شما اطمینان حاصل کرده اید که قطعات مطابق با مشخصات ماشینکاری شده اند. اکنون، مطمئن شوید که اقداماتی را برای محافظت از این قطعات در شرایطی که مشتریان شما انتظار دارند انجام داده اید.#basic
غیرفعال کردن یک مرحله حیاتی در به حداکثر رساندن مقاومت خوردگی اولیه قطعات و مجموعه‌های ماشین‌کاری‌شده ضدزنگ است. می‌تواند بین عملکرد رضایت‌بخش و خرابی زودرس تفاوت ایجاد کند. اگر غیرفعال‌سازی به درستی اجرا نشود، در واقع می‌تواند باعث خوردگی شود.
غیرفعال کردن یک روش پس از ساخت است که مقاومت خوردگی ذاتی آلیاژهای فولاد ضد زنگ را که قطعه کار را تولید می کنند، به حداکثر می رساند.
هیچ توافق کلی در مورد مکانیسم دقیق نحوه عملکرد غیرفعال سازی وجود ندارد. اما مسلم است که یک لایه اکسید محافظ روی سطح فولاد ضد زنگ غیرفعال شده وجود دارد. تصور می شود این فیلم نامرئی بسیار نازک است، کمتر از 0.0000001 اینچ ضخامت، حدود 1/100000 ضخامت موی انسان!
یک قطعه فولاد ضد زنگ تمیز، تازه ماشینکاری شده، صیقلی یا ترشی شده، به دلیل قرار گرفتن در معرض اکسیژن اتمسفر، به طور خودکار این لایه اکسید را به دست می آورد. در شرایط ایده آل، این لایه اکسید محافظ به طور کامل تمام سطوح قطعه را می پوشاند.
با این حال، در عمل، آلاینده هایی مانند خاک مغازه یا ذرات آهن ناشی از ابزارهای برش می توانند در حین ماشینکاری به سطح قطعات فولادی ضد زنگ منتقل شوند. اگر حذف نشوند، این اجسام خارجی می توانند اثربخشی فیلم محافظ اصلی را کاهش دهند.
در حین ماشینکاری، مقدار کمی از آهن آزاد می تواند ابزار را از بین ببرد و به سطح قطعه کار فولاد ضد زنگ منتقل شود. در برخی موارد، ممکن است یک لایه نازک زنگ روی قطعه ظاهر شود. این در واقع خوردگی فولاد توسط ابزار است، نه فلز پایه. گاهی اوقات، شکاف ذرات فولادی تعبیه شده می تواند باعث خوردگی خود قطعات ابزار برش یا خوردگی قطعات آنها شود.
به همین ترتیب، ذرات کوچک خاک آهنی مغازه ممکن است به سطح قطعه بچسبد. اگرچه فلز ممکن است در حالت ماشینکاری شده براق به نظر برسد، پس از قرار گرفتن در معرض هوا، ذرات نامرئی آهن آزاد می توانند باعث زنگ زدگی سطح شوند.
سولفیدهای در معرض نور نیز می توانند مشکل ساز باشند. آنها از افزودن گوگرد به فولاد ضد زنگ برای بهبود قابلیت ماشینکاری به وجود می آیند. سولفیدها توانایی آلیاژ را برای تشکیل تراشه در حین ماشینکاری افزایش می دهند، که می تواند به طور کامل از ابزار برش جدا شود. سولفیدها می توانند نقطه شروعی برای خوردگی سطحی محصولات مانوف باشند، مگر اینکه قطعات به درستی غیرفعال شوند.
در هر دو مورد، غیرفعال سازی برای به حداکثر رساندن مقاومت خوردگی طبیعی فولاد ضد زنگ مورد نیاز است. این آلاینده های سطحی مانند ذرات خاک آهنی مغازه و ذرات آهن در ابزارهای برش را که می توانند زنگ زدگی ایجاد کنند یا به نقطه شروع خوردگی تبدیل شوند، از بین می برد.
