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.

براي هر نوع فولادي يك گستره ي دماي آستنيته كردن براي سخت كردن مشخص شده كه به دماي سخت كردن موسوم مي باشد. انتخاب اين دما به گونه اي مي باشد كه فولاد پس از كوئنچ كردن داراي ساختاري با دانه هاي ريز باشد ودر ضمن حداكثر سختي را نيز داشته باشد.زمان نگهداري در دماي آستنيته كردن نيز از اهميت زيادي برخوردار است .تاثير زمان نگهداري قطعه در دماي آستنيته كردن و دماي آستنيته كردن تاثير مشابهي در سخت كردن فولاد دارند.
زمان نگهداري در دماي آستنيته كردن بايد طوري انتخاب شود كه كاربيدها حل شوند و سختي مطلوب بدست آيد. اندازه دانه ها آستنيت درست قبل از سخت كردن فولاد بخصوص در مورد فولادهاي پر آلياژكه دماي آستنيته كردن آنها نسبتا بالا است بسيار اهميت دارد.
در فولاد هاي آلياژي عناصر كه كاربيدساز نيستند در فريت حل مي شوند و كاربيدسازها در كاربيدها متمركز مي شوند و توزيع غير يكنواخت عناصر آلياژي بين فريت و كاربيد را خواهد داشت بنابراين يكنواخت و همگن شدن عناصر آلياژي در آستنيت نياز به زمان نسبتا طولاني تر دارد و بدليل آهنگ نفوذ بيشتر كربن نسبت به عناصر آلياژي زمان آستنيته كردن فولاد هاي كربني ساده نسبت به فولادهاي آلياژي كمتر باشد.
زمان حرارت دادن قطعه مجموع  مدت زمان لازم براي رسيدن به دماي آستنيته كردن و زمان نگهداري قطعه درون كوره 
tT=th + ts
ts= زمان نگهداري
th=زمان گرم كردن
tT=زمان حرارت دادن
زمان گرم كردن به عوامل مختلفي بستگي دارد. 1- مشخصات كوره و توان حرارتي كوره 2-اتمسفر كوره 3- جنس قطعه 4 – ابعاد وشكل و ضخامت قطعه 5 – ترتيب قرار گرفتن قطعات در كوره .
براي زمان گرم كردن مي توان از فرمول زير استفاده كرد.
th=k *hmin
 براي محيط هاي گازي (فولاد ساده كربنيk=1-1.2  فولاد آلياژي k=1.4)
براي محيط  نمك مذاب(فولاد ساده كربني  k=0.5-0.6فولاد آلياژي k=0.7 )
زمان نگهداري قطعات در كوره عمدتا تجربي است و فرمول خاصي ندارد مثلا براي قطعات ضخيم با قطعات نازك متفاوت مي باشد.  
زمان نگهداري را معمولا بين زمان گرم كردن و نيمي از زمان گرم كردن در نظر مي گيريم
ts < th   0.5 th <

دسته دوم: فولادهاي مرغوب هستند كه براي عمليات حرارتي در نظر گرفته شده اند.  در اين فولادها از حرف C به عنوان مشخصه استفاده مي شود، كه بعد از حرف C درصد متوسط كربن به صورت صد برابر ارائه شده است.

جهت تمايز فولادهاي غير آلياژي و مشخص نمودن ويژگي خاصي در آنها، بعد از علامت C حروف زير با معاني معيني مي آيد:

f: فولاد سخت كاري شده شعله اي يا القايي، مثلاً Cf53

k: فولاد نجيب با مقدار پائين فسفر و گوگرد، مثلاً Ck15

m:  فولاد نجيب با محدوده معيني  از گوگرد- نه فقط حد مجاز بالا- ، مثلاً Cm35

q: فولاد كربوره و بهسازي جهت كله زني، Heading، سرد، مثلاً Cq35

گاهي اوقات بعد از عدد مشخصه مقدار كربن، حرف مشخصه زير نيز مي آيد:

