تاريخچه

طراحان نياز فراواني به مورد مستحكم­تر و مقاوم_­­­تر در برابر خوردگي دارند. فولادهاي زنگ نزن توسعه داده شده و به كار رفته در دهه­هاي دوم و سوم قرن بيستم ميلادي، نقطة شروعي براي برآورده شدن خواسته­هاي مهندسي در دماهاي بالا بودند. بعداً معلوم شد كه اين مواد تحت اين شرايط داراي استحكام محدودي هستند. جامعة متالورژي با توجه به نيازهاي روز افزون بوجود آمده، با ساخت جايگزين فولاد زنگ نزن كه سوپر آلياژ ناميده شد به اين تقاضا پاسخ داد. البته قبل از سوپر آلياژها مواد اصلاح شده پايه آهن به وجود آمدند، كه بعدها نام سوپر آلياژ به خود گرفتند.

با شروع و ادامه جنگ جهاني دوم توربين­هاي گازي تبديل به يك محرك قوي براي اختراع و كاربرد آلياژها شدند. در سال 1920 افزودن آلومينيوم و تيتانيوم به آلياژهاي از نوع نيكروم به عنوان اختراع به ثبت رسيد، ولي صنعت سوپر آلياژها با پذيرش آلياژ كبالت (ويتاليوم) براي برآورده كردن نياز به استحكام در دماي بالا در موتورهاي هواپيما پديدار شدند. بعضي آلياژهاي نيكل- كروم (اينكونل و نيمونيك) مانند سيم­نسوز كم و بيش وجود داشتند و كار دستيابي به فلز قوي­تر در دماي بالاتر براي رفع عطش سيري­ناپذير طراحان ادامه يافت و هنوز هم ادامه دارد.

معرفي و به ­كارگيري سوپر آلياژها

سوپر آلياژها؛ آلياژهاي پايه نيكل، پايه آهن- نيكل و پايه كبالت هستند كه عموماً در دماهاي بالاتر از  استفاده مي­شوند. سوپر آلياژهاي پايه آهن- نيكل مانند آلياژ IN- 718 از فن­آوري فولادهاي زنگ نزن توسعه يافته و معمولاً بصورت كار شده مي­باشند. سوپر آلياژهاي پايه تنيكل و پايه كبالت بسته به نوع كاربرد و تركيب شيميايي مي­توانند بصورت ريخته يا كار شده باشند.

از آغاز پيدايش سوپر آلياژها، تعداد زيادي آلياژ شناخته شده و مورد مطالعه قرار گرفته و تعدادي نيز به عنوان اختراع ثبت گرديده­اند. تعدادي از آنها در طول ساليان گذشته غربال شده و تعدادي به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته­اند.

سوپر آلياژهاي داراي تركيب شيميايي مناسب را مي­توان با آهنگري و نورد به اشكال گوناگون در آورد. تركيب­هاي شيميايي پر آلياژتر معمولاً بصورت ريخته­گري مي­باشند. ساختارهاي سرهم بندي شده را مي­توان با جوشكاري يا لحيم كاري بدست آورد، اما تركيب­هاي شيميايي كه داراي مقادير زيادي از فازهاي سخت كننده هستند، به سختي جوشكاري مي­شوند. خواص سوپر آلياژها را با تنظيم تركيب شيميايي و فرآيند (شامل عمليات حرارتي) مي­توان كنترل كرد و استحكام مكانيكي بسيار عالي در محصول تمام شده بدست آورد.

اصول متالورژي سوپر آلياژها

سوپر آلياژي­هاي پايه آهن، نيكل و كبالت معمولاً داراي ساختار بلوري با شبكه مكعبي با سطوح مركزدار (FCC) هستند. آهن و كبالت در دماي محيط داراي ساختار FCC نيستند. هر دو فلز در دماهاي بالا يا در حضور عناصر آلياژي ديگر دگرگوني يافته و شبكه واحد آنها به FCC تبديل مي­شود. در مقابل، ساختمان بلوري نيكل در همه دماها به شكل FCC است. حد بالايي اين عناصر در سوپر آلياژها توسط دگرگوني فازها و پيدايش فازهاي آلوتروپيك تعيين نمي­شود بلكه توسط دماي ذوب موضعي آلياژها و انحلال فازهاي استحكام يافته تعيين مي­گردد. در ذوب موضعي بخشي از آلياژ كه پس از انجماد تركيب شيميايي تعادلي نداشته است در دمايي كمتر از مناطق مجاور خود ذوب مي­شود. همة آلياژها داراي يك محدوده دمايي ذوب شدن هستند و عمل ذوب شدن در دماي ويژه­اي صورت نمي­گيرد، حتي اگر جدايش غير تعادلي عناصر آلياژي وجود نداشته باشد. استحكام سوپر آلياژها نه تنها بوسيله شبكه FCC و تركيب شيميايي آن، بلكه با حضور فازهاي استحكام دهنده ويژه­اي مانند رسوب­ها افزايش مي­يابد. كار انجام شده بر روي سوپر آلياژ (مانند تغيير شكل سرد) نيز استحكام را افزايش مي­دهد، اما اين استحكام به هنگام قرارگيري فلز در دماهاي بالا حذف مي­شود.

تمايل به دگرگوني از فاز FCC به فاز پايدارتري در دماي پايين وجود دارد كه گاهي در سوپر آلياژهاي كبالت اتفاق مي­افتد. شبكه FCC سوپر آلياژ قابليت انحلال وسيعي براي بعضي عناصر آلياژي دارد و رسوب فازهاي استحكام دهنده (در سوپر آلياژهاي پايه آهن- نيكل و پايه نيكل)‌

انعطاف پذيري بسيار عالي آلياژ را به همراه دارد.

