نیاز صنایع مختلف به فولادهای کم آلیاژ و استفاده زیاد صنایع حساس به فولادهای با استحکام بسیار بالا، نیاز به پژوهش در خصوص این دسته از فولادها را پررنگ می نماید. این گروه فولادها با توجه به درصد عناصر موجودشان در دسته بندی فولادهای کم آلیاژ عملیات حرارتی پذیر قرار گرفته اند. فولادهای کم آلیاژ در واقع فولاد کربنی می باشند که جهت بهبود خواص گوناگون، عناصر آلیاژی به مقدار کم به آن ها افزوده می شود. مهم ترین عنصر در این گروه فولادها کربن است و سختی فولاد با مقدار کربن آن تعیین می شود. افزودن عناصر آلیاژی خواصی نظیر افزایش سختی پذیری و افزایش استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را در پی خواهد داشت. فولاد Mo40 از نوع کربن متوسط است و نوع عملیات حرارتی که روی این فولادها انجام می شود، عملیات آستنیته کردن و بعد کوئنچ و سپس تمپر کردن است که جهت سخت کردن این فولاد به کار می رود. از راه کوئنچ کردن از آستنیت، مارتنزیت سخت به وجود می آید و جهت رسیدن به سختی، استحکام و داکتلیته موردنظر مارتنزیت تمپر می شود.
فولاد Mo40 دارای خواص ماشین کاری متوسط است و بیشتر در حالت آنیل ماشین کاری شده و پس از عملیات حرارتی ماشین کاری دقیق می شود. این گروه فولادها با توجه به این که به صورت تمپر به کار می روند، دارای استحکام بالا و سختی و نیز چقرمگی بالایی هستند و بنابراین، دارای نسبت استحکام به وزن بالایی می باشند و در صنایع هوایی کابرد دارند.
عناصر آلیاژی در این فولاد عبارتند از: کربن، کروم، منگنز، مولیبدن و سیلیسیم. عناصر منگنز، سیلیسیم، مولیبدن و کروم همگی از عناصر جانشین هستند و این عناصر به وسیله مکانیزم محلول جامد جانشین باعث افزایش استحکام فولاد می شوند.
حدود ترکیب شیمیایی Mo40 (فولادهای کروم – مولیبدن دار) و آنالیز فولاد Mo40 به صورت جدول زیر می باشد.
ترکیب شیمیایی فولاد Mo40
در بعضی مواقع برای حذف تردی حاصل از کروم از حدود 0.2 درصد نیکل استفاده می شود.
این فولاد در گروه فولادهای قابل عملیات حرارتی (آلیاژهای با کیفیت بالا) قرار دارد و می توان از آن برای ساخت قیمت میلگرد ck45 استفاده نمود و میلگرد MO40 را تولید کرد.
فولادها گروهای از آلیاژهای آهن- کربن هستند که در آن ها میزان کربن بسیار کمتر از چدن می باشد. در فولادها عناصری مانند سیلیسیم و منگنز در مقادیر کم و عناصر فسفر و گوگرد به عنوان ناخالصی حضور دارند. فولادها بدون تحول یوتکتیک منجمد می گردند و میزان کربن معادل آن ها کمتر از 2 درصد می باشد. در جدول زیر به بررسی نام های استاندارد MO40 Material پرداخته شده است.
کروم
حضور این عنصر در فولادها اعم اMo40 Steel و میلگرد آلیاژی Ck45 موجب افزایش قابلیت سختی پذیری و پایداری فولادها در درجه حرارت های بالا می شود. که کاربرد فولادهای کروم دار را در ساخت قطعات مقاوم به حرارت و گرم کار افزایش می دهد. استفاده از کروم در مقادیر بالا موجب بهبود مقاومت به خوردگی و اکسایش می گردد. استحکام فولادهای کروم دار بالاست ولی مقاومت به ضربه، انعطاف پذیری و خواص جوشکاری آن ها تا حدودی پایین است. کروم سختی فولاد Mo40 و مقاومت به سایش را با تشکیل کاربید به واسطه حضور کربن افزایش می دهد. استحکام کششی و تسلیم فولادها با افزایش کروم، موجب کاربرد وسیع آن ها در ساخت قطعات صنعتی می شود.
