معرفی فولاد 1.7131 و بررسی جامع ویژگی ها و استانداردها

در دنیای پرتنوع آلیاژها، فولاد 1.7131 مانند نخ طلایی در میان الیاف آهنی  است؛ ترکیبی از استحکام، چقرمگی و قابلیت ماشین کاری که آن را به یکی از گزینه های اصلی در صنایع سنگین و ماشین سازی بدل کرده است. این فولاد کم آلیاژ، که به ویژه در ساخت قطعات تحت تنش و حرکت کاربرد دارد، با دارا بودن درصد مناسبی از کروم و منگنز، از نظر خواص مکانیکی و پایداری حرارتی، عملکردی قابل اتکا دارد.

برای اطلاع از قیمت فولاد آلیاژی از جمله فولاد 1.7131، می‌توانید به وب‌سایت ثامن تجارت مراجعه کرده و جدیدترین لیست قیمت‌ها و موجودی‌ها را بررسی نمایید.

فولاد 1.7131 چیست؟

فولاد 1.7131 که گاهی با نام های معادلی چون 16MnCr5 نیز شناخته می شود، از آن دسته فولادهایی است که هم در شرایط خام و هم پس از عملیات حرارتی، ویژگی های فنی چشمگیری از خود نشان می دهد. در این مطلب، به طور جامع به بررسی ساختار، ترکیب شیمیایی، رفتار حرارتی، استانداردهای جهانی و کاربردهای صنعتی این فولاد خواهیم پرداخت.

ویژگی های فولاد 1.7131

خواص فیزیکی

فولاد 1.7131 در حالت خام، دارای چگالی ای در حدود 7.85 گرم بر سانتی متر مکعب است که با سایر فولادهای کم آلیاژ برابری می کند. نقطه ذوب آن در بازه 1420 تا 1460 درجه سانتی گراد قرار دارد که برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی، میزان مناسبی به شمار می رود. از منظر هدایت حرارتی و الکتریکی، این فولاد عملکرد متوسطی دارد و به همین دلیل، در کاربری هایی که نیاز به رسانایی بالا باشد، چندان مورد استفاده قرار نمی گیرد.

خواص مکانیکی

در حالت نرمال، فولاد 1.7131 دارای استحکام کششی بین 500 تا 800 مگاپاسکال است که بسته به عملیات حرارتی و ضخامت مقطع تغییر می کند. این فولاد از چقرمگی خوبی برخوردار است و مقاومت مناسبی در برابر ضربه از خود نشان می دهد، خصوصاً زمانی که سطح آن سخت کاری شده و مغز آن همچنان چقرمه باقی بماند. سختی پذیری سطحی آن با روش کربن دهی به شدت افزایش می یابد و می تواند تا حدود 60 راکول سی برسد.

خواص شیمیایی

ترکیب شیمیایی فولاد 1.7131 متعادل و مهندسی شده است. وجود منگنز به افزایش استحکام و سختی پذیری کمک می کند، در حالی که کروم پایداری حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی را ارتقا می بخشد. میزان کم کربن در این فولاد، امکان انجام عملیات حرارتی دقیق و موفق را فراهم می کند و آن را برای استفاده در شرایط تنشی ایده آل می سازد.

مزایا و معایب فولاد 1.7131

مزیت اصلی فولاد 1.7131 در توازن خواص مکانیکی، پایداری در برابر حرارت و قابلیت ماشین کاری خوب آن نهفته است. علاوه براین، مقاومت مناسب در برابر سایش پس از عملیات سطحی، آن را به گزینه ای مطلوب برای قطعات متحرک تبدیل می کند. از سوی دیگر، این فولاد در برابر خوردگی جوی عملکرد متوسطی دارد و در صورت قرارگیری در محیط های مرطوب یا اسیدی، نیاز به محافظت سطحی دارد. همچنین جوش پذیری آن به دلیل درصد نسبی کربن، محدود است و نیاز به پیش گرمایش دارد.

ترکیب شیمیایی فولاد 1.7131

عناصر تشکیل دهنده و نقش هرکدام

• کربن (C): حدود 0.14 تا 0.19 درصد، عامل اصلی سختی پذیری و استحکام پس از عملیات حرارتی
• منگنز (Mn): حدود 1 درصد، تقویت کننده خواص مکانیکی و بهبود دهنده ساختار در طول نورد
• کروم (Cr): حدود 1.1 درصد، افزایش دهنده مقاومت به اکسیداسیون و بهبود سختی پذیری سطحی
• سیلیسیم (Si): به عنوان عنصر اکسیژن زدا، به طور معمول تا 0.4 درصد
• فسفر و گوگرد (P و S): به صورت ناخالصی های کنترل شده، در حداقل مقادیر ممکن

رفتار در فرآیندهای حرارتی

یکی از مزایای برجسته فولاد 1.7131 واکنش مثبت آن به عملیات حرارتی است. در فرآیند کربن دهی، سطح فولاد با لایه ای سخت و مقاوم پوشیده می شود، در حالی که هسته همچنان چقرمه باقی می ماند. این خصوصیت، آن را برای ساخت قطعاتی که درگیر حرکت یا تنش های ناگهانی هستند، بسیار مناسب می سازد. همچنین در فرآیند بازپخت، ساختار داخلی بهبود یافته و تنش های پسماند کاهش می یابد.

عملیات حرارتی فولاد 1.7131

نرماله سازی

نرماله سازی برای یکنواخت سازی ساختار میکروسکوپی فولاد انجام می شود. در این فرآیند، فولاد تا حدود 870–900 درجه سانتی گراد گرم می شود و سپس در هوای آزاد سرد می گردد. نتیجه ی آن، ساختاری همگن با دانه های ریزتر و خواص مکانیکی پایدارتر است.