سوپر آلياژها

سوپر آلياژها داراي خواص متنوعي بوده و به منظور برآورده كردن نيازمنديهاي گسترده و متنوع مصرف كنندگان، بوجود آمده اند يك سوپر آلياژ ، آلياژي است كه براي كار در دماي بالا توسعه يافته، معمولاً زمينة آن روي عناصر گروه VII ست در جائي كه تنشهاي مكانيكي شديد حادث مي‌شوند و صافي و يكنواختي سطحي مورد نياز است. اين آلياژها معمولاً از فرمولهاي مختلفي كه از عناصر زير در آنها بهره برده‌اند تشكيل شده است. آهن، نيكل، كبالت و كروم همينطور مقدار بسيار كمي تنگستن موليبدن، تانتاليم، نيوبيوم، تيتانيم و مقاومت در برابر خوردگي كرم و سائيدگي مي‌باشد. انواع بسياري از آلياژها در دستة وسيعي از سوپر آلياژها قرار مي‌گيرند. اينها عبارتند از: آلياژهاي پاية اهن، تشكيل شده از كروم و نيكل، و تركيبي از مخلوط Fe – Ni – Cr – Co ، آلياژهاي با زمينة كبالت كه به وسيلة كاربيد تقويت شده‌اند .
كاربردها
كاربردهاي سوپر آلياژها در دماي بالا بسيار زياد است و شامل اجزاء فضاپيماها، تجهيزات كارخانه‌هاي شيميايي و تجهيزات پتروشيمي مي باشد.
سوپر آلياژهاي كارشده به وسيلة انواع متداول ماشينهاي موجود در صنايع فلزي ساخته مي‌شوند. سوپر آلياژهاي پايه آهن، پاية كبالت و پاية نيكل به صورت استاندارد به شكل شمش،تختال، اكستروژن، ورق، نوار، لوله و قطعات فورج شده به وسيلة ماشيهاي ساده توليد مي‌شوند. سوپر آلياژها همچنين به شكل ميله، شمش ، تيوپ، لوله‌ها، قالبها، واير، قطعات آهنگري شده و موارد ويژه كار شده به وسيلة مبّدل‌هاي ثانويه در دسترس هستند.
شكل دادن سوپر پلاستيكهاوپرسكاري ضد استاتيكي گرم در تركيباتي از اين قبيل. ريختگي سوپر آلياژها در عملياتهاي فضايي براي فويلهاي هوايي توربين و قسمتهاي بزرگ ساختمان آن كاربرد زيادي دارند .
سوپر آلياژهاي ريختگي
دو نوع طبقه بندي سوپر آلياژ ريختگي به شكل مشخص وجود دارند . اول غلظتهاي آهن ـ كروم ـ نيكل كه به عنوان مقاوم در برابر حرارت شناخته مي شوند . دوم پايه هاي نيكلي و پايه هاي كبالتي مي باشند . در طبقه بندي مقاوم در برابر حرارت بعضي از غلظتها به درستي فولادهاي ضد زنگ مي باشند . اين آلياژها به شكل وسيعي در اين فصل توصيف نمي شوند . آلياژهاي مقاوم در برابر حرارت كه مقادير عمده اي از كروم و نيكل بيشتر از آنچه كه معمولا در فولادهاي زنگ نزن ديده مي شوند دارند در طبقه سوپر آلياژها قرار مي گيرند و در اينجا مورد بحث قرار مي گيرند.
فولادهاي حاوي سيليكون و بور
سيليكون هم مثل منگنز در همه فولادها به عنوان يك اكسيژن زداي ارزان حضور دارد .وقتي يك فولاد شامل بيش از ۰.۶% باشد آنرا سيليكوني مي گوييم .
تاثير سيليسيم بر فولاد
۱- مثل نيكل ميل به تشكيل كاربيد ندارد .
۲- در فريت به راحتي حل مي شود .
۳- استحكام و سختي را بالا مي برد .
كاربردها
۱- فولادي با ۱ تا ۲% سيليكون فولاد navy گفته مي شود كه براي مصالح كه نياز به نقطه تسليم بالايي دارند مورد استفاده قرار مي گيرد .
۲- فولادهاي سيليكوني هادفيلد با كمتر از ۰.۰۱% كربن و حدود ۳% سيليكون خواص مغناطيسي عالي دارند و براي هسته هاي ماشين هاي الكتريكي استفاده مي شوند .
۳- تركيب مساوي از Mn و Si فولادي با استحكام بالا و انعطاف پذير و سخني خوب توليد مي كند.اين فولاد كاربرد زيادي در سيم پيجها ، فنرها و پانچها دارد .
فولادهاي بور دار
مقدار بسيار كمي از بور سختي فولاد را افزايش مي دهد . اگر مقدار بور ۰.۱۵ تا ۰.۴۵% باشد سختي پذيري از بقيه حالت ها بيشتر است . به طور كلي فولادهي بور دار خواص گرم كاري و سرد كاري خوبي دارند و سختي پذيري بالائي دارند.
فولاهاي حاوي تنگستن و واناديم
تنگستن
در سختي پذيري اثر زيادي دارد و نيز قابليت تشكيل كاربيد را دارد .به عبارت ديگر اثر تنگستن در فولاد مثل اثر موليبدن مي باشد . به عنوان مثال اثر ۲ تا ۳% تنگستن مثل اثر ۱% موليبدن مي باشد . اما به دليل گران بودن تنگستن در فولادهاي مهندسي كاربرد كمي دارد و بيشتر در فولادهاي ابزار كاربرد دارد .
واناديم
يك عنصر گران است خواص :
۱- اگسيژن زداي عالي است .
۲- تشكيل دهنده كاربيد مي باشد.
۳- در حالت حل شده در فولاد، در سختي پذيري و افزايش خواص مكانيكي اثر بسزائي دارد.
كاربرد
۱- فولادهاي C-V براي لوكوموتيوهاي سنگين و ماشين هاي فورج بزرگ استفاده مي شود.
۲- فولادهاي Cr-V كم كربن براي ساخت پينها و ميل لنگ ها استفاده مي شوند.
۳- فولادهاي Cr-V كربن متوسط سختي بالائي دارد و براي اكسلها و فنر ها استفاده مي شوند .
۴- فولادهاي Cr-V كربن بالا داراي سختي و مقاومت سايش بالا هستند و براي ابزارها و بلبرينگها استفاده مي شوند .
فولادهاي موليبدن دار
موليبدن يك عنصر آلياژي گران است كه ميل به تشكيل كاربيد زيادي دارد و در عوض ميل تركيبي كمي با گاما و آلفا دارد.
اثر موليبدن بر خواص فولاد
۱- اثر زيادي بر سختي پذيري مي گذارد .
۲- متل كروم سختي در دماي بالا و استحكام فولاد را بالا مي برد .
۳- مقاومت حرارت فولاد را بالا مي برد .
۴- با افزودن موليبدن فاز مارتنزيت پايدار مي شود و مقاومت به نرم شدن در اثر حرارت در آن بالا مي رود.
۵- اين عنصر معمولاً به صورت تركيبي از نيكل يا كروم يا هردوي آنها استفاده مي شود .
۶- اگر روي قطعه مربوطه كربورايزينگ انجام گيرد مقاومت سايشي سطح و سختي مغز افزايش مي يابد.
كاربردها
۱- فولادهاي موليبدن دار با كربن كم براي شفتها و چرخ دنده ها استفادهمي شوند.
۲- اگر درصد كربن افزايش يابد براي سيم پيچ ها و فنرها استفاده مي شود .
۳- فولادهاي Cr-Mo ارزان هستند و قابليت جوشكاري و انعطاف پذيري خوبي دارند. به همين جهت در مخازن تحت فشار ، قطعات هواپيما ، اكسل هاي اتومبيل و... كاربرد دارند.
۴- فولادهاي نيكل موليبدن داراي استحكام و انعطاف پذيري بالائي هستند و قابليت ماشينكاري خوبي دارند. همچنين داراي سختي خوب ،استحكام خستگي بالا و مقاومت سايش مي باشند. به همين جهت شفتها و بلبرينگها كاربرد دارند.
۵- فولادهاي Ni-Cr-Mo سختي پذيري خوب دارند .به همين جهت در صنايع هواپيما سازي براي قطعات مختلف آن كاربرد دارند.
فولادهاي منگنزدار
منگنز يكي از عناصر آلياژي است كه در اكثر فولادها به عنوان اكسيژن زدا استفاده مي شود .هم به طور مستقيم و هم به طور غير مستقيم اثر مفيدي در فولاد دارد .هنگامي كه درصد منگنز در فولاد ۰.۸% به بالا باشد فولاد منگنزي داريم .
اثر منگنز بر خواص فولاد
۱- با گوگرد ، آهن و كربن تشكيل پيوند مي دهد .
۲- تمايل به (Hot-shortness) راكاهش مش دهد .
hot-shrtness
هنگامي كه در فولاد منگنز وجود داشته باشد گوگرد با آهن واكنش مي دهد و FeS تشكيل مي دهد .در اين شرايط يك فيلم پيوسته در حين انجماد به دور كريستالها ايجاد مي شود .هنگامي كه فولاد براي شكل دهي يا نورد حرارت داده مي شود اين فيلم ذوب مي گردد و موجب مي شود تا در خلال شكل دهي در مرز دانه ها ترك ايجاد شود .اما MnS چون نقطه ذوب بالائي دارد از اين اتفاق جلوگيري مي كند.

clogging in continuous casting Nozzles

اگر به كل مقاله علاقه منديد اعلام فرماييد.

ضخامت سنج هاي ماوراء صوت ( Ultrasonic ) براي اندازه گيري ضخامت مواد از يك سمت آنها ، استفاده مي شوند. اولين ضخامت سنج تجاري ، از اصول كاري ردياب هاي صوتي  ( Sonar ) پيروي مي كرد ، كه در سال 1940 معرفي شد . وسيله هاي كوچك قابل حمل كه تنوع در كاربرد داشتند از 1970 متداول شدند. اخيرا پيشرفت در تكنولوژي ميكروپروسسورها منجر به مرحله جديدي از عملكرد پيچيده و كاربرد آسان اين وسيله ها شده است. كار تمامي سنجه هاي ماوراء صوت بر پايه اندازه گيري بازه زماني عبور پالس هاي فركانس صوتي از ميان ماده مورد آزمايش است . فركانس يا گام اين پالس هاي صوتي فراتر از حد شنوايي انسان است ، به طور كلي يك تا بيست ميليون سيكل در ثانيه ، در مقابل براي گوش انسان حد ، بيست هزار است . اين امواج فركانس بالا توسط وسيله اي توليد و دريافت مي شوند كه مبدل ماوراء صوت ناميده مي شود ؛ كه انرژي الكتريكي را به لرزش هاي مكانيكي تبديل مي كند و بلعكس .

امواج ماوراء صوت بكار رفته در آزمايشات صنعتي به خوبي نمي توانند از ميان هوا عبور كنند ؛ به همين دليل از يك جفت واسط مثل پروپيلن گليكول ؛ گليسرين ، آب يا نفت استفاده مي شود  كه اغلب بين مبدل و قطعه قرار مي گيرد. بيشتر سنجه هاي ماوراء صوت از روش " ضربه - انعكاس " براي اندازه گيري استفاده مي كنند . امواج صوتي توليد شده توسط مبدل ، وارد قطعه شده  و از بخش ديگر منعكس مي شوند و به مبدل بازمي گردند .  سنجه ، بازه زماني بين پالس مرجع يا اوليه را با انعكاس آن با دقت اندازه گيري مي كند. به طور نمونه اين بازه زماني تنها يك ميليونيم ثانيه است. اگر سنجه با سرعت صوت در آن نمونه برنامه ريزي شده باشد ، مي توان ضخامت را بوسيله روابط ساده رياضي از روي اين بازه زماني محاسبه كرد.

t = VT/2

ضخامت قطعه = t

سرعت صوت در آن ماده = V

زمان رفت و برگشت اندازه گيري شده = T

          نكته مهم اين است كه سرعت صوت در ماده مورد آزمايش يك بخش ضروري از اين محاسبه است .در مواد متفاوت سرعت انتقال صوت نيز متفاوت است ، و سرعت صوت به طور قابل توجهي با دما تغيير خواهد كرد .  بنابر اين ضروري است كه ابزار ماوراء صوت با توجه به سرعت صوت در ماده مورد آزمايش كاليبره شود و دقت اندازه گيري وابسته به اين كاليبراسيون است .

          حقيقتا هر ماده مهندسي را مي توان بدين وسيله اندازه گيري كرد . ضخامت سنج ماوراء صوت را مي توان طوري تنظيم كرد كه بتوان فلزات ، پلاستيك ، سراميك ها ، كامپوزيت ها ، اپوكسي ها و شيشه را اندازه گيري كند. همچنين نمونه هاي بيولوژيك و مايع را نيز ميتوان اندازه گيري كرد . موادي كه براي سنجه هاي متداول ، مناسب نيستند شامل چوب ، كاغذ ، بتن و فوم است . اندازه گيري  آنلاين يا همزمان پلاستيك هاي اكسترود شده  يا فلزات نورد شده ، همچنين اندازه گيري لايه ها يا پوشش در مواد چند لايه نيز ممكن است.