سیلیسیم
اکثرا در آهن خام مقادیری سیلیسیم یافت می شود و در برخی مواقع از جداره های نسوز کوره در عملیات ذوب جذب مذاب می گردد. به همین دلیل سیلیسیم در تمامی انواع فولادها حضور دارد، این عنصر یکی از عناصر اکسیژن زدا در فولادها می باشد. برای افزودن سیلیسیم به مذاب معمولا از آمیژان استفاده می شود. سیلیسیم در فولادها اعم از Mo40 مقاومت به پوسته شدن در درجه حرارت های بالا را افزایش می دهد. این عنصر مقاومت در برابر اکسید شدن را افزایش داده و موجب افزایش مقاومت فولادها می شود که در صورت حضور آن تا چهارده درصد در ترکیب فولاد، قابلیت آهنگری فولاد به شدت کاهش می یابد. این عنصر در افزایش سختی پذیری فولادهای دارای عناصر گرافیت زا موثر است.
مولیبدن
مولیبدن موجب بالا بردن سختی پذیری و عمق سختی فولادها می گردد. این عنصر در بهبود خواص جوشکاری فولادها موثر است با این حال در مقادیر زیاد موجب کاهش خواص آهنگری می شود.
مولیبدن در دسته عناصر کاربیدزا قرار دارد و به دلیل تولید کاربیدهای پایدار، دمای درشت شدن دانه های آستنیت را افزایش داده و از رشد دانه ها جلوگیری می نماید و سبب ریز شدن دانه ها می شود که در نتیجه چقرمگی فولاد را افزایش می دهد. این عنصر معمولا در کنار عناصر دیگر مثل نیکل و کروم استفاده می گردد که موجب بهبود برخی از خواص از جمله افزایش استحکام کششی و عمق سختی می شود و در فولادهای زنگ نزن موجب افزایش مقاومت به خوردگی می گردد.
این عنصر همچنین موجب بالا رفتن استحکام کششی و خزش گرم و حفظ سختی در دمای بالا و مقاومت حرارتی فولادها می شود و با تردی حرارتی مقابله می نماید. از این عنصر در ساخت قطعات مقاوم به سایش نیز استفاده می شود.
منگنز
این عنصر یکی از اصلی ترین عناصر در فولادها بوده و در اکثر آن ها یافت می شود. منگنز یک اکسیژن زدای موثر می باشد که سبب افزایش سختی پذیری و عمق سختی رمی گردد. این عنصر تردی و شکنندگی فولادها را در درجه حرارت های بالا که ناشی از اثر گوگرد است، کاهش می دهد. منگنز در بهبود کیفیت سطحی فولادها موثر است و افزایش آن به فولادها موجب درشت شدن دانه های فولاد می شود ولی حضور آن در مقادیر خیلی بالا موجب شکنندگی فولاد می شود. وجود منگنز در فولادها در افزایش استحکام فولاد تاثیر زیادی داشته ولی بر خواص الاستیسیته تاثیر خیلی کمی دارد و در بهبود خواص جوشکاری و آهنگری موثر است. منگنز در حضور کربن موجب افزایش مقاومت به سایش می شود. مقدار زیاد این عنصر باعث پایداری آستنیت در دمای محیط می شود.
فسفر
استفاده از فسفر در فولادها اثرات نامناسبی بر چقرمگی و انعطاف پذیری می گذارد و چنانچه مقدار آن به بیش از 0.2 درصد برسد استحکام ضربه ای به شدت کاهش می یابد. میزان فسفر در فولادهای با کیفیت بالا، حداکثر 0.03 تا 0.05 درصد است. فسفر در شکنندگی و کاهش شکل پذیری فولادها تاثیر زیادی دارد که به واسطه افزایش کربن، تشدید می گردد و به صورت فسفد آهن در مرزدانه ها رسوب می کند و موجب سردشکنی و کاهش شکل پذیری و استحکام می شود. فسفر در فولادها علاوه بر اثرات مضر دارای فوایدی نیز می باشد. یکی از فواید آن افزایش استحکام در حالت محلول جامد می باشد.
