ویژگیهای فولاد عملیات حرارتیپذیر 1.6511 (VCN100)
فولاد 1.6511 با شناسه 36CrNiMo4 که به نام VCN100 نیز شناخته میشود، یک فولاد کمآلیاژ عضو خانواده فولادهای عملیات حرارتیپذیر میباشد که بهدلیل مقاومت بالا در برابر سایش، استحکام مکانیکی عالی و سختپذیری مطلوب، گزینهای بسیار مناسب برای کاربردهای سنگین و پرفشار به شمار میرود. ویژگیهای فولاد 1.6511 عبارتند از:
- مقاومت بالا در برابر سایش و فشار
- سختی و چقرمگی بالا
- قابلیت انجام عملیات حرارتی متنوع
- مقاومت متوسط در برابر خوردگی
- جوشپذیری متوسط
کاربردهای فولاد عملیات حرارتیپذیر 1.6511
- خودروسازی و هوافضا: شفت، چرخدنده، میله اتصال، محور و قطعات پرفشار
- ماشینآلات سنگین و معدنی: قطعات درگیر با سایش و فشار
- تجهیزات ساختمانی و صنعتی: بخشهایی که به دوام بالا و استحکام سطحی نیاز دارند
ترکیب شیمیایی فولاد 1.6511 (VCN100)
مقادیر ترکیب شیمیایی ارائهشده برای فولاد 1.6511 (VCN100) بر پایه دادههای نسخه نهایی کلید فولاد (Stahlschlüssel ۲۰۱۹) و مطابق با استانداردهای معتبر بینالمللی تنظیم شدهاند. این اعداد ممکن است با مقادیر ذکرشده در برخی منابع یا استانداردهای قدیمی متفاوت باشند.
| Cکربن | Siسیلیسیم | Mnمنگنز | Pفسفر | Sگوگرد | Crکروم | Moمولیبدن | Niنیکل |
| 0.32 – 0.40 | ≤ 0.40 | 0.50 – 0.80 | ≤ 0.035 | ≤ 0.035 | 0.90 – 1.20 | 0.15 – 0.30 | 0.90 – 1.20 |
مشخصات فیزیکی فولاد 1.6511 (VCN100)
مقادیر ذکرشده در جدول زیر، میانگینی از پارامترهای فیزیکی بهدستآمده از آزمونهای نمونهای در دمای محیط هستند و لزوماً با دادههای محصول نهایی تمام تولیدکنندگان یکسان نیستند. این اطلاعات صرفاً جهت آشنایی با بازه تقریبی خواص فیزیکی این فولاد ارائه شدهاند.
| جدول مشخصات فیزیکی | ||
| پارامتر | مقدار | واحد |
| چگالی | ~ 7.84 | g/cm3 |
| مدول الاستیسیته (E) | ~ 210 | 103xN/mm2 |
خواص مکانیکی فولاد 1.6511 (VCN100)
اطلاعات ارائهشده در جدول زیر، از نسخه نهایی سال ۲۰۱۹ کلید فولاد (Stahlschlüssel) استخراج شدهاند. این دادهها بر اساس استانداردهای معتبر و بهروز بینالمللی تنظیم شدهاند و ممکن است با مقادیر قدیمیتر رایج در برخی منابع دیگر تفاوت داشته باشند.
| منبع: کلید فولاد (Stahlschlüssel) نگارش ۲۰۱۹ | |||
| جدول خواص مکانیکی | |||
| پارامتر | مقدار | واحد | |
| سختی در حالت آنیل شده | ≤ 248 | HB 30 | |
| تست سختیپذیری Jominy Test | ≤ 1.5 mm | 51-59 | HRC |
| استحکام تسلیم کوئنچ و تمپر شده | ≤ 16 mm | ≥ 900 | MPa |
| 17-40 mm | ≥ 800 | MPa | |
| 41-100 mm | ≥ 700 | MPa | |
| 101-160 mm | ≥ 600 | MPa | |
| استحکام کششی کوئنچ و تمپر شده | ≤ 16 mm | 1100-1300 | MPa |
| 17-40 mm | 1100-1200 | MPa | |
| 41-100 mm | 900-1100 | MPa | |
| 101-160 mm | 800-950 | MPa | |
| افزایش طول بعد از شکست کوئنچ و تمپر شده | ≤ 16 mm | ≥ 10 | % |
| 17-40 mm | ≥ 11 | % | |
| 41-100 mm | ≥ 12 | % | |
| 101-160 mm | ≥ 13 | % | |
| کاهش سطح مقطع کوئنچ و تمپر شده | ≤ 16 mm | ≥ 45 | % |
| 17-40 mm | ≥ 50 | % | |
| 41-100 mm | ≥ 55 | % | |
| 101-160 mm | ≥ 60 | % | |
| انرژی ضربه Charpy-V | ≤ 16 mm | ≥ 35 | J |
| 17-40 mm | ≥ 40 | J | |
| 41-100 mm | ≥ 45 | J | |
| 101-160 mm | ≥ 45 | J | |
عملیات حرارتی و سختکاری فولاد 1.6511
- آستنیته و سختکاری: فولاد تا دمای ۸۲۰ تا ۸۵۰ درجه سانتیگراد حرارت داده میشود، سپس در آب یا روغن کوئنچ میگردد.