          يك ضخامت سنج ماوراء صوت  عموما شامل يك مدار گيرنده و فرستنده ، كنترل كننده و زمان سنج منطقي ، مدار محاسباتي ، مدار نمايش گر و يك تامين كننده نيرو است. پالسر،  تحت كنترل يك ميكروپروسسور، يك پالس محرك را به مبدل مي فرستد . پالس ماوراء صوت بوسيله مبدل كه به نمونه تست متصل شده ، توليد مي شود. انعكاس ها از انتها يا داخل سطح نمونه بوسيله مبدل دريافت و به سيگنال هاي الكتريكي تبديل مي شوند  . و يك آمپليفاير دريافت كننده را تغذيه مي كنند براي آناليز كردن. ميكرو پروسسور كنترل كننده و مدارهاي زمان سنج منطقي پالس را منطبق كرده و و سيگنال هاي انعكاسي مناسب را براي اندازه گيري بازه زماني انتخاب مي كنند . وقتي كه انعكاس ها دريافت مي شوند ، مدار زمان سنجي ، يك بازه برابر با رفت و برگشت پالس صوتي در نمونه تست را بدقت اندازه خواهد گرفت . اغلب اين پروسه چندين بار تكرار شده تا يك مقدار متوسط و پايدار بدست آيد.

          سپس ميكروپروسسور اين بازه زماني را همراه  با سرعت صوت و داده هاي ذخيره شده در حافظه دستگاه بكار مي برد تا ضخامت را اندازه گيري كند.  اين ضخامت سپس نمايش داده شده و به طور متناوب آپديت مي شود . ضخامت خوانده شده همچنين ممكن است در حافظه بيروني ذخيره شود يا به پرينتر انتقال پيدا كند . اغلب ضخامت سنج هاي ماوراء صوت يكي از چهار نوع زير هستند : مبدل - تماسي ، خط تاخيري ؛ شناور و دوجزئي ؛ كه هركدام مزايا و معايب خود را دارند .

مبل تماسي :

ضخامت سنج هايي كه از مبدل با تماس مستقيم استفاده مي كنند به طور كلي در اجرا ساده هستند و به طور گسترده اي در اندازه گيري هاي صنعتي بكار مي روند .بازه هاي زماني عبارت اند از پالس هاي القايي اوليه تا اولين انعكاس منهاي فاكتور تصحيح كننده اي كه حساب ضخامت از سطح ابزار مبدل را دارد و لايه كوپل شده ، همچنين تاخير الكتريكي در ابزار سنجش . به طور ضمني مبدل تماسي بكار گرفته مي شود در تماس مستقيم با قطعه مورد تست .مبدل هاي تماسي براي كاربرد هاي سنجش بجز موارد زير توصيه مي شوند .

مبدل خط تاخيري:

مبدل هاي خط تاخيري از يك سيلندر پلاستيك ، اپوكسي يا سيليكا جوش خورده تشكيل شده اند و به عنوان خط تاخيري بين جزء مبدل و قطعه كار شناخته مي شوند .يك دليل عمده براي استفاده از مبدل خط تاخيري جدا كردن انعكاس ها از پالس هاي محرك در ماده نازك مورد اندازه گيري هست . به عنوان يك موج بر ، خط تاخيري همچنين مي تواند امواج را به قطعه اي كه بسيار داغ است بفرستد تا اندازه گيري بوسيله مبدل تماسي حساس به گرما انجام شود . خط تاخيري را مي توان طوري شكل داد كه به راحتي با سطوح منحني و فضاهاي محدود كوپل شود . زمان بندي انعكاس ها در كاربردهاي خط تاخيري ممكن است يكي ازاين دوحالت باشد .انتهاي خط تاخيري به ابتداي انعكاس ديواره پشتي يا بين انعكاس هاي موفق ديواره . اين نوع زمان سنجي دقت اندازه گيري مواد نازك را بهبود مي بخشد و يا دقت اندازه گيري بيشتر از روش تماسي براي كاربردهاي ويژه است .

مبدل شناور :

مبدل هاي شناور يك ستون آب را براي انتقال انرژي صوتي به داخل قطعه بكار مي برند . آنها را مي توان بكار برد براي اندازه گيري آنلاين توليدات متحرك ، براي اسكن و يا اندازه گيري چرخشي ، يا بهينه سازي در شعاع هاي تيز  و شيارها . نوع زمان سنجي مشابه نوع تاخير خطي است .

مبدل دو جزئي  :

مبدل هاي دو جزئي اصولا براي اندازه گيري سطوح زبر و خشن مورد استفاده قرار مي گيرند .در آنها مبدل فرستنده و گيرنده جدا از هم هستند كه هر دو روي يك خط تاخيري سوار شده اند در يك زاويه متغيير براي تمركز انرژي يك فاصله انتخاب شده در زير سطح قطعه . همچنين دقت عمل اين نوع كمتر از انواع ديگر است .  آنها فقط براي كاربردهاي زبر و خشن طراحي شده اند.

نتيجه گيري : براي هر كاربرد ضخامت سنج ماوراء صوت ، انتخاب سنجه و مبدل وابسته به نوع ماده ، رنج ضخامت ، دقت مورد نياز ، دما و هندسه و ديگر شرايط خاص است .

عناصر مضر از قبيل مس، نيكل، آرسنيك، سرب، قلع، آنتيموان، موليبدن كرم و غيره در فولاد عناصري هستند كه به‌طور ناخواسته وارد ساختار آن مي‌شوند و به‌طور معمول براي زدودن آنها از فولاد نياز به فرآيند‌هاي متالورژيكي چند مرحله‌اي داريم. وجود عناصر زائد در فولاد مي‌تواند تاثيرات مهمي بر خواص مكانيكي آن بگذارد. 

بنابراين روشن است كه ما نياز به شناسايي و تعيين كيفي تاثيرات عناصر زائد در فولاد داريم تا اين تاثيرات در محدوده مجاز باقي بمانند. 

عناصر زائد يا حداقل برخي از آنها داراي تاثيراتي بر روي شرايط و روش عملكردي فرآيندهايي از قبيل آنيل كامل دارند و تاثير اين عناصر بر روي تمامي خواص مكانيكي محتمل است. 

بايد تفاوت آشكاري بين عناصر زائدي كه به‌دليل وجود آنها در محلول جامد مانند MO,Cr,Ni و Cu تاثيرگذارند و عناصري مانند Sn، As و Sb كه داراي تاثيراتي همانند ايجاد جدايش در فصل مشترك هستند (سطحي و مرزدانه‌اي) قائل شويم. 


هيدروژن:

گاز هيدروژن نيز به‌عنوان يك عنصر زائد در فولاد شناخته مي‌شود و مي‌تواند بسيار مضر باشد. هيدروژن قابليت حل شدن در فولاد مذاب را دارد و در فاز آستنيت نيز تا حدي حل مي‌شود. اين گاز در فاز فريت تا حد زيادي غيرقابل حل است و به‌صورت هيدروژن اتمي (+H) از آن خارج مي‌شود. به‌طور معمول اگر -H در ورق‌هاي ضخيم، چكش‌كاري سنگين، خطوط آهن و غيره محبوس شود، هيدروژن بر روي سطح توده‌هاي سولفيد منگنز، تجمع مي‌كند. هنگامي كه اين تجمعات گاز هيدروژن بر روي سطوح تغيير مكان مي‌دهند مولكول هيدروژن (H2) مي‌تواند تشكيل شود و فشار ناشي از تشكيل آن براي ايجاد ترك‌هاي داخلي كافي است و از اين رو موجب معيوب شدن قطعات مي‌شوند. 

در زير به برخي از تاثيرات محتمل متالورژيكي ناشي از عناصر زائد بر روي شرايط عملكردي و خواص محصولات فولادي اشاره مي‌كنيم. 

برخي از تاثيرات احتمالي عناصر زائد به شرح ذيل هستند: 

1. شرايط عملكردي از جمله: 

- وجود عناصري از قبيل : Mo,Cr,Sn مي‌تواند بر روي تبلور مجدد و نيروهاي نورد در فرآيند نورد گرم تاثيرگذار باشد. 

- وجود هرگونه عنصر زائد در فولاد مي‌تواند بر استحاله فازي آستنيت به فرريت و نيز سختي‌پذيري آن موثر باشد. 

- وجود عناصري همانند Zn و Sn مي‌تواند بر روي چكش خواري گرم در طول فرآيند شكل‌دهي گرم تاثيرگذار باشد. 

- عناصر Mo,Cr,Sn بر روي تبلور مجدد در طي فرآيند آنيلينگ موثر هستند. 

2. تاثير بر روي سطح ظاهري محصولات نورد گرم و ورق اسيدشويي شده به دليل وجود عناصر Cu,Ni,As,Sn.
ناشي از شكنندگي حرارتي 

- ناشي از احتمال تاثير مشترك مس و قلع در شكنندگي حرارتي فولاد 

3. شكنندگي مرزدانه‌ها به واسطه وجود عناصر Sb,Sn,As در طي فرآيند نورد تسمه 

- در طي فرآيند ناپيوسته (batch) يا آنيل هم دما (continuous Anealing)فولادهاي كربن يا فولادهاي سخت (C Steels) 

4. پديده جدايش فصل مشترك رسوب زمينه به واسطه وجود Sn 

- رشد كامل Ostwald، رشد رسوبي و كنترل تركيب 

- تاثيرات Sn بر Fe4N، Sn بر MnS و Sb بر TiC

5. وجود هرگونه عنصر زائد در فولاد بر روي خواص مكانيكي محصول نهايي تاثير گذار خواهد بود. 