گوگرد
این عنصر در فولادها به عنوان یک ناخالص محسوب می شود. گوگرد موجب تثبیت و پایداری سمنتیت می شود. این عنصر با آهن تشکیل ترکیب یوتکتیکی FeS می دهد. حضور این ترکیب با نقطه ذوب پایین در مرزدانه ها موجب منفصل شدن دانه ها در حین عملیات حرارتی و نورد شده و در نتیجه منجر به ایجاد ترک گرم و تردی شکنندگی فولادها می شود. به طور کلی گوگرد در فولادها به عنوان عنصری نامناسب معرفی می گردد ولی مقادیر کمی گوگرد در حدود 0.3 درصد در گروهی از فولادهای خوش تراش به جهت بهبود خواص تراشکاری و ماشین کاری مورد استفاده قرار می گیرد.
هرچند حضور عنصر کروم به مقدار یک درصد سبب بالا رفتن مقاومت به حرارت می گردد ولی فولادهایی که تنها عنصر آلیاژی آن ها کروم می باشد، کمتر مورد استفاده می باشند. بنابراین می توان با افزودن عنصر مولیبدن به فولادهای کرومی، مقاومت به ضربه و خزش را در دماهای یکسان، نسبت به فولادهای کرومی، افزایش داد. همچنین مجموعه عناصر کروم و مولیبدن سبب افزایش چقرمگی به خصوص در مورد قطعات ضخیم می شوند. اصولا فولادهای کروم – مولیبدن مانند فولاد Mo40 دارای دو کاربرد اساسی به شرح زیر می باشند:
دو عنصر کروم و مولیبدن در فولادهای کم آلیاژ سبب افزایش مقاومت این فولاد در مقابل پدیده خزش می شوند.
این نوع فولاد کاربردهای وسیعی دارد از جمله:
تاثیر مولیبدن در تغییر دگرگونی فازی فولادی که 0.4 درصد کربن دارد با افزایش کروم تشدید می شود، مخصوصا وقتی که مقدار کروم بیش از 0.7 درصد باشد. با افزایش کروم گستره دما و زمان دگرگونی آستنیت به مارتنزیت و آستنیت به بینایت عریض تر می شود و دمای Bs کاهش می یابد. همچنین سختی پذیری فولادهای آلیاژهای با افزودن کروم افزایش می یابد و تاخیر بیشتری در دگرگونی فریت به پرلیت در فولادهای آلیاژی کروم – مولیبدن دار به وجود می آید.
همچنین خواص مکانیکی و ساختار فولاد Mo40 در شرایط یکنواخت شده و تابکاری شده را می توانید در جداول زیر مشاهده نمایید.
خواص مکانیکی فولاد Mo40 در شرایط یکنواخت شده
خواص مکانیکی فولاد Mo40 پس از آبدهی و بازپخت
ذوب و تهیه این آلیاژ در کوره های قوس الکتریکی و هم در کوره های القایی صورت می گیرد. نکته قابل توجه در ذوب این فولادها سرباره گیری کامل آن است و بخاطر همین است که به آلیاژهای با کیفیت معروف می باشند.
جمع بندیفولاد Mo40 یا همان آلیاژ AISI4140 یکی از فولادهای کم آلیاژ بوده که دارای مقاومت بالایی می باشد از این رو در صنایع مختلف به وفور یافت می گردد. از جمله خصوصیات مطلوب این فولاد می توان به مقاومت کششی مناسب، نسبت استحکام به وزن متوسط و شکل پذیری بسیار خوب اشاره نمود. شما می توانید جهت اطلاع از قیمت فولاد Mo40 به سایت مرکزآهن مراجعه نموده و یا با شماره های درج شده در سایت تماس بگیرید.