) بر مبنای اختلاف در ساختار و ترکیب شیمیایی آنها بوده که بر این اساس به پنج گروه اصلی زیر تقسیم میشوند:1- فولاد زنگ نزن فریتی2- فولاد زنگ نزن مارتنزیتی3- فولاد زنگ نزن آستنیتی4- فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی5- فولاد زنگ نزن رسوب سختیفولادهای زنگ نزن فریتیاین فولادها 17-12% کروم و 1-0.1% کربن دارند. با عملیات حرارتی سخت میشوند و شبیه به فولادهای ساده کربنی، مارتنزیت تشکیل میدهند. اگر مقدار کربن آنها حدود 1% باشد و عملیات حرارتی مناسبی به کار رود خیلی سخت میشوند. مقدار کمی از عناصر دیگر برای بهبود مقاومت به خوردگی، استحکام و چقرمگی به آنها اضافه میشود.روش اصلی سخت کردن این آلیاژ استحاله فاز آستنیت به مارتنزیت با خنک کردن ان در هوا یا روغن است.فولادهای زنگ نزن آستنیتیاین فولادها آلیاژهای سه تایی با 22-6% نیکل میباشند. شبیه به فولادهای زنگنزن فریتی، با عملیات حرارتی نمیتوانند سخت شوند. اما معمولا در دمای محیط ساختار آنها آستنیتی است، شکل پذیرترند، و معمولا مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به فولادهای زنگنزن فریتی دارند. برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای، روی بیشتر فولادهای زنگنزن آستنیتی باید عملیات حرارتی خاصی انجام شود و یا ترکیب شیمیایی آنها اصلاح شود.فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی ( دوتایی )فولادهای زنگ نزن آستنیتی-فریتی که به آنها فولاد زنگ نزن دوتایی (DUPLEX) نیز می گویند از پرکاربردترین نوع این فولادها هستند. در ریز ساختار این فولادها، 40-5% فریت وجود دارد که در زمینه آستنیتی آن پخش شده است و بسته به نوع خاص آلیاژ و اینکه از عناصر فریت زا یا آستنیت زا استفاده شده باشد، متفاوت است.فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی قابلیت جوشکاری خوبی داشته که به علت وجود فاز فریت بوده و نیز مقاوم در برابر خوردگی و SCC می باشد. همچنین این فولادها در برابرخستگی مقاومت خوبی داشته و نسبت به فولاد زنگ نزن فریتی چقرمگی و داکتیلیته بهتری دارد.فولادهای زنگ نزن رسوب سختیاین آلیاژها معمولا 30-10% کروم، و مقدار متغیری نیکل و مولیبدن دارند. با اضافه کردن Cu، Al، Ti فاز رسوب سختی تشکیل میشود. این آلیاژها برای بسیاری از کاربردها مناسب بوده و بدون کاهش چشمگیری در مقاومت به خوردگی دارای استحکام مکانیکی بالایی میباشند. بیشتر این آلیاژها حتی در دماهای بالا استحکام مطلوبی دارند.

