فولاد نیتراته 1.8515 (31CrMo12) — آنالیز، خواص مکانیکی، عملیات حرارتی و کاربردها
فولاد 1.8515 از ردهٔ نیتراتههای آلیاژی Cr–Mo (فاقد Al) است که برای مقاطع نسبتاً بزرگ و کیس سختِ پایدار پس از نیتره بهکار میرود. ترکیب با ~۳% کروم و ~۰٫۴% مولیبدن زمینهٔ مناسبی برای سختی سطحی بالا و پایداری سایشی فراهم میکند، در حالیکه مغز پس از Q+T چقرمگی کافی برای بارهای تماسی دارد. در ادامه، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، سیکلهای حرارتی پیشنهادی و کاربردهای متداول این گرید را میبینید.
ترکیب و خواص شیمیایی 31CrMo12
31CrMo12 بهعنوان فولاد نیتراته طبق EN 10085 طبقهبندی میشود. حضور Cr و Mo امکان نیترهپذیری مناسب و پایداری کیس را فراهم میکند. بازهٔ عناصر رایج مطابق مرجع EN بهصورت زیر است:
| عنصر | درصد موجود |
|---|---|
| کربن (C) | 0.28 تا 0.35 % |
| سیلیسیم (Si) | ≤ 0.40 % |
| منگنز (Mn) | 0.40 تا 0.70 % |
| فسفر (P) | ≤ 0.025 % |
| گوگرد (S) | ≤ 0.035 % |
| کروم (Cr) | 2.80 تا 3.30 % |
| مولیبدن (Mo) | 0.30 تا 0.50 % |
این ترکیب برای ایجاد لایهٔ نیتریدی سخت و مقاوم به سایش مناسب است؛ درحالیکه مغز تمپرشده، تعادل خوبی از استحکام و چقرمگی ارائه میدهد.
خواص مکانیکی فولاد 1.8515 در شرایط مختلف عملیات حرارتی
ستونهای Q+T بهترتیب نمایندهٔ تمپر 200–300°C، 400–500°C و 550–600°C هستند. ستون «نیتراسیون سطحی» رفتار کیس پس از نیتره را نشان میدهد (طراحی سازهای بر مبنای خواص هسته انجام میشود).
| ویژگی \ وضعیت | آنیل نرم | نرمالایز | Q+T دمای پایین (200–300°C) | Q+T دمای متوسط (400–500°C) | Q+T دمای بالا (550–600°C) | نیتراسیون سطحی |
|---|---|---|---|---|---|---|
| استحکام کششی | از 600 تا 800 MPa | از 850 تا 1050 MPa | از 1100 تا 1300 MPa | از 950 تا 1150 MPa | از 780 تا 980 MPa | بیشتر از 1200 MPa (سطح) |
| استحکام تسلیم | از 350 تا 450 MPa | از 600 تا 750 MPa | از 900 تا 1050 MPa | از 750 تا 900 MPa | از 600 تا 720 MPa | بیشتر از 1000 MPa (سطح) |
| سختی هسته | از 170 تا 210 HB | از 220 تا 260 HB | از 34 تا 38 HRC | از 30 تا 34 HRC | از 26 تا 30 HRC | — |
| سختی سطح پس از نیتراسیون | — | از 65 تا 69 HRC (حدود 900 تا 1050 HV) | ||||
| مقاومت به ضربه | از 16 تا 22 J | از 20 تا 28 J | از 10 تا 14 J | از 12 تا 18 J | از 14 تا 20 J | از 10 تا 14 J (سطح نیتره) |
| چقرمگی | 6 از 10 | 7 از 10 | 4 از 10 | 5 از 10 | 6 از 10 | 5 از 10 |
| ماشینکاریپذیری | 6 از 10 | 5 از 10 | 4 از 10 | 4 از 10 | 5 از 10 | 3 از 10 |
| جوشپذیری | 3 از 10 | 3 از 10 | 3 از 10 | 3 از 10 | 3 از 10 | 2 از 10 |
| مقاومت به سایش | 4 از 10 | 5 از 10 | 8 از 10 | 7 از 10 | 6 از 10 | 9 از 10 (سطح نیتره) |
| مقاومت به خوردگی | 2 از 10 | 2 از 10 | 2 از 10 | 2 از 10 | 2 از 10 | 3 از 10 (سطح نیتره) |
| دمای کاری پیوسته (هسته) | تا 350 °C | |||||
| دمای کاری مقطعی (هسته) | تا 400 °C | |||||
عملیات حرارتی 1.8515 (پیشنهادی)
چرخهٔ مرجع برای رسیدن به مغز چقرمه و کیسِ سخت: آمادهسازی (نرمالایز/آنیل) → آستنیته و کوئنچ روغن → تمپر (ترجیحاً متوسط پیش از نیتره) → نیترهٔ گازی/پلاسما. مقادیر دقیق تابع ضخامت، طرح و نوع کوره است.