- تمپرینگ (Tempering): پس از کوئنچ، برای دستیابی به چقرمگی و کاهش تنش، در دمای ۵۴۰ تا ۶۸۰ درجه سانتیگراد بازپخت (تمپر) میشود.
- نرمالهکردن: حرارتدهی در دمای ۸۵۰ تا ۸۸۰ درجه سانتیگراد و خنکسازی در هوا، با هدف یکنواختسازی ساختار و بهبود خواص مکانیکی.
- نیتریدینگ: سختکاری سطحی از طریق نفوذ نیتروژن، جهت افزایش مقاومت به سایش بدون ایجاد اعوجاج زیاد.
- فورجینگ (Hot Working): شکلدهی در دمای ۸۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد با هدف بهبود خواص مکانیکی و ساختار دانهای.
- آنیلینگ (Annealing): حرارتدهی در دمای ۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد و سرد شدن آهسته در کوره، جهت بهبود ماشینکاری و کاهش تنش داخلی.
- سختکاری سطحی: شامل کربندهی، نیتریدینگ یا سختکاری القایی برای ایجاد لایهای مقاوم به سایش در سطح فولاد.
اطلاعات ارائهشده در جدول زیر، از نسخه نهایی سال ۲۰۱۹ کلید فولاد (Stahlschlüssel) استخراج شدهاند. این دادهها بر اساس استانداردهای معتبر و بهروز بینالمللی تنظیم شدهاند و ممکن است با مقادیر قدیمیتر رایج در برخی منابع دیگر تفاوت داشته باشند.
| منبع: کلید فولاد (Stahlschlüssel) نگارش ۲۰۱۹ | |
| جدول عملیات حرارتی | |
| نوع عملیات حرارتی | بازه حرارتی |
| فورج گرم (Hot Working) | 850-1050 °C |
| نرماله کردن | 850-880 °C |
| آنیل کامل (Soft Annealing +A) | 650-700 °C |
| سختکاری با آب | 820-850 °C |
| سختکاری با روغن | 820-850 °C |
| تمپرینگ | 540-680 °C |
جوشکاری، اتصال و برش فولاد 1.6511 (VCN100)
فولاد VCN100 دارای جوشپذیری متوسط است و با روشهای رایج جوشکاری مانند GTAW، GMAW و SMAW قابل اجراست. با این حال، پیشگرم کردن قبل از جوشکاری و انجام عملیات حرارتی پس از جوش برای جلوگیری از ترک و حفظ خواص مکانیکی توصیه میشود.
در صورتی که عملیات جوشکاری روی فولاد در وضعیت عملیات حرارتیشده انجام گیرد، خواص مکانیکی در نواحی اتصال کاهش خواهد یافت. در این حالت، توصیه میشود پس از جوشکاری، عملیات حرارتی مناسب جهت بازیابی خواص انجام شود. همچنین، بلافاصله پس از اتمام جوشکاری و پیش از خنکشدن کامل، باید نواحی اتصال را تمپر یا نرمکاری کرد. در شرایطی که امکان انجام عملیات حرارتی وجود نداشته باشد، بهتر است قطعات بهآرامی داخل کوره یا در ماسه داغ خنک شوند.
| دمای پیشگرمایش پیشنهادی برای جوشکاری | |
| ضخامت مقطع | دمای پیشگرمایش |
| ≤ 15 mm | 150-300 °C |
| 15-25 mm | 250-350 °C |
| ≥ 25 mm | 300-400 °C |
برای برش فولاد 1.6511، ابتدا باید قطعه تا دمای ۲۵۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد گرم شود. سپس میتوان از روشهایی مانند برش با شعله اکسیاستیلن، مشعل پروپان-بوتان-اکسیژن و برش پلاسما استفاده کرد. پس از برش، خنکسازی قطعه در هوای آزاد انجام میشود.
