یکی از فولادهای مستحکم که برای استفاده در کاربردهای خاص تولید می‌شود فولاد مارایجینگ است. این فولاد تقریبا فاقد کربن است، اما به مقدار زیادی آلیاژ نیکل دارد و همین موضوع سبب شده است که به یک فولاد فوق مستحکم تبدیل شود که در عین حال دارای چقرمگی یا انعطافپذیری نیز هست؛ دو خاصیتی که کمتر در یک ماده در کنار هم قرار می‌گیرند.

آنچه در این مقاله میخوانید

فولاد مارایجینگ چیست؟

این فولاد نوعی آلیاژ از خانواده آهن است و آنچه که این فولاد را از سایر فولاد‌ها متمایز می‌کند، نداشتن کربن و میزان بالای نیکل آن است. این فولاد در دسته فولادهای فوق مقاوم و مستحکم قرار می‌گیرد. این مقاومت بالا به دلیل رسوب ترکیبات بین فلزی صورت می‌گیرد و نبود کربن نیز در این زمینه موثر است.این فولاد علاوه بر مستحکم بودن، چکش خوار نیز هست. در واقع کمتر فلز فوق مستحکمی را می‌توان یافت که دارای خاصیت چکش‌خواری نیز باشد.

این مقاله را حتما بخوانید: آیا فولاد همان آهن است؟

از دیگر عناصر آلیاژی مهم در این فولاد می‌توان به مولیبدن، آلومینیوم، مس و تیتانیوم اشاره کرد. حدود 12 درصد این فولاد نیز شامل کبالت می‌شود.

مزایا مارایجینگ

دلیل استفاده از فولاد مارایجینگ در صنایع مختلف را باید در ویژگی‌های خاص آن دنبال کرد. از جمله ویژگی‌ها و مزایای استفاده از فولادهای مارایجینگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

چقرمگی بالا که باعث ایجاد توانایی در جذب انرژی و تغییر شکل خمیری قبل از شکست می‌شود.
چکش‌خوار بودن که باعث می‌شود این نوع از فولاد در ضخامت بسیار پایین تولید شود و ضخامت پایین باعث کاهش استحکام یا شکسته شدن آن نمی‌شود.
قابلیت پولیش مطلوب که به این فلز امکان ترمیم خط و خش می‌دهد.
سهولت نیتریده کردن فولاد مارایجینگ که باعث می‌شود سختی سطح فلز بیشتر شود.
استقامت در برابر خوردگی که باعث دوام این محصول فولادی نسبت به محصولات مشابه می‌شود.
قابلیت ماشین کاری راحت با حداقل ایرادها
یکنواخت بودن ابعاد در هنگام انجام انواع عملیات حرارتی
ضریب انبساط حرارتی پایین که باعث می‌شود تغیر دما کمترین تاثیر را روی انبساط و انقباض این فولاد داشته باشد.
استحکام تسلیم بسیار بالا که مقاومت فلز را به طور کلی بالا می‌برد.
استحکام کششی بالا که مقاومت فلزی را بر اثر کشیده شدن بیشتر می‌کند.
قابلیت مناسب جوشکاری
شکل پذیری بالا در این فولاد سبب می‌شود که بتوان در تولید محصول نهایی آن را به اشکال مختلف درآورد.
قدرت ضربه بالا و مقاومت در برابر ضربه
قدرت خستگی خیلی بالا که باعث مقاومت بیشتر بدون شکستن می‌شود.
معایب مارایجینگ

فولاد مارایجینگ دارای مزایای بسیار زیادی است، اما معایبی هم دارد که از جمله مهم‌ترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

قیمت این فولاد بسیار بالا است و استفاده از آن در برخی از صنایع صرفه اقتصادی ندارد.
معمولا به وفور در بازار وجود ندارد و تعداد تولیدکننده‌های آن محدود است؛ به همین دلیل خرید آن برای صنایع کوچک سخت است.

تاریخچه فولاد مارایجینگ

این نوع فولاد در دوران جنگ جهانی دوم و زمانی که نیاز به یک فولاد فوق مستحکم احساس می‌شد، به وجود آمد. تولید انبوه این فولاد نیز در سال‌ 1958 میلادی با ساخت دو نوع 20 و 25 درصد نیکلی آغاز شد. البته اصلی‌ترین توسعه این فولاد در حدود سال‌های 1960 و 1961 اتفاق افتاد و در آن سال‌ها با ساخت انبوه انواع 200، 250 و 300 مارایجینگ، صادرات آن به تمام کشورهای جهان آغاز شد.

در ادامه، توسعه این محصول فولادی بیشتر شد؛ به طوریکه در دهه‌های بعد، در برخی از مدل‌ها تیتانیوم جای کبالت را گرفت و فولادهای مارایجینگ ضد زنگ نیز ساخته شد.امروزه این فولاد در انواع و کاربردهای مختلف تولید می‌شود و به یک نوع مهم در بین انواع فولاد موجود در بازار تبدیل شده است.