سخت کاری

سخت کاری به ویژه پس از کربن دهی انجام می شود. فولاد تا دمای بحرانی گرم شده، سپس به سرعت در روغن یا آب سرد می شود. این کار موجب تشکیل مارتنزیت در سطح و افزایش شدید سختی می شود. اما باید مراقب ترک خوردگی ناشی از تنش های حرارتی نیز بود.

بازپخت و آنیل

بازپخت یا آنیل کردن، با هدف کاهش سختی، افزایش انعطاف پذیری و بهبود ماشین کاری انجام می گیرد. فولاد تا حدود 650–700 درجه سانتی گراد گرم و سپس به آرامی سرد می شود. در این حالت، ساختار پرلیت-فریت پایدار شده و فولاد نرم تر می شود.

استانداردهای فولاد 1.7131

استاندارد DIN

در سیستم DIN آلمان، این فولاد با کد 1.7131 یا معادل عددی آن 16MnCr5 مشخص می شود. این استاندارد نه تنها ترکیب شیمیایی، بلکه نحوه عملیات حرارتی، کاربردها و خواص مکانیکی نهایی را نیز تعیین می کند.

معادل های AISI / SAE / JIS

• AISI/SAE: معادل تقریبی آن 5115 است.
• JIS (ژاپن): معمولا با G 4053 SCM415 شناخته می شود.

تفاوت با فولادهای مشابه

در مقایسه با فولاد 1.7225 (که درصد مولیبدن بالاتری دارد)، فولاد 1.7131 چقرمگی بیشتر اما مقاومت حرارتی کمتری دارد. همچنین از فولاد 1.1191 ماشین کاری پذیرتر است، اما سختی نهایی آن پس از عملیات سطحی بیشتر خواهد بود.

کاربردهای فولاد 1.7131 در صنایع مختلف

معادن

در معادن، جایی که ماشین آلات سنگین در معرض سایش و ضربات پی در پی هستند، فولاد 1.7131 برای ساخت چرخ دنده ها و قطعات انتقال نیرو مورد استفاده قرار می گیرد.

جنگ افزارسازی

در صنایع دفاعی، این فولاد به دلیل قابلیت سخت کاری سطحی بالا، برای تولید بخش هایی از قطعات سلاح های سبک و متوسط به کار می رود که هم به سختی نیاز دارند و هم به چقرمگی در مغز قطعه.

ساخت چرخ دنده های ماشین های سنگین و تراکتور

چرخ دنده ها باید استحکام سطحی بالا و مقاومت در برابر سایش داشته باشند؛ خواصی که فولاد 1.7131 پس از کربن دهی ارائه می دهد.

اجزای فرمان

در سامانه های فرمان که دقت و مقاومت حیاتی است، فولاد 1.7131 با عملیات دقیق حرارتی، پاسخ مناسبی می دهد.

پیچ دنده گرد

برای پیچ هایی که در تماس دائمی با سطوح سخت هستند، مقاومت سایشی این فولاد اطمینان بخش است.

ساخت پین های ثابت، گردان و مفصل گاردان

در این قطعات که به طور مداوم در معرض تنش و گشتاور هستند، چقرمگی مغز فولاد بسیار اهمیت دارد.

ساخت شفت ها

شفت ها نیاز به تعادلی میان سختی سطحی و مقاومت خمشی دارند. این دقیقاً همان جاست که فولاد 1.7131 می درخشد.

ساخت رینگ ها

رینگ های صنعتی ساخته شده از این فولاد، پس از حرارت دهی، مقاومت بسیار خوبی در برابر ترک دارند.

عایق بندی زنجیر

در این کاربردها، ترکیب سطح سخت و مغز انعطاف پذیر، باعث افزایش عمر کاری می شود.

عایق آب بندی و درزگیری

در قطعاتی مانند نگهدارنده های واشر یا درزگیرهای صنعتی، ثبات ابعادی این فولاد پس از ماشین کاری نقش مهمی ایفا می کند.

خطوط لودر

قطعات باربردار لودر که دائماً تحت فشار هستند، از این فولاد بهره می برند تا عمر طولانی تری داشته باشند.

ساخت میل مرغک ها

در دستگاه های تراش، میل مرغک باید دقیق، مستحکم و پایدار باشد؛ سه ویژگی ای که 1.7131 به خوبی تأمین می کند.

ساخت محور، پین و سنبه ها

قطعاتی که درگیر بارگذاری مداوم هستند، به فولادی نیاز دارند که هم سخت باشد و هم تحت فشار ناگهانی دچار شکست نشود.

عوامل مؤثر بر قیمت فولاد 1.7131

نوسانات بازار

قیمت فولاد 1.7131 تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد: نوسانات نرخ ارز، تغییر قیمت جهانی آلیاژهای پایه، و میزان تقاضای داخلی و بین المللی از جمله این عوامل اند.

تأثیر عملیات حرارتی بر هزینه

فرآیندهایی مانند کربن دهی، نرماله سازی و تمپرینگ، هزینه تمام شده قطعه را افزایش می دهند، اما در عوض موجب افزایش طول عمر و کارایی آن نیز می شوند.

مقایسه با سایر فولادها از نظر قیمت

در مقایسه با فولادهایی چون 1.7225 یا فولادهای ابزار، فولاد 1.7131 از قیمت مناسب تری برخوردار است، ولی در عوض مقاومت حرارتی یا سختی نهایی آن ها را ندارد.

پرسش های متداول