W: كيفيت فولاد ابزار، مثلاً C110W

W1: فولاد ابزار با كيفيت درجه اول، مثلاً C80W1

W2: فولاد ابزار با كيفيت درجه دوم، مثلاً C80W2

به عنوان مثال:

در استاندارد آلماني از حروف زير جهت مشخص نمودن روش توليد استفاده مي شود:

B: فولاد بسمر

E: فولاد الكتريكي

M: فولاد زيمنس

R: فولاد آرام

T: فولاد توماس

U: فولاد نا آرام

گاهي اوقات بعد از تركيب شيميايي نوع عمليات انجام گرفته بر روي فولاد نيز در استاندارد DIN بيان مي شود.  به عنوان مثال اگر بر روي فولاد عمليات حرارتي هاي زير انجام شده باشد از حروف اختصاري زير استفاده مي شود:

V: براي فولاد عمليات حرارتي شده

N: براي فولاد نرماله شده

H: براي فولاد سخت شده

K: براي فولاد تغيير شكل سرد شده

پس به طور خلاصه مي توان گفت ابتدا روش توليد، سپس آناليز شيميايي و بالاخره بعد از آن نوبت به نوع عمليات حرارتي انجام گرفته مي رسد.

به عنوان مثال C35V70 فولادي است با 0.35% C كه عمليات حرارتي شده و استحكام كششي آن 700MPa مي باشد.

•  فولادهاي آلياژي:

فولادهاي آلياژي فقط بر حسب تركيب شيميايي نامگذاري مي شوند.  اين روش، مشخصه دقيق فولاد را بيان مي كند.  به علاوه اين روش، نامگذاري دقيق فولاد را در حالت بلوك خام ريخته گري را امكان پذير مي كند.  البته نمي توان به نوع فرآيند و  عمليات حرارتي كه روي آن انجام مي شود و يا خواص استحكامي آن پي برد.

نامگذاري كامل يك فولاد آلياژي به ترتيب زير است:

-         حروف شناسايي نوع ذوب ريزي

-         حروف شناسايي خواصي كه مشروط به فرآيند ذوب ريزي و عمل آوري آن است

-         عدد مشخصه كربن

-         علامت شيميايي عناصر آلياژي

-         عدد مشخصه افزوده هاي آلياژي

-         رقم مشخصه محدوده هاي تضميني

-         حروف مشخصه وضعيت عمليات حرارتي

-         عدد مشخصه استحكام كششي تضميني و يا ساير خواص تعيين كننده

• عدد مشخصه كربن:

صد برابر مقدار كربن به عنوان عدد مشخصه كربن مطرح مي شود، جهت تمايز ماركهاي خيلي مشابه، درصورت نياز مقدار آن به اندازه 1 واحد كم و يا زياد نشان داده مي شود.  در فولاد هاي آلياژي به منظور خيلي كوتاه شدن، از علامت C صرفنظر مي شود.  اين علامت فقط در فولادهاي غير آلياژي قبل از عدد مشخصه C قرار مي گيرد.  عدد مشخصه C همواره اول قرار مي گيرد.

• علامت شيميايي عناصر آلياژي:

براي مشخص نمودن اجزاء آلياژي، اصولاً علائم شيميايي به كار مي رود.  اين علائم به ترتيب مقدار، بلافاصله بعد از عدد مشخص كننده كربن قرار مي گيرند،  در صورت يكسان بودن درصد، علائم به صورت الفبايي مرتب مي شوند.  بعد از اين گروه علائم، اعداد مشخص كننده درصد عناصر آلياژي به ترتيب علائم قرار مي گيرند، در حقيقت گروه اعداد در كنار هم مي آيند.

به عنوان يك قاعده مي توان گفت كه عناصر آلياژي اي براي نامگذاري انتخاب مي شوند كه براي تمايز فولاد از ساير فولادهاي مشابه لازم است.