| نوع عملیات | حالت | دمـا (°C) | زمان نگهداری | محیط سردسازی | ساختار نهایی | توضیحات تکمیلی | سختی سطح پس از نیتره (HV/HRC) | عمق لایه نیتره (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| نرمالایزینگ | آمادهسازی | 860 تا 900 | 60 تا 120 دقیقه | هوای آرام | پرلیت ریزدانه + فریت | یکنواختسازی و بهبود ماشینکاری قبل از سختکاری. | — | — |
| آنیل نرم | کاهش سختی | 680 تا 720 | 120 تا 240 دقیقه | کوره | پرلیت یکنواخت | کاهش تنشهای داخلی و برادهبرداری بهتر. | — | — |
| سختکاری (آستنیته/کوئنچ) | آستنیتی | 830 تا 880 | 30 تا 60 دقیقه | روغن | مارتنزیت | پایهٔ استحکام هسته با اعوجاج کنترلشده. | — | — |
| تمپر | کم | 200 تا 300 | 60 تا 120 دقیقه | هوا | مارتنزیت تمپرشده با سختی بالاتر | برای بیشینهسازی استحکام هسته. | — | — |
| تمپر | متوسط (پیشنهادی پیش از نیتره) | 450 تا 550 | 60 تا 180 دقیقه | هوا | هستهٔ پایدار با تعادل سختی/چقرمگی | سیکل ترجیحی برای نیترهٔ پایدار. | — | — |
| نیتراسیون | گازی/پلاسما | 500 تا 530 | 10 تا 30 ساعت | محیط گازی/پلاسما | لایهٔ ترکیبی ε/γ′ + ناحیهٔ نفوذ | پس از تمپر؛ کیس سخت و پایدار. | ≈ 900–1050 HV (≈ 65–69 HRC) | ≈ 0.30 – 0.60 |
| تنشزدایی | پس از ماشینکاری | 550 تا 600 | 60 تا 120 دقیقه | هوای آرام | ساختار پایدار | در صورت نیاز، قبل از نیتره انجام شود. | — | — |
- برای قطعات دقیق، 0.01–0.02 mm تلرانس برای سنگزنی/پولیش پس از نیتره در نظر بگیرید.
- کیفیت آمادهسازی سطح (زِبری/اکسید) روی سختی و یکنواختی کیس اثر مستقیم دارد.
- جوشپذیری محدود است؛ در اجبار، پیشگرم/پسگرم و PWHT کنترلشده لازم است.
ویژگیها، مزایا و معایب فولاد 1.8515
ویژگیهای خاص
- نیترهپذیری خوب بدون نیاز به Al؛ مناسب برای مقاطع نسبتاً بزرگ.
- کیس سخت و مقاوم به سایش پس از نیتره (≈ 65–69 HRC).
- پایداری ابعادی مناسب در سرویسهای دمای میانه.
مزایا
- تعادل استحکام/چقرمگی مغز پس از Q+T.
- مقاومت تماسی و سایشی خوب برای چرخدنده/شافت.
- دسترسپذیری مناسب و معادلهای شناختهشده در بازار.
معایب و محدودیتها
- جوشپذیری محدود؛ خطر افت خواص موضعی.
- پس از نیتره فقط سنگزنی/پولیش سبک مجاز است.
- مقاومت خوردگی ذاتی پایین؛ نیاز به روانکاری/پوشش در محیطهای خورنده.
کاربردهای فولاد 1.8515
- چرخدنده و پینیونهای انتقال قدرت با نیاز به کیس سخت و مغز چقرمه.
- شافتها و محورهای تحت بار تماس/خمشی، بوشها و رولرهای مقاوم به سایش.
- قطعات ماشینسازی با نیاز به پایداری ابعادی در سرویس دمای میانه.
- سیلندر/اکسترودر، راکها و قطعات با مقاطع نسبتاً بزرگ.
خرید فولاد 1.8515 (31CrMo12) با کیفیت تضمینی و آنالیز معتبر.
برای خرید فولاد نیتراته مناسب برای قطعات نیتراسیون، شفتها، چرخدندهها و صنایع سنگین. برای دریافت قیمت روز و مشاوره تخصصی با ما تماس بگیرید.
قطرهای موجود فولاد 1.8515
سوالات متداول (FAQ)
منابع مطالعه: 1- SteelNumber — 2_ MakeItFrom — 3_ Virgamet