- محصولات تخت نورد گرم و نورد سرد 

- محصولات تخت 

- محصولات طويل 

6. پوشش‌دهي با فرايند غوطه‌‌وري گرم يا فرآيند گالوانيزه كردن 

7. تاثير بر روي قابليت جوش‌پذيري فولادهاي استحكام بالا ناشي از وجود عناصرMO,Cr,Cu,Ni 

عناصر زائد از ناخالصي‌هاي موجود در زغال كك، گدازنده قراضه‌ها و اين قبيل مواد كه وارد فولاد مي‌شوند به همين دليل قراضه آهن همواره به‌عنوان يكي از منابع اصلي عناصر زائد مطرح شده است. 

عناصر زائد رايج موجود در فولاد مس، نيكل، كرم و موليبدن هستند. حدود قابل قبول براي عناصر زائد در فولاد وابستگي زيادي به كاربرد محصول دارد. 

مشكل اساسي در فرآيند بازيابي فولاد، كنترل مراحل ناخواسته عناصر موجود يا عناصر زائد از نظر تضمين خالص بودن فولاد در كنار كارايي آن است. امروزه اكثر فولادهايي كه مورد استفاده قرار مي‌گيرند از نوع فولادهاي كم كربن يا كم آلياژ و انواع فولادهاي تحت عمليات كششي شديد (Extra Deep Drawing) هستند. خواص اين فولادها نسبت به مقدار عناصر زائد و فرآوري ترمومكانيكي بسيار حساس است. 

از آنجايي كه محصولات تخت و آرماتورها بسيار مورد اهميت هستند، در جدول شماره يك مقادير نمونه برخي از عناصر زائد موجود در فولاد براي خط توليد يك كوره قوس الكتريكي بر حسب درصد وزني نشان داده شده است. اگرچه تاثيرات عناصر زائد بر روي خواص فولاد ممكن است به‌طور كلي ناچيز به نظر برسد اما برخي اوقات حتي تغييرات جزئي در برخي خواص مي‌تواند به‌طور قابل‌توجهي احتمال معيوب بودن قطعه با نيازهاي خاص را افزايش دهد. 

برخي از توافقات كلي درباره تاثيرات عناصر زائد از قبيل Cu, Ni, Cr Mo, Sn و Sb در خواص فولادهاي گوناگون در جدول شماره 2 داده شده است. 

از جمله مكانيزم‌هاي تقويت فولاد شامل: تقويت محلول جامد، ريزدانه كردن، رسوب دهي، مقدار پرليت، از بين بردن جابه‌جايي‌ها با فرآيند كار سرد و در نهايت استحاله‌هاي بينيتي و مارتنزيتي، هستند. 

اثر عناصر زائد بر روي خواص كششي فولاد به واسطه تقويت محلول جامد است. وجود عناصر زائد در غلظت كم سبب افزايش استحكام كششي و تسليم مي‌شود كه اين امر به اين دليل است كه محلول جامد مي‌تواند بخشي از غلظت محلول بگيرد.

معمولا ورق‌هاي رنگي به ورق‌هايي گفته مي‌شود كه روي ورق فولادي پس از آماده‌سازي (Pretreatment) بصورت اتوماتيك و پيوسته چندلايه رنگ مايع پاشيده مي‌شود. 

فولاد اندودكاري رنگي آماده‌سازي شده ارزش افزوده بالايي دارد كه بهترين خواص لايه‌اي و اندودكاري ارگانيك را داشته و علاوه بر اين زيبايي ظاهري زياد، دوام بالا و مقاومت خوبي در مقابل فرسايش به آن مي‌دهد. 


اصول اندودكاري كلاف 

اندودكاري كلاف با اندودكاري كلاف‌هاي آلومينيوم و فولادها، مرحله‌اي براي توليد محصولات آلومينيومي يا فولادي نيمه نهايي صنعتي براي مصرف در نماي بيروني ساختمان، ماشين رختشويي و ديگر لوازمات يا كالاهاي خانگي است. 

اندودكاري يا پوشش‌دهي در برابر خوردگي يا فرسايش ايجاد مقاومت كرده، رنگ و بافت مقاوم سطحي به ورق مي‌دهد. 

پس از آنكه تسمه فلزي اندودكاري شد، پانل‌ها برش داده، شكل‌دهي شده و اندازه مي‌شود كه پس از آن مرحله بسيار پيچيده‌اي مانند فرآيند كشش عميق و كلاف‌دهي آغاز مي‌شود. 

پوشش‌دهي سطحي بايد بتواند در مقابل آسيب‌هاي مكانيكي، گرمايي، شيميايي و رطوبت مقاومت باشد. 

بدليل اينكه يك ساختمان بايد در مقابل آثار مخرب باد، باران و نورخورشيد مقاوم بوده و در بخش لوازم خانگي سطح آن در معرض انواع استفاده‌هاي غلط در طول مصرف آن قرار مي‌گيرد، پس علاوه بر موارد فوق كلاف‌هاي اندودكاري شده كاربردهاي متفاوت و چندگانه‌اي دارند. 

براي هر ماده و در هر مرحله‌اي از مراحل مختلف توليد يك دانش فني شناخته شده‌اي وجود دارد كه نمايانگر دانش كنوني در مورد مواد مختلف و فرآيند آن است. 


رنگ 

سال‌هاست كه صنعت ساختماني و توليدكنندگان لوازم خانگي، روند خودروسازان يعني كاربرد رنگ‌هاي متاليك را دنبال مي‌كنند. 

با توجه به اينكه از نظر تاريخي اين رنگ‌ها فقط در اندودكاري لايه بيروني (topcoats) پلي‌استر، پلي اروتان يا پلي ويني ليدين فلورايد (PVDF) استفاده مي‌شوند، يك فرآيند با فرمول خاص رنگ‌هاي متاليك درخشاني را ايجاد مي‌كند، علاوه بر اين براي پلاستيسول PVC كاربرد دارد. 


لايه‌هاي زيرين 

اندودكاري رنگي روي لايه‌هاي متعددي انجام مي‌شود كه محصولات اقتصادي و كيفي توليد شود تا لايه بيروني با شرايط محيطي تناسب داشته يا مقاومت باشد. لايه‌هايي كه معمولا در روش اندودكاري استفاده شده، به شرح زير هستند: 

ـ فولاد گالوانيزه گرم غوطه‌ور 

ـ فولاد الكترو گالوانيزه 

ـ گالواليوم 

ـ ورق‌هاي گالبو 

ـ آلومينيوم 

براي انتخاب نوع درست اندودكاري لايه بايد هر ماده‌اي كه مصرف و در هر مرحله اتخاذ شده را در مراحل مختلف توليد بشناسيم. 

توليدكننده بايد دانش و آگاهي كافي در مورد ماده و فرآيند آن داشته باشد. 


آماده‌سازي 

آماده‌سازي لايه مهم‌ترين عمليات لازم براي چسبندگي و قابليت شكل‌پذيري ورق‌هاي فولادي قبل از مرحله پوشش‌دهي با رنگ است. 

مهم‌ترين توليدكنندگان ورق‌هاي رنگي در هند به جاي اندودكاري با فسفات روي ورق گالوانيزه از تكنولوژي No-Rinse (بدون شست‌وشو) استفاده مي‌كنند، (چون براي نگهداري يا شست‌وشو و ساختار كاملا يكپارچه اندودكاري آن بهتر است و همچنين مي‌تواند به تقاضاي مصرف‌كنندگان نهايي براي قابليت انعطاف‌پذيري بيشتر ورق اندودكاري شده پاسخ دهد. 

آماده‌سازي اندودكاري No-Rinse يك لايه بسيار نازك از عمليات شيميايي است كه سطح اندودكاري فولاد را به لايه رنگ بعدي مي‌چسباند تا چسبندگي مطلوب، ضدفرسايش و مقاومت يا دوام لايه فولاد افزايش پيدا كند. 


زيرچسب‌ها (Primer) 

پس از آماده‌سازي زيرچسب يكنواختي روي سطح آماده شده به‌كار مي‌رود. زيرچسب انعطاف‌پذيري سيستم رنگ را بالا برده و موجب افزايش زياد مقاومت در برابر فرسايش مي‌شود، چون عوامل ضدفرسايشي دارد. زيرچسب در كوره‌اي كه درجه حرارت آن دقيقا قابل كنترل است، پخته مي‌شود. 

با توجه به رزين‌هاي مختلف مانند اپوكسي، پلي‌استر، پلي اورتان و PVC زيرچسب‌هاي گوناگوني وجود دارد. زيرچسب اپوكسي براي پوشش سقف‌ها مناسب است، چون رنگدانه كرومات دارد. 


اندودكاري كرومات و اندودكاري كلاف بدون كرومات 

از نظر تاريخي تركيبات كروميوم مهم‌ترين عوامل ضدخوردگي در رنگ‌هاي اندودكاري كلاف و آماده‌سازي است. معمولا در يك سيستم دو لايه اندودكاري شامل يك لايه يا پوشش بيروني و يك زيرچسب روي سطح فلز آماده شده، به‌كار گرفته مي‌شود. 