ترکیب شیمیایی فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی (دو فازی)

ترکیب شیمیایی فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی (دو فازی) ترکیب شیمیایی فولادهای زنگ نزن آستنیتی-فریتی (Chemical Composition of Duplex Stainless Steel) نقش بسیار مهمی در خواص نهایی آن ها دارد. عموما خواص مطلوب این فولادها در موازنه فازی 30-70 درصد فریت و آستنیت به دست می آید اگرچه اکثرا مقادیر این دو فاز را یکسان در نظر می گیرند. تداخل عناصر آلیاژی به ویژه کروم، مولیبدن، نیتروژن و نیکل کاملا پیچیده می باشد.برای داشتن ساختار دو فازی پایدار که جوابگوی خوب فرایند و تولید باشد دقت بسیاری جهت رسیدن به اندازه دقیق هر یک از این عناصر لازم است.در کنار تعادل فازی، نگرانی اصلی دیگه ای در تولید این فولادها ترکیب شیمایی آنها وجود دارد و آن: تشکیل ترکیبات بین فلزی و مخرب در دماهای بالا می باشد.فازهای سیگما و چی در فولادهای زنگ نزن با کروم و مولیبدن بالا تشکیل شده و به صورت ترجیحی در فریت رسوب می کند. افزودن نیتروژن کافی می تواند تشکیل آنها را به تاخیر بیندازد و در نتیجه نیاز به یک مقدار بحرانی نیتروژن در محلول جامد آنها می باشد.نقش عناصر آلیاژی در ترکیب فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتیکروم:یک مقدار حداقل 10.5% کروم برای تشکیل فیلم پسیو کروم که مقاومت کافی جهت حفاظت از فولاد در خوردگی اتمسفری معتدل داشته باشد، لازم است. مقاومت به خوردگی یک فولاد با افزایش میزان کروم آن بالاتر می رود. کروم فریت زا بوده یعنی افزودن آن موجب تولید ساختار bcc آهن می شود. در مادیر بالاتر کروم، نیاز به نیکل بیشتری جهت تشکیل آستنیت یا ساختار دو فازی می باشد. همچینین کروم بیشتر باعث تشکیل فازهای بین فلزی می شود. معمولا حداقل 16% کروم در فولادهای زنگ نزن آستنیتی و حداقل 20% در گریدهای دو فازی آن نیاز است. همچنین کروم، مقاومت به اکسیداسیون دما بالا را افزایش می دهد.مولیبدن:مولیبدن به همراه کروم، مقاومت به حفره دار شدن را در فولادهای زنگ نزن افزایش می دهد. اگر میزان کروم این فولادها حداقل 18% باشد، می بایست برای داشتن تاثیر مناسب مولیبدن در جلوگیری از حفره داد شدن و خوردگی شیاری در محیط های حاوی یون کلرید، مقدار آن سه برابر کروم باشد. مولیبدن فریت زا بوده و تمایل فولادهای زنگ نزن را به تشکیل فازهای بین فلزی مخرب افزایش می دهد. در نتیجه مقدار آن محدود به 7.5% در فولادهای زنگ نزن آستنیتی و 4% در فولادهای دو فازی می شود.نیتروژن:نیتروژن مقاومت به حفره دار شدن و خوردگی شیاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی و دو فازی را افزایش می دهد.همچنین استحکام آنها را افزایش داده و در واقع یک عنصر استحکام دهنده محلول جامد و ارزان می باشد. نیتروژن از تشکیل بین فلزی ها جلوگیری نمی کند اما تشکیل آنها را به تاخیر می اندازد. نیتروژن آستنیت زا قوی بوده و می تواند جایگزین مقداری از نیکل در فولادهای زنگ نزن آستنیتی شود. نیتروژن انرژی نقص شبکه را کاهش داده و نرخ سخت کاری آستنیت را افزایش می دهد.نیکل:نیکل پایدار کننده آستنیت بوده و باعث تغییر ساختار کریستالی فولادهای زنگ نزن از BCC (فریت) به FCC (آستنیت) می شود(شکل زیر).فولادهای زنگ نزن فریتی، نیکل کمی داشته یا اصلا ندارد و فولادهای دو فازی مقادیر کم تا میانگین نیکل مانند 1.5-7 درصد را داشته و سری 300 فولادهای آستنیتی حداقل 6% نیکل دارند. افزودن نیکل تشکیل ترکیبات بین فلزی را در فولادهای زنگ نزن آستنیت به تاخیر می اندازد اما اثر آن کمتر از میزان تاخیری است که نیتروژن در فولادهای دو فازی ایجاد می کند.ساختار فریتیافزودن نیکلساختار دوفازیافزودن نیکلساختار آستنیتیعامل اصلی چقرمگی عالی فولادهای زنگ نزن آستنیتی ساختار FCC آنها بوده و به همین علت نیمی از ساختار فولادهای زنگ نزن دو فازی را تشکیل داده که موجب افزایش چقرمگی آنها نسبت به فولادهای زنگ نزن فریتی می شود.