هنگامی که دمای کار عادی مبدل حرارتی به 1000 درجه فارنهایت (حدود 283 درجه سانتیگراد) می رسد ، پیچ های ساخته شده از فولاد ضد زنگ زنگ می زنند! چرا این است ؟ معلوم شد که در دماهای بالاتر ، دوچرخه سواری حرارتی می تواند برخی از فولادهای ضد زنگ را به فولادهای غیر استیل تبدیل کند.بنابراین برای جلوگیری از تصادفات باید در انتخاب مواد اتصال دهنده دقت کنید.

زمینۀ استنلس استیل:
طبق تعریف ، میزان کروم فولاد ضد زنگ نباید کمتر از 10.5٪ باشد ، اما نویسنده معتقد است که محتوای آن هنوز کم است. برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد ضد زنگ در دمای اتاق ، میزان کروم بستر فولاد ضد زنگ باید حدود 12٪ باشد.
برخلاف تصور عامه ، فولاد ضد زنگ همیشه از جنس استنلس استیل نخواهد بود. دوچرخه سواری حرارتی میزان کروم برخی از فولادهای ضد زنگ را به حدی کاهش می دهد که باعث زنگ زدگی آنها می شود. اما انواع مختلفی از فولاد ضد زنگ وجود دارد ، بنابراین معمولاً یکی از آنها برای اهداف خاص قابل انتخاب است.
300 فولاد ضد زنگ سری
فولاد ضد زنگ 300 سری ، همچنین به عنوان فولاد 18-8 شناخته می شود ، متداول ترین ماده برای اتصال دهنده ها ، اتصالات ، لوله ها و لوله ها است. فولاد ضد زنگ 304 رایج ترین ماده برای اتصال دهنده های استنلس استیل است. فولاد 18-8 محتوای اسمی کروم و نیکل از فولاد ضد زنگ 300 سری است.به نظر می رسد این مواد از مقاومت در برابر خوردگی خوبی در سطح برخوردار هستند ، اما گرم کردن 304 فولاد ضد زنگ بالاتر از 850 درجه فارنهایت (حدود 199 درجه سانتیگراد) به دلیل رسوب کربن باعث کاهش محتوای کروم می شود. در دماهای بالا ، کروم و کربن برای تشکیل کاربید کروم ترکیب می شوند که ضد زنگ نیست. استفاده از فولاد ضد زنگ 304L می تواند این مشکل را کاهش دهد فولاد ضد زنگ 304L دارای 1/3 کربن از فولاد ضد زنگ 304 است. استفاده از فولاد ضد زنگ 321 یا فولاد ضد زنگ 347 می تواند تشکیل کاربید کروم را از بین ببرد. فولاد ضد زنگ 321 و فولاد ضد زنگ 347 به ترتیب حاوی تیتانیوم و نیوبیوم هستند و خواص آنها بسیار پایدار است. از آنجا که تیتانیوم و نیوبیوم نسبت به کروم میل بیشتری به کربن دارند ، آنها و کربن به ترتیب کاربید تیتانیوم و کاربید نیوبیوم را در دماهای بالا تشکیل می دهند ، بنابراین کروم حفظ می شود. فولاد ضد زنگ سری 300 در ASTMAL93 دارای 304 ، 321 و 347 برای پیچ و مهره است.
از آنجا که استحکام فولاد ضد زنگ 300 سری فقط در هنگام شکل گیری سرد تقویت می شود ، هنگامی که درجه حرارت به 1000 درجه فارنهایت (حدود 283 درجه سانتیگراد) می رسد ، دوچرخه سواری حرارتی مقاومت اتصال دهنده ها را به حالت آنیل کاهش می دهد. اگر کاهش قدرت قابل قبول نباشد ، مواد پایدار 321 یا 347 نیز رضایت بخش نیستند. بنابراین سایر مواد را در نظر بگیرید.