در گذشته اكثرا زيرچسب‌هاي اندودكاري كلاف تركيبات كروميوم مانند استرونيتوم و كرومات روي دارند تا مقاومت ضدخوردگي لازم محصول نهايي بدست آيد. تركيبات كروميوم هگزاولنت (كروميوم 6) بعنوان يك اتصال‌دهنده شيميايي ـ الكترونيكي عمل مي‌كند كه مي‌تواند مانع واكنش‌هايي روي بيشتر سطوح شود، اما تركيبات كروميوم هگزاولنت در اندودكاري صنعتي فلزات كاربرد وسيعي دارد كه بعنوان سرطان‌زا (طبقه‌بندي يك و 2) و نيز بعنوان ماده سمي و خطرناك براي محيط‌زيست (براساس اصلاحيه نهم، بيست و هشتمين انطباقيه پيشرفت فني دستورالعمل مواد خطرناك EEC) طبقه‌بندي شده است. در حقيقت زماني‌كه رنگدانه‌ها در غشاء نازك رنگ رسوب مي‌كنند، خطراتي سلامتي انسان را به‌طور جدي تهديد نمي‌كند، اما بايد خطرات مربوط به توليد اين مواد در هر مرحله از عمر آن و هر فرآيند مورد توجه قرار گيرد. 


جايگزين‌ها 

در چارچوب برنامه توسعه پايدار و مراقبت مسئولانه، در اوايل دهه 1980 اندودكاري BASF شروع به كشف گزينه‌هايي به جاي رنگدانه‌هاي كرومات سمي كرد. از ابتدا مشخص بود كه يك جايگزين براي زيرچسب‌هاي محتوي كرومات نه تنها بدون كرومات بود بلكه بايد خود را با عملكرد رقباي حامل كرومات خود منطبق كرده يا از آن پيشي بگيرد. تا دهه 1980 اين شرايط براي لوازم خانگي برقرار نبود، چون شرايط آب و هوايي متفاوت بوده و نياز به شرايط ضدزنگ‌زدگي در داخل خانه نسبت به پانل‌هايي كه خارج از فضاهاي سرپوشيده استفاده مي‌شوند كمتر است. 

تا سال 1992، اولين نسل آسترها يا زيرچسب‌هاي بدون كرومات معمولي براي كاربردهاي خارجي در سال 1995 به‌كار گرفته شد كه يك دستاورد مهم ديگر محسوب مي‌شود. 

زيرچسب معمولي بدون كرومات BASF روي سطوح فولادي گالوانيزه نتايج بسيار بهتري را نسبت به اندودكاري آماده شده بدون كرومات و با كرومات نشان داد. تطابق پيوسته و بهينه‌سازي در سال‌هاي بعدي منتج به بهبود بيشتر شد. 

سيستم رزين اصلي زيرچسب‌هاي بدون كرومات شامل تركيبي از پلي‌استر با وزن مولكولي بالا و رزين‌هاي اپوكسي هستند كه در يك سيستم براساس آمينورزين‌ها داراي اتصال متقاطعي هستند. علاوه بر اين، رنگدانه نه تنها بدون كرومات بوده بلكه همچنين عاري از هر فلز سنگين ديگري يا مواد سرطان‌زا است. 

براساس نظريات كارشناسان، صنعت ساختماني تا حدي محافظه‌كار است و بايد از مزيت‌ها و مزاياي عملكرد بلندمدت استفاده از اندودكاري بدون كرومات مطمئن شود. اين به نفع اندودكاران كلاف خواهد بود كه به سمت استفاده از اندودكاري كلاف بدون كرومات حركت كرده و نتايج كار را پيگيري كنند. 


پوشش بيروني 

پس از آماده‌سازي سطح آستر يا زيرچسب بصورت يكنواختي لايه ضخيمي را پوشش داده و سپس در كوره پخته مي‌شود. 

لايه رويي شامل تركيبي از رنگدانه‌هاي متفاوت و افزودني‌ها است كه رنگ لازم ورق‌هاي رنگ‌اندود را مشخص مي‌كند و ديگر خواص مانند مقاومت ماوراء بنفش را بوجود مي‌آورد. محصولات اندودكاري شده پس از اين مرحله قبل از روشن شدن كاربردهاي بيشتر دقيقا تست مي‌شوند. 

عمدتا بازارهاي پوشش سقف‌ها و ساختماني براي ورق‌هاي اندودكاري رنگي از پوشش‌هاي بيروني استفاده مي‌كنند كه روي پلي‌استر، پلي وينيلندن فلورايد (PVDF)، پلي‌استر سيليكون اصلاح شده (SMP) و پلاستيسول براي اقتصادي بودن و دوام پوشش داده مي‌شود. 


مزيت‌هاي پوشش رنگ روي فولاد گالوانيزه 

زماني‌كه رنگ و فولاد گالوانيزه با يكديگر استفاده مي‌شوند، سيستم كنترل ضدزنگ به‌كار گرفته شده به تنهايي به هر كدام از سيستم‌هاي به‌كار رفته برتري دارد. اندودكاري گالوانيزه از فولاد زيرين يا پايه حفاظت مي‌كند، حفاظت از كاتد يك و ماده حايل را برقرار كرده و از ميزان رنگ به حدي كم مي‌شود كه به مصرف روي اضافه شده و به عمر فولاد گالوانيزه نيز مي‌افزايد. 

زماني‌كه رنگ تحت تاثير شرايط آب و هوايي قرار گرفته و آسيب مي‌بيند، روي موجود يك حفاظت كاتدي و ماده حايل را ايجاد مي‌كند و پس از رفتن پوسته رنگ مانع زنگ‌زدگي فولاد مي‌شود. بدليل اين اثر مكمل براي اندودكاري دوبلكس، از نظر كمي خاصيت ضدزنگ توليد شده 5/1 تا 5/2 برابر طولاني‌تر از طول عمر روي و رنگي است كه مجزا استفاده مي‌شود، بعنوان مثال اگر عمر اندودكاري گالوانيزه روي فولاد به حدود 15 سال برسد و طول عمر اندودكاري رنگ روي فولاد تقريبا 5 سال باشد، اگر اندودكاري گالوانيزه و رنگ هر دو همزمان استفاده شوند، عمر آن به 35 سال خواهد رسيد كه 7/1 برابر جمع هر سيستمي است كه به تنهايي استفاده مي‌شود. 


انسجام سطحي 

توپوگرافي اندودكاري سطحي يك عنصر طراحي بسيار مهمي است، كاربرد كلاف (Roll) اندودكاري در واقع منتج به يك سطح صافي در فرآيند اندودكاري مي‌شود، بنابراين در دهه 1980 زماني‌كه توليدكنندگان لوازم خانگي به استفاده از پانل‌هاي پيش‌اندودكاري شده با تركيبي از قطعات اسپري شده روي آوردند، يك عدم تطابق در ظواهر سطحي وجود داشت. فرآيند اندودكاري ضرورت داشت كه نشان دهد فرآيند رنگ‌كاري با استفاده از اسپري از جمله اثر پوست تمساحي يا پرتقالي انجام شده بود بنابراين با بكارگيري آستر يا زيرچسب بافت مخصوص مقابله كه با يك پوشش بيروني مطابق با زيرچسب بود از روي آن مجددا اندودكاري شد. به هرحال در ابتدا به كوشش‌هاي زيادي نياز بود تا بتوان به بافتي با قابليت توليد مجدد دست يافت، اما در اواسط دهه 1990 پس از تلاش‌هاي لازم ابداعات و فناوري‌هاي جديدي به‌كار گرفته شد كه در حال حاضر بصورت استاندارد براي اندودكاري كلاف در اروپا و كشورهاي صنعتي جهان از آن استفاده مي‌شود. 

علاوه بر جنبه‌هاي طراحي آن، بافت سطح كلاف نيز در فرآيند مزيت‌هايي را ارايه مي‌دهد. خواص اصطكاك در قالب‌ها كمتر از اندودكاري صاف سنتي است، علاوه بر اين سطح قوي‌تر است و به آساني در فرآيند مونتاژ صدمه نمي‌بيند. 


نتيجه‌گيري 

ورق‌هاي رنگي بسيار پرارزش بوده و بهترين خواص اندودكاري لايه‌اي را داشته و ظاهري زيبا و پردوام دارد كه در مقابل زنگ‌زدگي مقاوم است. توليدكنندگان هندي ورق رنگي از پيشرفته‌ترين فناوري‌ها استفاده مي‌كنند. 

اين فناوري استفاده از فرآيندهاي بدون كرومات در آماده‌سازي و رنگ‌هاي اندودكاري كلاف است. اين ورق‌ها بيشتر در صنايع ساختماني و لوازم خانگي كاربرد پيدا مي‌كند چون اقتصادي بوده و با محيط‌زيست سازگارتر است.

عمليات حرارتي فولادهاي ماريجينگ

مقدمه:
فولادهاي ماريجنينگ فولادهاي پر آلياژ-كم كربن-آهن ونيكل باساختار مارتنزيتي هستند كه داراي تركيبي عالي از استحكام وتافنسي به مراتب بالاتر از فولادهاي پر كربن كوينچ شده مي باشند.
اين فولادها دو كاربرد بحراني ومتمايز فولادهاي كربن آبداده كه استحكام بالا وتافنس وانعطاف پذيري خوب مورد نياز است را دارا ميباشد . فولادهاي كربني آبداده استحكامشان را از مكانيسمهاي تغيير فاز وسخت گرداني بدست ميآورند. ( مثل شكل گيري مارتنزيت و بينيت ) واين استحكام پس از رسوب گيري كاربيدها در طول مدت تمپر كردن بدست مي آيد. درمقايسه فولادهاي ماريجينگ استحكامشان را از شكل گيري يك فولاد مارتنزيتي كم كربن انعطاف پذيرو سخت آهن ونيكل بدست مي آورند كه مي توانند بوسيله رسوب گيري تركيبات بين فلزي در طول مدت پيرسختي استحكام بيشتري داشته باشند. دوره ماريجينگ بر اساس پيرسختي ساختار مارتنزيتي وضع شده است.