• اعداد مشخصه افزوده هاي آلياژي و ضرايب آنها

مفهوم و هدف از استفاده از ضرايب، كوچكتر كردن اعداد مشخصه تا حد ممكن مي باشد( همچنين بدون اعشار).  بدين ترتيب هر فولاد را مي توان بسته به نوع و مقدار آلياژ آن مرتب كرد.

• فولاد هاي كم آلياژ

در اين فولادها درصد عناصر آلياژي كمتر از 5% وزني مي باشد، در اينجا استاندارد DIN به اين صورت است كه به جاي حروف C و يا St كه در فولادهاي غير آلياژي كاربرد داشت از عددي كه صد برابر مقدار متوسط كربن را به درصد مشخص مي كند استفاده مي شود، سپس از علامت عناصر آلياژي به ترتيب زياد بودن آن عنصر استفاده مي شود و همچنين ضرايب معيني براي نشان دادن درصد عناصر آلياژي انتخاب مي گردد.  به نحوي كه اين ضرائب در مقدار درصد متوسط آن عنصر آلياژي ضرب مي شود.  بدين معني كه بايستي عدد ذكر شده در نام آلياژ را بر اين ضرايب تقسيم نمود تا درصد عنصر مورد نظر در آلياژ بدست آيد.

اين ضرايب براي عناصر مختلف به صورت زير هستند:

به عنوان مثال: 15Cr3 فولاد كم آلياژي مي باشد كه مقدار متوسط كربن آن 15/0% بوده و ضمناً عنصر آلياژي آن كرم حدود 75/0% مي باشد.  فولاد E36CrNiMo4V فولادي است كه روش توليد آن با استفاده از كوره ذوب الكتريكي بوده و تحت عمليات حرارتي قرار گرفته است و همچنين درصد كربن آن 36/0% و كرم آن 1% و مقاديري نيكل و موليبدن دارد.

• فولادهاي پر آلياژ

مقدار درصد عناصر آلياژي در آنها بيش از 5% مي باشد.  در نامگذاري اين آلياژها ابتدا از حرف X استفاده مي شود و سپس درصد وزني كربن را مي آوريم و بعد از آن همانند فولادهاي كم آلياژ حرف اختصاري عناصر آلياژي را به ترتيب از زياد تا كم در فولاد مي آوريم، با اين تفاوت كه در اينجا كربن ضريب 100 و عناصر آلياژي ديگر ضريب 1 را دارند.  مانند X20CrMo13

- حذف حرف مشخصه X

اگر عدد مشخصه مقدار كربن به جهت عدم اهميت حذف شود، به منظور كوتاه شدن مشخصه فولاد از نوشتن علامت X نيز صرفنظر مي شود. مانند: NiCr20TiAl

•  سيستم نامگذاري فولادهاي ريخته گري

نامگذاري فولادهاي ريختگي، چدنها خاكستري و چدن هاي چكش خوار با علامت ريختگي G شروع مي شود، سپس بعد از علامت خط تيره (-) مشخصه فولاد ذكر مي شود. مانند: G-X7CrNiNb18 9 (C:0.07, Cr: 18, Ni: 9%, Nb)

•  علامت اختصاري فولادهاي تند بر

علامت اختصاري فولادهاي تندبر بدين ترتيب تشكيل مي شود كه بعد از علامت S
(فولادهاي تند بر (S= Schnellarbeitsstahl) اعدادي نوشته مي شود كه به ترتيب مقادير عناصر آلياژي تنگستن، موليبدن، واناديم و كبالت را بيان مي كند، مثلاً فولاد S 6-5-2-5.  اگر فولادي كبالت نداشته باشد چهارمين عدد حذف مي شود.  مثلاً فولاد

فولادهاي زنگ نزن (S.S) طبق دسته بندي موسسه آهن و فولاد امريكا (AISI) به دو گروه سري ۳۰۰-۲۰۰ و سري ۴۰۰ طبقه بندي مي شوند كه هر سري شامل چندين فولاد با رفتارهاي مختلف مي باشد.