400 فولاد ضد زنگ سری
فولاد ضد زنگ سری 400 از کروم کمتری نسبت به فولاد ضد زنگ سری 300 برخوردار است ، اما مشکل رسوب کربن مانند سری 300 را ندارد و می توان از آن با گرما استفاده کرد و در محیط های کاری با دمای حداکثر 1200 درجه فارنهایت (حدود 393 درجه سانتیگراد) قابل استفاده است. با این حال ، از آنجا که فقط 12 تا 14 درصد کروم وجود دارد ، هنگام استفاده در جو شیمیایی شدید ، خوردگی خواهد داشت و سری 300 حاوی 16 تا 20 درصد کروم است که خوردگی نخواهد داشت. فولاد ضد زنگ سری 300 و فولاد ضد زنگ سری 400 از استحکام یکسانی برخوردار هستند. فولاد ضد زنگ سری 300 مغناطیسی نیست ، در حالی که فولاد ضد زنگ سری 400 مغناطیسی است. طبق ASTMF593 ، سری 410 ، 416 و 430 از 400 فولاد ضد زنگ سری برای اتصال دهنده ها استفاده می شود.
مواد مبتنی بر نیکل مانند سری lnconel (تهیه شده توسط lnconel International) یا سری Haynes (توسط Haynes International) مواد بسیار خوبی برای کاربردهای دمای بالا هستند. بیشتر این فولادهای آلیاژی حاوی حداقل 16٪ کروم برای ضد خوردگی هستند. آنها همچنین می توانند از گرما استفاده کنند. استحکام بالا در دماهای بالا ، البته ، فولاد آلیاژی 718 احتمالاً پرکاربردترین ماده برای اتصال دهنده ها است و این یک اتصال دهنده استاندارد خوب دندان در فضاپیما است. Monel (حدود 65٪ نیکل و 33٪ مس) نیز برای اتصال دهنده ها استفاده می شود ، اما استحکام آن بسیار کم است. Haynes International مواد خود را Haslelloy یا HaynesXX نامگذاری کرد. هر دو Inconel و Haynes برخی از مواد اتصال دهنده مشابه مانند 718 و X-750 را تهیه می کنند.
فولاد ضد زنگ A-286
این یکی از پرکاربردترین فولاد ضد زنگ در صنعت هوافضا است. این فولاد ضد زنگ مبتنی بر آهن است که حاوی 15٪ کروم است ، می توان آن را با گرما درمان کرد و در کار سرد سخت شد. در صورت عدم سخت شدن کار سرد ، استحکام کششی 140-180ksi است. عملیات حرارتی همراه با سخت شدن کار سرد می تواند به 220ksi برسد ، اما کشیدگی در این زمان نسبت به بار خستگی خیلی کم است. دمای کار A-286 -423 ° C-1200 ° C است و تقریباً همه تامین کنندگان اتصال دهنده های صنعت هوافضا می توانند اتصال دهنده های A-286 را تهیه کنند.
MP35N و MPl59
مواد MP35N و MPl59 تهیه شده توسط SPS Technologies مواد بسیار خوبی برای کاربردها در محیطهای با درجه حرارت بالا و خورنده هستند و حاوی 19٪ کروم هستند. این مواد حتی در صنعت هوافضا گران هستند. واسپالوی یکی دیگر از مواد موجود در این گروه است که در دمای بسیار بالا مورد استفاده قرار می گیرد. این مواد فقط در صورت عدم انتخاب استفاده می شوند ، که هم گران هستند و هم به راحتی در دسترس نیستند.
خلاصه
استفاده از فولاد ضد زنگ 304 در محیط کار 1000 درجه فارنهایت (283 درجه سانتیگراد) عاقلانه نیست ، اگر استحکام مواد نزدیک به حالت آنیل شده کاهش یابد ، می توانید مواد پایدار مانند فولاد ضد زنگ 321 یا 347 را انتخاب کنید: اگر مقاومت مورد نیاز زیاد باشد و خوردگی محیطی خیلی جدی نباشد ، می توان از فولاد ضد زنگ سری 400 استفاده کرد تا شرایط را برآورده کند. به عنوان مثال ، نه فولاد ضد زنگ سری 300 و نه 400 سری نمی توانند مشکل را حل کنند ، از A-286 استفاده می شود. اینکانل ، هینز ، MP35N و MPl59 همه مواد خوبی هستند ، اما هزینه آن زیاد است و به راحتی در دسترس نیست. قوانین کلی طراحی عبارتند از: در صورت لزوم از مواد گران قیمت برای به دست آوردن عملکرد طراحی رضایت بخش استفاده کنید.