متالورژي فيزيكي:
قبلا اشاره شد كه استحكام وتافنس خوب فولادهاي ماريجينگ بوسيله پير سختي يك ساختار مارتنزيتي كم كربن بسيار انعطاف پذيربا استحكام نسبتا خوب بدست ميآيد.در حين پيرسازي ساختار مارتنزيتي هدف اصل روش توزيع يكنواخت رسوبات بين فلزي خوب است كه صرف تقويت كردن بافت مارتنزيتي مي شود. يكي ديگر از هدفهاي اصلي در مدت پير سازي فولادهاي ماريجينگ كم كردن يا حذف كردن برگشت فاز نيمه پايدارمارتنزيت به آستنيت و فريت مي باشد .

شكل گيري مارتنزيت :
مارتنزيت فولادهاي ماريجينگ معمولا مكعب مركز دار (bcc ) كم كربن است كه اين مارتنزيت شامل چگالي بالاي نابجايي مي باشد اما نه به صورت دوقلويي. در حين سرد شدن بعد از تابكاري انحلالي آستنينت fcc بوسيله بازگشت برشي كم نفوذ تجزيه به ساختارهاي متعادل به ساختار bcc تبديل ميشود.اين تبديل آستنيت به مارتنزيت ناپايدار اتفاق نمي افتد تا دماي شروع مارتنزيت (Ms) بدست آيد ودماي شروع مارتنزيت بايد به اندازه كافي بالا باشد بنابراين يك تبديل كامل به مارتنزيت قبل از خنك شدن فولاد تا دماي اتاق اتفاق مي افتد.
بيشتر انواع فولادهاي ماريجينگ دماي شروع مارتنزيت حدود 200 تا300 درجه سانتيگراد را دارند ودر دماي اتاق به طور كامل مارتنزيت هستند . نتيجه ساختار مارتنزيت يك فولاد نسبتا قوي و فوق العاده انعطاف پذير ميباشد .
عناصر آلياژي دماي شروع مارتنزيت را بطور قابل ملاحظه اي تغيير مي دهد اما تغيير مشخصه اين استحاله به مقدار زيادي بستگي به سرعت سرد شدن دارد.
اغلب عناصرآلياژي اضافه شده در فولادهاي ماريجينگ (به استثناء كبالت ) درجه حرارت شروع مارتنزيت را كاهش مي دهند.
يكي از دونوع ممكن مارتنزيت كه در سيستم آلياژي آهن- نيكل ممكن است شكل بگيرد بستگي به مقدار نيكل در ماده مورد سوال ميباشد.در سرعتهاي سرد كردن بالا در فولادهاي شامل 5 تا 10 درصد نيكل ،و بيش از 10 درصد پايين آوردن سرعت سرد كردن، لازمه شكل گيري مارتنزيت در فولادها مي انجامد وشكل گيري كامل ساختار مارتنزيتي را تعيين مي كند.در فولادهاي شامل 25 درصد نيكل ، مارتنزيت لايه اي وبالاي 25 درصد مارتنزيت دو قلويي داريم .مطالعه برروي آلياژهاي مارجنيگ آهن – 7 درصد كبالت 5 درصد موليبدن و4/. درصد تيتانيم در ( ماريجينگ 18 درصد نيكل 250 ) شامل مقادير متفاوت نيكل نشان مي دهد كه يك ساختار مارتنزيتي لايه اي با مقادير نيكل بيش از 23 درصد بدست مي آيد .
اگر چه مقادير نيكل بيش از 23 درصد شكل گيري مارتنزيت دو قلويي را نتيجه داده است . معمولا يك ساختار مارتنزيتي لايه اي در فولادهاي ماريجينگ ترجيح داده مي شود زيرا در مدت پير سازي اين ساختار سخت تر از يك ساختار مارتنزيتي دو قلويي ميباشد.

عمليات حرارتي فولادهاي ماريجينگ:
تابكاري انحلالي : تابكاري انحلالي مستلزم حرارت دادن آلياژي به اندازه كافي،بالاي درجه حرارت پايان آستنيت و نگهداري در زمان كافي تا جا گيري عناصر در محلول جامد و سرد كردن آن تا دماي اتاق .متداول ترين سيكل عمليات حرارتي براي فولادهاي ماريجينگ 18 درصد نيكل 200 ،250 300 درگير كردن آلياژهاي در دماي 815 درجه سانتيگراد به مدت يك ساعت و سپس سرد كردن آن بوسيله هوا.توليد براي كاربردهاي فورجينگ معمولا در حالت آنيل نشده خريداري مي شود زيرا حرارت دادن سيكل تابكاري حرارتي قبلي را خنثي ميكند .استفاده از خلا ، كنترل گردش هواي اتمسفر ، تمام نمك خنثي يا كوره هاي سيال تخت براي حداقل كردن صدمات سطحي ممكن است مورد نياز باشد .
اثرزمان و درجه حرارت تابكاري بر خواص پيرسازي: اطلاعات نشان ميدهد كه بيشترين استحكام در دماي تابكاري انحلالي 800 تا815 درجه بوجود مي آيد. استحكام وانعطاف پذيري پايين تر با درجه حرارت تابكاري از 760 تا 800 درجه ناشي از انحلال ناقل عناصر سخت كننده ميباشد و كاهش استحكام مربوط به درجه حرارت تابكاري انحلالي بالاي 815 درجه ناشي از درشتي ساختار دانه ها ميباشد. سرعت سرد شدن بعد از تابكاري انحلالي از اهميت كمتري برخورداراست چون اثر كمتري بر خواص زير ساختاري ومكانيكي دارد.
اصلاح دانه ها بوسيله سيكل حرارتي : سيكل حرارتي فولادهاي ماريجينگ بين درجه حرارت پايان مارتنزيت و دماي بسيار بالاتر از دماي تابكاري انحلال مي تواند براي اصلاح ساختار دانه هايي كه درشت هستند استفاده شود.اين عمل استحاله برشي كم نفوذ ، مارتنزيت به آستنيت واز آستنيت به مارتنزيت نيروي محركه براي تبلور مجدد در حين سيكلهاي حرارتي تامين ميكند.

پير سختي:
نوعي پير سختي بعد از تابكاري انحلالي معمولا شامل حرارت دادن آلياژ تا رنج دمايي 455 تا 510 درجه سانتيگراد و نگاه داشتن در اين دما به مدت 3 الي 12 ساعت وخنك كردن آن در معرض هوا تا دماي اتاق مي باشد. استفاده از فولادهاي ماريجينگ در كاربردهاي مانند ابزارآلات دايكست لازم است استفاده از يك حرارت پير سازي تقريبا 530 درجه سانتيگراد كه ساختار متعادلي را فراهم مي كند و از نظر حرارتي تثبيت شده است. هنگامي كه زمان پير سازي افزايش پيدا ميكند تا جائيكه به نقطه اي مي رسيم كه سختي واستحكام شروع به كاهش ميكند به علت شكل گيري بازگشت آستنيت كه معمولا از ذرات ريز باندهاي آستنيت دور دانه اي قبلي شروع ميشود.

كار سرد وپير سازي :
استحكام تسليم واستحكام نهايي كششي فولادهاي ماريجينگ مي توانند بوسيله كار سرد قبل از پير سازي تا 15 درصد افزايش پيدا كنند . بوسيله كار سرد قبل از تابكاري انحلالي ماده بالاي 50 درصد كاهش قبل از پير سازي ،نتيجه رسيده است .اين سازگاري كمي با انعطاف پذيري وچغرمگي است .از كاهش سرما بيش از 50 درصد بايد خوداري شود زيرا ممكن است كه پوسته پوسته شدن توليدات بوجود آيد.

نيتريده كردن :
سختي سطح را مي تواند بوسيله نيتريده كردن فولادهاي ماريجينگ در آمونياك بدست آيد . سطح سختي معادل 65 تا70 راكول سي به عمق 15/0 ميليمتر بعد از نيتريده كردن به مدت 24 الي 48 ساعت در دماي 455 درجه سانتيگراد ميتواند بدست آيد. نيترده كردن در اين دما مي تواند همزمان با پيرسختي اتفاق بيافتد . حمام نمك نيتريده كردن براي 90 دقيقه در دماي 540 درجه سانتيگراد بخوبي مي تواند اين عمل را شكل بدهد اگر چه براي پرهيز از فوق پير سازي شدن بيش از حد اين عمل بايد بخوبي كنترل شود. استحكام خستگي ومقاومت به سايش فولادهاي ماريجينگ بوسيله نيتريده كردن بهبود پيدا مي كنند.

پخت :
عملياتي است براي حذف هيدروژن كه در دماي پايين بين150 تا 200 درجه سانتيگراد قرارميگيرد. تردي هيدروژن ممكن است در فولادهاي ماريجينگ اتفاق بيافتد وقتي كه در معرض كارهاي الكترومكانيكي مثل آبكاري قرار ميگيرد. حذف هيدروژن كار مشكلي است بايد در يك سيكل عمليات حرارتي (پخت) بين 3تا 10 ساعت قرار بگيرد.
سند بلاست موثرترين روش براي حذف اكسيد ناشي عمليات حرارتي است . فولادهاي ماريجينگ را ميتوان بوسيله مواد شيميائي تميز كننده مثل اسيد شوئي در محلول اسيد سولفوريك يا محلول اسيد كلريدريك و اسيدنيتريك واسيد هيدروفلوريك . اگر چه بايد مراقب بود كه بيش از حد اسيد شوئي نشود

رفتار مغناطيسي مواد عمدتاً به ساختار الكتروني آنها بستگي خواهد داشت, كه مي توانند دو قطبيهاي مغناطيسي را ارائه دهند. تأثيرات متقابل بين اين دو قطبيها نوع رفتار مغناطيسي را مشخص مي كند.