فولادهاي زنگ نزن سري ۳۰۰-۲۰۰ آستنيتي (Austenitic) مي باشند كه بسيار چقرمه (tough) و نرم (ductile) بوده و نيازي به عمليات حرارتي ندارند در نتيجه اين فولادها براي جوشكاري مناسب اند و تحت شرايط عادي اتمسفري نيازي به آنيله شدن ندارند.
اين فولادها در برابر خوردگي مقاومند و معمولا غير مغناطيسي هستند و فقط از طريق كار سرد (cold work) سخت ميشوند.
محدوده كربن در اين فولادها ۰٫۰۸ تا ۰٫۲۵ درصد، ميزان كروم ۱۶ تا ۲۶ درصد و ميزان نيكل ۶ تا ۲۲ درصد است.
آنچه كه در نوع ۳۱۶ باعث تمايز آن نسبت به انواع ديگر فولاد S.S همچون ۳۰۴ شده وجود ميزان حداكثر ۳ درصد موليبدنيوم  در آن مي باشد.موليبدنيوم مقاومت خوردگي اين آلياژ كروم-نيكل را در برابر تخريب اكثر مواد و حلالهاي شيميايي صنعتي بالا برده و همچنين در برابر خوردگي حفره اي (pitting) حاصل از كلرايدها مقاومت ميكند.به همين خاطر نوع ۳۱۶ مهمترين فولادي است كه در محيطهاي دريايي استفاده مي گردد.

Type Analysis of Stainless Type 316:
دو عامل مهم در خوردگي اين نوع فولادها يكي حساس شدن (sensitization) و عامل ديگر كه باعث زنگ زدن جوشهاي آن مي شود اكسيد زدايي نكردن آن مي باشد.حال هر كدام بطور مختصر توضيح داده مي شود.
حساس سازي يا حساس شدن (sensitization):
رسوب (ته نشين شدن) كربايد در مرز دانه ها ،هنگامي كه فولادهاي زنگ نزن آستنيتي در يك بازه زماني در محدوده دماي بين  425 تا ۸۷۰ درجه سانتيگراد(۸۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه فارنهايت) حرارت داده مي شوند(بخصوص در جوشكاري) را حساس شدن مي گويند.
مدت زماني كه فولاد در اين دما قرار ميگيرد مقدار كربايد رسوب شده را تعيين ميكند.وقتي كروميوم كربايد در مرز دانه اي رسوب ميكند نواحي كناري فورا از كروم تهي ميشود.در صورتيكه اين ته نشيني و تهي سازي نسبتا پيوسته باشد ،فولاد را نسبت به خوردگي بين دانه اي (intergranular corrosion) مستعد مي سازد.همچنين حساس شدن مقاومت فولاد را در برابر انواع ديگر خوردگي همچون خوردگي حفره اي (pitting) ،خوردگي شكافي (crevice corrosion) و ترك خوردگي تنشي(SCC) كاهش ميدهد.
روش جلوگيري از sensitization
با استفاده از منحني هاي حساس سازي دما-زمان ميتوان از حساس شدن جلوگيري نمود و تاثير ميزان كربن را روي اين پديده مشاهده نمود.در شكل پايين نمونه اي از اين منحني ها را براي فولاد ۳۰۴ را مشاهده مي تماييد.

روش ديگر جلوگيري از حساس شدن استفاده از فولادهاي پايدار( stabilized steels) همچون ۳۲۱ و ۳۴۷ مي باشد.اينگونه فولادهاي زنگ نزن محتوي تيتانيوم (titanium) و يا نيوبيوم(niobium) بوده كه ميل به تركيب با كربن دارند و به آساني كربايد تشكيل ميدهند،اين موضوع باعث ميشود حتي وقتي در طولاني مدت در معرض دماي sensitization قرار بگيرد كروم در حلال باقي بماند