فولاد مارایجینگ

سیکل عملیات حرارتی

آلیاژ ابتدا در دمای ۸۲۰درجه سانتیگراد بمدت ۳۰-۱۵ دقیقه برای مقاطع نازک و یک ساعت به ازای هر ۲۵میلیمتر برای مقاطع بزرگ‌تر، آنیل می‌شود تا ساختار کاملاً اوستنیتی ایجاد گردد. سپس آلیاژ تا دمای محیط در هوا خنک می‌شود تا ساختار مارتنزیتی آهن‌ـ‌نیکل شکل گیرد. در ادامه عملیات حرارتی ثانویه پیرسازی روی آلیاژ انجام می‌شود. سیکل عملیات پیرسازی برای آلیاژهای متداول تجاری ۳ساعت در دمای ۵۰۰-۴۸۰ می‌باشد تا پراکندگی یکنواختی از ترکیب بین‌فلزی Ni۳(X،Y) در طول نابجاییهای حاصل از تشکیل مارتنزیت ایجاد شود که در این ترکیب، X و Y عناصر محلول هستند که به منظور ایجاد رسوبات اضافه شده‌اند که از جملهٔ آن‌ها می‌توان به مولیبدن، تیتانیم، آلومینیم، مس، سیلیسیم و... اشاره کرد. ترکیبات جدیدتر فولادهای مارایجینگ ترکیبات استوکیومتری بین‌فلزی و همچنین روابط کریستالوگرافی دیگری را بین تیغه‌های مارتنزیت نشان داده‌است که شامل شبکه رومبوهدرال و کمپلکس بزرگ Ni۵۰(X،Y،Z)۵۰ می‌شود.
Overaging موجب کاهش خواص آلیاژ خواهد شد. در این فرایند رسوبات همبسته و شبه‌پایدار در جهت کاهش انرژی حل شده و به یکدیگر می‌پیوندند. به عبارت دیگر رسوبات کوچک‌تر حل شده و به سمت روسوبات بزرگ‌تر نفوذ می‌کنند. در نهایت در ساختار رسوبات نیمه‌همبسته با ترکیب Fe۲Ni/Fe۲Mo ایجاد خواهد شد.
عملیات حرارتی بیش از حد موجب حذف مارتنزیت از ساختار و تبدیل آن به اوستنیت می‌شود.

کاربرد

استحکام و چکشخواری فولاد مارایجینگ پیش از عملیات پیرسازی این امکان را می‌دهد که به پوسته‌های نازک تغییر شکل داده شود که آن را برای استفاده در پوستهٔ راکت و موشک مناسب می‌سازد. در صورت استفاده از این آلیاژ به جای سایر فولادها در راکت و موشک، به‌دلیل نسبت استحکام به وزن بالای این آلیاژ، وزن محصول کاهش قابل توجهی خواهد داشت. فولادهای مارایجینگ دارای خواص میکروساختاری بسیار پایداری می‌باشند و در صورت Overaging به دلیل دمای کاری بالا، بکندی نرم می‌شوند. این آلیاژها در شرایط دمایی مناسب خواص خود را کاملاً حفظ کرده و در دمای کاری بالای ۴۰۰ بیشترین عمر سرویس را داراست. این آلیاژها بیشتر برای قطعات داخلی موتورها مورد استفاده قرار می‌گیرند که از این جمله می‌توان به میل‌لنگ و دنده‌ها که در شرایط گرم کار می‌کنند، اشاره کرد. سوزن آتش اسلحه‌های اتوماتیک که دارای سیکل گرم و سرد شدن کوتاه و نسبتاً سریع، هم‌زمان با اعمال نیرو و ضربه می‌باشند از دیگر مواردی است که استفاده از این آلیاژ مناسب است. انبساط یکنواخت و ماشینکاری آسان پیش از پیرسازی، این فولادها را برای کاربرد در قسمت‌هایی که مقاومت به سایش نیاز دارند بخصوص در خطوط تولید مانند قالبهای تولید، مناسب می‌سازد. سایر فولادهای با استحکام فوق بالا مانند خانواده ©Aermet به‌دلیل حضور ذرات کاربید تا این حد قابلیت پروسس ندارند.
فولادهای مارایجبنگ بیش از پیش در ورزش ظاهر شده‌اند. در ورزش شمشیربازی، شمشیرهای مورد استفاده در مسابقاتی که تحت حمایت فدراسیون جهانی شمشیربازی برگزار می‌شوند، اغلب از فولاد مارایجینگ ساخته می‌شوند. اشاعه ترک در این آلیاژ ۱۰ برابر کندتر از فولادهای کربنی می‌باشد در نتیجه تیغه‌های شکسته کاهش یافته و صدمات کمتر می‌شود. شرکت‌های دوچرخه‌سازی در آمریکا و انگلستان، اخیراً لوله‌های مارایجینگ جدیدی برای ساخت بدنه دوچرخه تولید نموده‌اند. فولاد مارایجینگ زنگ‌نزن در چوب گلف نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ابزار جراحی و سرنگهای زیرپوستی از دیگر موارد مصرف فولاد مارایجینگ زنگ‌نزن می‌باشند. البته این فولادها برای استفاده در چاقوی جراحی مناسب نیستند زیرا به‌دلیل نبود کربن، قابلیت حفظ لبهٔ تیز در آن‌ها وجود ندارد.
همچنین فولاد مارایجینگ از جمله موادی می‌باشد که بسیار مورد توجه افرادی است که مسئولیت امنیت ملی را بر عهده دارند. این فولاد در ساخت سانتریفیوژ برای فراوری اورانیم به‌دلیل استحکام فوق بالا و یکنواختی خواص، مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعداد اندکی از مواد وجود دارند که می‌توانند برای این منظور مورد استفاده قرار گیرند.
با توجه به پایداری نسبی ابعاد فولاد مارایجینگ در حین عملیات حرارتی، این آلیاژ برای استفاده در قطعات الکترومکانیکی که به استحکام بالا نیاز دارند، مناسب می‌باشد.
سایر کاربردهای این آلیاژ بسیار خاص و ویژه می‌باشد.