دو قطبيها- و گشتاورهاي مغناطيسي

رفتار مغناطيسي موارد ناشي از حركت الكترونهاست .هر الكترون در اتم دو گشتاور مغناطيسي دارد. يك گشتاور مغناطيسي از چرخش (اسپين) الكترون حول محور خود و ديگري ازحركت اوربيتالي الكترون حول هسته اتم ايجاد مي شود. درشكل زير هر چرخش الكترون حول محور خودش به عنوان يك دو قطبي مغناطيسي عمل كرده و داراي گشتاور دو قطبي است كه مغناطيس بر ناميده مي شود.

آرايش الكتروني هر سطح انرژي معين مي تواند حداكثر شامل دو الكترون (يك جفت الكترون ) با چرخش (اسپين) مخالف باشد. بنابراين ازآنجا كه گشتاورهاي مغناطيسي هر جفت الكترون درهر سطح انرژي برابر و خلاف جهت يكديگر بوده ودر اغلب موارد آرايش الكترونها در اتمها به صورت جفت هستند. لذا دراين عناصر رفتار مغناطيسي مشاهده نمي شود.

تذكر:

براساس اين استدلال, انتظار مي رود كه هر اتم از عنصر با عدد اتمي فرد يك گشتاور مغناطيسي ناشي از الكترون منفرد داشته باشد, اما اين حالت هميشه برقرار نيست, در اغلب اين گونه عناصر تك الكترون مدار خارجي يك الكترون ظرفيت بوده و به دليل تأثير متقابل الكترونهاي ظرفيت هر اتم به طور متوسط گشتاورهاي مغناطيسي يكديگر را خنثي كرده و ماده در كل , رفتار مغناطيسي نخواهد داشت. اما عناصر معيني, مانند فلزات واسط, داراي سطح انرژي داخلي هستند كهبه طور كامل با جفت الكترون پر نشده است. ساختار الكتروني عناصر اسكانديم (Sc) تا مس(Cu) كه در جدول پايين نشان داده شده است. از اين نوع است.

به استثناي كرم و مس, كه در آنها الكترونهاي ظرفيت در سطح 4s با جفت الكترون پر شده است. تك الكترونها در كرم و مس درنتيجه تأثيرات متقابل باديگر اتمها, اثر خود را از دست مي دهند بنابراين اوربيتالهاي 3d درمس به طور كامل پر است و مس رفتار مغناطيسي از خود نشان نمي دهد. وجود تك الكترونها در لايه هاي الكتروني داخلي مي تواند گشتاورهاي دو قطبي مثبت كوچكي داشته باشد. مانند الكترونهاي اوربيتالهاي 3d در Fe , Co و Ni .

رفتار ديا مغناطيسي در مواد

با تاثير ميدان مغناطيسي خارجي در اتمهاي ماده اي كه در اين ميدان قرار مي گيرد. تعادل الكترونهاي آنها كمي برهم مي خورد و دو قطبيهاي مغناطيسي كوچكي در داخل اتمها ايجاد مي شود. اين دو قطبيها با ميدان مغناطيسي خارجي مخالفت مي كنند. اين كنش يك اثر مغناطيسي منفي ايجاد مي كند كه رفتار  ديا مغناطيسي ناميده مي شود. نتيجه رفتار ديا مغناطيسي يك ضريب حساسيت مغناطيسي منفي بسيار كوچك است. رفتار ديا مغناطيسي در بسياري از مواد مانند كادميم, مس, نقره, قلع و روي دردماي معمولي محيط ايجاد مي شود.

رفتار پارامغناطيسي درمواد

بعضي از عناصر واسط و عناصر قليايي خاكي , شامل لايه هاي داخلي با الكترونهاي منفرد هستند.

موقعي كه اين الكترونها با ديگر الكترونهاي ظرفيت ماده به حالت تعادل در نيايند, يك گشتارو مغناطيسي در نتيجه چرخش اين الكترونها باهر اتم همراه مي شود. وقتي اين گونه مواد در اين ميدان مغناطيسي قرار گيرند. با هم رديف شدن گشتاورهاي دو قطبيهاي مغناطيسي اتمها يا مولكولها يك ضريب حساسيت مغناطيسي مثبت كوچكي به دست مي آيد اين اثر رفتار پارا مغناطيسي ناميده مي شود.

رفتار فرو مغناطيسي در فلزات

رفتار ديا مغناطيسي و پارا مغناطيسي با به كارگيري ميدان مغناطيسي خارجي ايجاد مي شود و فقط در مدت زماني كه ميدان مغناطيسي حفظ مي شود خاصيت مغناطيسي باقي مي ماند. اما رفتار فرو مغناطيسي بدون اعمال ميدان مغناطيسي خارجي در بعضي از مواد ظاهر مي شود و اهميت صنعتي زيادي دارد .

رفتار فرو مغناطيسي ناشي از وجود الكترونهاي منفرد درسطوح انرژي 3d فلزات واسط آهن, كبالت و نيكل است چنين رفتاري در فلزات قليايي خاكي كمياب بااوربيتهاي الكتروني منفرد (نيمه پر) 4f  و 5d مانند عناصر sm,Eu و Gd كه براي مواد مغناطيسي دائمي وجود دارد. در نمونه هايي از Fe, Co يا Ni باتاثير متقابل اوربيتالهاي الكتروني اتمهاي مجاور اسپين الكترونهاي خارجي پر نشده 3d درامتدادي موازي با يكديگر جهت گيري مي كنند.

اين جهت گيري اسپينهاي اوربيتالهاي با الكترون منفرد باآرايش خاص فقط در دماهاي پايي پايدار است در دماهاي بالاي به دليل ارتعاشات حرارتي و به هم خوردگي پايين پايدار است در دماهاي بالا به دليل ارتعاشات حرارتي و به هم خوردگي شبكه جهت گيري اسپينها خاصيت مغناطيسي محو مي شود. درجه حرارتي كه در آن رفتار فرو مغناطيسي كاملا ناپديد مي شود دماي كوري (Tc) ناميده مي شود براي مثال دماي كوري آهن 7690c  , نيكل 3850c و كبالت 11310c است

در پايينتر از دماي كوري جهت گيري دو قطبيهاي مغناطيسي اتمي مواد مغناطيسي در محدوده هاي كوچكي كه حوزه هاي مغناطيسي ناميده مي شود. در رديفهاي خاص و منظمي خواهد بود. اگر حوزه هاي مغناطيسي به صورت اتفاقي و بي نظم جهت گيري يافته باشند. دراين صورت رفتار مغناطيسي در كل نمونه وجود نخواهد داشت. دردماهاي بالاتر ازدماي كوري ماده پارا مغناطيسي است و ديگر به عنوان ماده فرو مغناطيسي هيچ گونه اهميتي ندارد. البته چنانچه اين ماده فرو مغناطيسي به آرامي از درجه حرارت بالاي دماي كوري سردشود. حوزه هاي مغناطيسي شكل مي گيرد و بدين ترتيب رفتار فرو مغناطيسي مجددا پديدار مي شود.

مواد فرو مغناطيسي عمدتا شامل فلزات واسط, آهن, كبالت و نيكل هستند. اما مخلوطي از اكسيد آهن با ديگر اكسيدها به نام مواد مغناطيسي سراميكي نيز وجود دارند. مواد فرو مغناطيسي سراميكي از پختن (زينتر كردن) تحت فشار, در دماي بالا , توليد مي شوند. البته خاصيت مغناطيسي اين گونه مواد مانند مواد فرو مغناطيسي فلزي نيست. عنصر MnO درشكل نمايش داده شده است. اين مواد رفتار ضد مغناطيسي يا غير مغناطيسي دارند.

رفتار فري مغناطيسي در سراميكها

در مواد سراميكي , يونهاي مختلف, گشتاورهاي مغناطيسي متفاوتي دارند دو قطبيهاي يون B در خلاف جهت ميدان صف مي كشند، اما به دليل اينكه قدرت تحمل دو قطبيها برابر نيستند، نتيجه، ظاهر شدن رفتار مغناطيسي و مغناطيس شدن ماده است.مواد فري مغناطيسي مي توانند كاربرد ميدان اعمالي را بهبود بخشند. فريتها داراي هدايت الكتريكي كمي بوده و بدين دليل براي بسياري از كاربردهاي الكترونيكي سودمندند.

چگونگي تشكيل مغناطيسي نرم و سخت

اثر حذف ميدان: تمام مواد فرو مغناطيسي درميدان مغناطيسي خارجي، مغناطيس مي شوند، اما نوع رفتار مغناطيسي بعد از حذف ميدان در آنها بسيار متفاوت است. بسياري از مواد به آساني مغناطيس مي شوند و بعد از حذف ميدان، خاصيت مغناطيسي خود را نيز به آساني از دست مي دهند. اين گونه مواد، مواد مغناطيسي نرم ناميده ميشوند. در مقابل اين مواد، موادي كه به سختي مغناطيس مي شوند و پس از حذف ميدان مغناطيسي خارجي رفتار مغناطيسي خود را هنوز درحد بسيار بالايي حفظ مي كنند، مواد مغناطيسي سخت ناميده مي شوند. مواد مغناطيسي سخت براي ساخت مغناطيسهاي دائمي به كار مي روند.