با کاربردهای فولاد مارایجینگ آشنا شوید

این فولاد کاربردهای زیادی در صنایع دارد و بر حسب نوع مارایجینگ، کاربرد آن نیز متفاوت است، اما در حالت کلی از این فولاد بیشتر در صنایع استراتژیک استفاده می‌شود. برای نمونه، صنایع هوا و فضا و کارخانه‌های هواپیماسازی به مقدار زیادی از این فولاد استفاده می‌کنند. می‌توان گفت که بخشی از قطعات هواپیما شامل بال، پایه‌های چرخ فرود و چفت و بست‌ها و همچنین بخشی از موتور موشک و قسمت زیرین بالگردها از فولاد مارایجینگ ساخته شده است.

این مقاله را حتما بخوانید: با انواع کوره ذوب فولاد آشنا شوید

در صنایع نظامی نیز به وفور از این فولاد که دارای خاصیت پیرسختی، استحکام و چکش‌خواری است، استفاده می‌شود. برای نمونه، جداره‌های راکت و موشک از این فولاد ساخته می‌شود. ساخت سوزن آتش اسلحه‌های اتوماتیک نیز با مارایجینگ انجام می‌شود.در صنایع هسته‌ای نیز سانتریفیوژ‌ها از این این فولاد ساخته می‌شود. همچنین در ساخت قطعات الکترومکانیکی، تیغه شمشیر در ورزش شمشیربازی، ابزار جراحی و سرنگ‌های زیرپوستی از مارایجینگ استفاده می شود.

انواع فولاد مارایجینگ

این فولاد در انواع مختلف ساخته و روانه بازار می‌شود. این فولاد با استاندارد MIL-S-46850D در انواع 200، 250، 300 و 350 ساخته می‌شود. این اعداد نشان‌دهنده میزان مقاومت کششی بر حسب پوند بر اینچ مربع در فولاد است.در گریدهای بالاتر این فولاد، میزان کبالت و تیتانیوم بیشتر است، ولی در گرید‌های پایینتر آن، کبالت یا وجود ندارد یا به میزان ناچیزی از این آلیاژ استفاده شده است. هر گرید از نظر چقرمگی و پیرسختی با دیگر گریدها‌ متفاوت است و باید در هنگام خرید به گرید و مشخصات آن دقت کرد.

فرآیند تولید فولاد مارایجینگ

فولاد مارایجینگ در چند مرحله تولید و روانه بازار می‌شود. برای تولید این محصول فولادی در ابتدا باید فرآیند اندودینگ انجام شود که این کار با دما و فشار بالا در یک محیط گازی صورت میگیرد و سپس محصول تولید شده در فرآیند اول، وارد فرآیند دوم می‌شود تا تحت فرآیند تخته گردانی قرار گیرد. در فرآیند تخته گردانی نیز فولاد تولید شده به صفحه‌ای به میزان ضخامت لازم تبدیل می شود.

این مقاله را حتما بخوانید: مزایا و معایب ورق گالوانیزه

فرآیند ریخته‌گری، آخرین مرحله تولید فولاد مارایجینگ است. در ریخته‌گری ابتدا مواد ذوب و سپس مذاب ایجاد شده داخل قالب ریخته می‌شود. در ادامه، قالب‌ها سرد می‌شوند تا به شکل نهایی درآمده و روانه بازار مصرف شوند. روش‌هایی نیز برای پردازش این فرآیندها وجود دارد که از جمله آنها می‌توان به ترمیم حرارتی و مرحله سخت شدن با تثبیت کردن کربن در فولاد اشاره کرد.همچنین تولید این نوع فولاد دارای یک مرحله مهم حرارتی است.

در این مرحله فولاد تا دمای حدود 850 درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شود. در ادامه فولاد به صورت آهسته سرد میشود تا به اصطلاح به ساختار مارتنزیتی برسد. پس از سرد شدن، عملیات خاص پیرسختی در دمایی حدود 480 تا 500 درجه روی آن انجام میشود.

روش‌های جوشکاری فولاد مارایجینگ

جوشکاری آسان، یکی از مزیت‌های فولاد مارایجینگ است و دلیل این موضوع را باید در پایین بودن میزان کربن این فولاد دانست؛ لذا لازم نیست که قبل از جوشکاری، عملیات خاص آماده‌سازی یا پیش گرم صورت گیرد.

البته گاهی لازم است که پس از جوشکاری عملیات خاصی روی فولاد انجام شود. برای نمونه می‌توان به عملیات پیرسازی مجدد اشاره کرد. در عملیات جوشکاری، برخی دیگر از خاصیت‌های این فولاد مانند چقرمگی نیز تا حدود کاهش پیدا می‌کند و نیاز به عملیات‌های بازیابی مجدد وجود دارد.در حالت کلی، بهترین روش جوشکاری فولاد مارایجینگ، جوشکاری قوسی گاز تنگستنی است که کمترین ایراد را از نظر کاهش ویژگی‌های فولاد دارد.