مواد مغناطيسي

فلزات مغناطيسي : آهن خالص، نيكل و كبالت معمولاً براي كاربردهاي الكتريكي به كار نمي‌روند، زيرا كه آنها الكتريكي و حلقه هيسترزيس نسبتاً بزرگي دارند كه به اتلاف بيش ازحد توان منجر مي‌شود. علاوه بر آن، آنها مغناطيسهاي دائمي ضعيفي هستند و حوزه‌ها در آنها به راحتي جهت گيري مجدد مي‌يابند و مغناطيس باقيمانده و حاصلضرب BH درمقايسه با آلياژهاي پيچيده كمتر است، در نتيجه وجود بعضي عيوب درشبكه كريستالي، تغييراتي در خواص مغناطيسي رخ مي‌دهد. نابجاييها، مرزدانه‌ها، مرزهاي بين فازهاي چند گانه و عيوب نقطه‌اي به قفل شن مرزهاي حوزه‌ها كمك مي‌كنند. دراين صورت موقعي كه ميدان مغناطيسي حذف شود، جهت‌گيري حوزه‌ها حفظ مي‌شود.

انواع مواد مغناطيسي

1-آلياژهاي آهن – نيكل

بعضي از آلياژهاي آهن- نيكل، مانند پرم آلوي (%55Fe-% 45Ni)، نفوذ پذيري بالايي دارند، كه اين خاصيت آنها را به عنوان مغناطيسهاي نرم مفيد ساخته است. به عنوان مثال مي‌توان از هد نام برد، كه اطلاعات را بر ديسكت كامپيوتر ذخيره مي‌كند يا مي‌خواند، هنگامي كه ديسكت مي‌چرخد، در زيرهد ، جريان، يك ميدان مغناطيسي درهد ايجاد مي‌كند . ميدان مغناطيسي در هد، به نوبه خود، بخشي از ديسكت را مغناطيسي مي‌كند جهت اين ميدان در هد جهت ذرات مغناطيسي موجود در ديسكت را تعيين كرده و نيتجتا اطلاعات را ذخيره مي كند. اطلاعات مي‌تواند با چرخيدن مجدد ديسكت در زير هد مجددا كسب شود. محدوده مغناطيس شده در ديسكت جرياني در هد ايجاد مي‌كند. جهت اين جريان به جهت ميدان مغناطيسي در ديسكت بستگي دارد.

2-آهن – سيليسيم

با افزودن 3 تا %5Si به آهن آلياژي به دست مي‌آيد  كه بع از فرآيند خاصي (نورد و آنيل كردن) در كاربردهاي الكتريكي ، مانند موتورها و ژنراتورها مفيد است . از رفتار مغناطيسي ناهمسانگرد ورق آهن سيليسيم دار، كه در آن دانه‌ها جهت‌دار شده‌اند، استفاده كرد.

3-مغناطيسهاي كامپوزيتي

كامپوزيت لايه‌اي از ورقهاي نازك آهن- سيليسيم‌دار با ورقهايي از ماده عايق (دي الكتريكي) توليد مي‌شود. لايه‌ها مقاومت ويژه مغناطيسهاي كامپوزيتي را افزايش مي‌دهند و آن را در فركانسهاي پايين و متوسط مناسب مي‌سازند.

فلزهاي شيشه‌اي

فلزي بي‌شكل (غير كريستالي ) اغلب آلياژهاي پيچيده Fe-B با به كارگيري سرعت سرد كردن فوق العاده بالا در حين انجماد ( فرآيند انجماد سريع) توليد مي‌شوند. شيشه‌هاي فلزي به صورت نوارهاي نازك توليد شده و با انباشتن بر روي هم به مواد بزرگتر تبديل مي شوند. رفتار اين مواد همانند مغناطيسهاي نرم با نفوذ پذيري مغناطيسي بالا خواهد بود. عدم وجود مرزدانه‌ها حركت آسان حوزه‌ها را ممكن مي‌سازد.

دو روش براي توليد مواد مغناطيسي وجود دارد:

1- تبديل فاز                   

2- متالورژي پودر

1- آلنيكو ، يكي از متداولترين آلياژهاي فلزي پيچيده ، ساختار تك فازي bcc در دماهاي بالا دارد. اما موقعي كه آلنيكو به آرامي تا زير دماي 8000c سرد شود، فاز دومي با ساختار bcc با رسوبهاي زيادي از آهن ونيكل به دست مي‌آيد. فاز دوم به اندازه‌اي ريزاست كه هر ذره رسوب يك تك حوزه است. بدين ترتيب ماده‌اي مغناطيسي با رفتار مغناطيسي مناسب توليد مي شود. غالبا رديف كردن حوزه‌ها دراين آلياژها بايد با به كارگيري يك ميدان مغناطيسي درحين سرد كردن و تبديل انجام گيرد. آلياژهاي آهن- كرم كبالت ( باحدود %11Co, %28Cr, %61Fe-) از لحاظ ساختار شبيه به آلياژهاي آلنيكو بوده واز جمله آلياژهاي دائمي هستند. اين نوع مغناطيسي بيشتر در گوشيهاي تلفن استفاده مي شوند.

-متالورژي پودر

براي گروهي از آلياژهاي فلزات قليايي خاكي نادر، شامل زاماريم- كبالت به كار مي‌رود. يك تركيب آن Co5SM تركيب بين فلزي است ، كه PH بالايي نسبت به چرخش مغناطيسي الكترونهاي منفرد در الكترونهاي 4f زاماريم دارد. اين تركيب بين فلزي ترد براي توليد پودر ريزي، كه در آن هر ذره يك حوزه باشد، خرد مي‌شود. سپس اين پودر، درحالي كه براي جهت گيري و رديف شدن حوزه‌ها در يك ميدان مغناطيسي قرار مي‌گيرد. متراكم مي‌شود. فرآيند پخت (زينترينگ) بايد با دقت تمام انجام شود. تا از رشد ذرات جلوگيري شود.

مواد سراميكي فري مغناطيسي

سراميكهاي مغناطيسي متداول فريتها هستند، كه ساختار كريستالي اشپينل دارند. هر يون فلزي در ساختار كريستالي به عنوان يك دو قطبي عمل مي كند. اگر چه گشتاورهاي دو قطبي هر نوع يون مي‌تواند با ديگري مخالف كند، ولي قدرت تحمل دو قطبيها متفاوتند.

مغناطيسهاي الكتريكي نرم موقعي به دست مي‌آيد كه يون Fe2+ توسط مخلوطهاي گوناگوني از Mn ، Zn، Ni و Cu جايگزين شود. يونهاي نيكل و منگنز گشتاورهاي مغناطيسي دارند.

كاركرد اين گونه مواد را در فركانسهاي بالا ممكن مي سازد. فريتهايي كه در كامپيوترها به كار مي‌روند، گروه ديگر مغناطيسهاي سراميكي نرم بر پايه سنگ لعل Y3Fe5O12 هستند. اين اكسيدهاي پيچيده كه مي‌توانند با آلومينيم يا كرم به جاي آهن و يا لانتانيم به جاي يتريم جايگزين شده وبهبهود يابند، رفتاري بسياري شبيه فريتها دارند. سنگ ديگر بر پايه گادولينيم و گاليم است كه مي تواند به صورت لايه‌هاي نازك توليد شود. حوزه‌هاي مغناطيسي بسيار كوچك مي‌تواند در اين لايه‌ها ايجاد شود. اين حوزه‌ها حافظه خود را در نتيجه قطع ناگهاني از دست نمي‌دهند.

مغناطيسهاي سراميكي سخت، كه به عنوان مغناطيسهاي دائمي انتخاب مي‌شوند شامل اكسيدهاي فلزي پيچيده ديگري هستند ( فريتهاي هگزاگونال ) اين فريتهاي هگزاگونال شامل pbFe12O19, BaFe12o19,SrFe12O19 هستند.

كاربردهاي الكتريكي

مواد فرو مغناطيسي نرم براي بالا بردن ميدان مغناطيسي موقعي كه جريان الكتريكي از ماده عبور مي كند, به كار مي روند كاربرد اين مواد بيشتر به عنوان هسته الكترومعناطيسها، موتورهاي الكتريكي، ترانسفورموتورها، ژنراتورها و ديگر تجيهزات الكتريكي است. ازآنجا كه در اين دستگاهها ميدان مغناطيسي متناوبي به كار مي رود، ماده هسته به طور متناوب و پيوسته داخل حلقه هيسترزيس عمل مي كند.

مواد مغناطيسي براي حافظه‌هاي كامپيوتر

مواد مغناطيسي براي ذخيره سازي اطلاعات كامپيوتر به كار مي روند. حافظه با مغناطيس كردن ماده در جهت معيني پر مي‌شود. براي مثال، اگر قطب شمال بالا باشد واحد اطلاعاتي ذخيره شده 1 است و اگر قطب شمال پايين باشد يك صفر ذخيره شده است .

فريتهاي مغناطيسي شامل منگنز، منيزيم يا كبالت مي تواند اين خواسته را برآورده سازد.

مواد مغناطيسي براي مغناطيسهاي دائمي

آلياژهاي آهن – نيكل

بعضي از آلياژهاي آهن – نيكل ، مانند پرم آلوي (%55Fe-%45Ni) نفوذ پذيري بالايي دارند، كه اين خاصيت آنها را به عنوان مغناطيسهاي نرم مفيد ساخته است. به عنوان مثال، مي‌توان از هد نام برد كه اطلاعات را بر روي ديسكت كامپيوتر ذخيره مي كند.