یک روش دو مرحله ای بهترین مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند: 1. تمیز کردن، یک روش اساسی اما گاهی نادیده گرفته می شود.2. حمام اسید یا درمان غیر فعال.
تمیز کردن همیشه باید در اولویت باشد. سطوح باید کاملاً از گریس، مایع خنک‌کننده یا سایر زباله‌های مغازه تمیز شوند تا مقاومت بهینه در برابر خوردگی داشته باشند. زباله‌های ماشین‌کاری یا سایر کثیفی‌های کارگاه را می‌توان به دقت از روی قطعه پاک کرد. چربی‌گیرها یا پاک‌کننده‌های تجاری را می‌توان برای حذف روغن‌های فرآیندی یا خنک‌کننده‌ها استفاده کرد. از جمله روش‌هایی که ممکن است برای حذف مواد خنک‌کننده خارجی استفاده شود.
گاهی اوقات یک اپراتور ماشین ممکن است تمیز کردن اولیه را نادیده بگیرد و به اشتباه فکر کند که تمیز کردن و غیرفعال کردن به طور همزمان با فرو بردن یک قسمت پر از چربی در حمام اسیدی اتفاق می‌افتد. این اتفاق نمی‌افتد. برعکس، گریس آلوده با اسید واکنش نشان می‌دهد و حباب‌های هوا را تشکیل می‌دهد. این حباب‌ها روی سطح قطعه کار جمع می‌شوند و در عبور قطعه کار اختلال ایجاد می‌کنند.
بدتر از آن، آلودگی محلول‌های غیرفعال‌سازی، که گاهی حاوی غلظت‌های بالایی از کلرید هستند، می‌تواند باعث «چشمک زدن» شود.
قطعات ساخته شده از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی [مغناطیسی، نسبتاً مقاوم در برابر خوردگی، استحکام تسلیم تا حدود 280 ksi (1930 مگاپاسکال)] در دماهای بالا سخت شده و سپس برای اطمینان از سختی و خواص مکانیکی مورد نظر، حرارت داده می‌شوند. در دماهای پایین تر، و سپس به پایان رسید.
در این حالت، قبل از عملیات حرارتی، قطعه باید با چربی‌زدا یا پاک‌کننده کاملاً تمیز شود تا هر گونه اثری از مایع برش از بین برود. در غیر این صورت، مایع برش باقی‌مانده روی قطعه می‌تواند باعث اکسیداسیون بیش از حد شود. این شرایط می‌تواند باعث فرورفتگی قطعات کم‌اندازه پس از جدا شدن رسوب با روش‌های اسیدی یا ساینده شود. اگر مایع برش به عنوان یک سطح سخت در اتمسفر خزدار یا محافظ پوسته‌ای اجازه داده می‌شود روی آن باقی بماند. ممکن است رخ دهد و در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی از بین برود.
پس از تمیز کردن کامل، قطعات فولادی ضد زنگ را می توان در یک حمام اسید غیرفعال غوطه ور کرد. می توان از هر یک از سه روش استفاده کرد - غیرفعال کردن اسید نیتریک، اسید نیتریک با غیرفعال کردن دی کرومات سدیم و غیرفعال کردن اسید سیتریک. اینکه کدام روش به درجه فولاد ضد زنگ و معیارهای پذیرش مشخص شده بستگی دارد.
گریدهای کروم نیکل مقاوم در برابر خوردگی بیشتر را می توان در حمام اسید نیتریک 20% (v/v) غیرفعال کرد (شکل 1). همانطور که در جدول نشان داده شده است، فولاد ضد زنگ با مقاومت کمتری را می توان با افزودن دی کرومات سدیم به حمام اسید نیتریک غیرفعال کرد و باعث می شود که محلول اکسید کننده تر شود و قادر به تشکیل یک لایه غیرفعال اسیدی بر روی سطح فلز سدیم شود. غلظت اسید نیتریک به 50 درصد حجمی می رسد. هم افزودن دی کرومات سدیم و هم غلظت بیشتر اسید نیتریک احتمال فلاش ناخواسته را کاهش می دهد.
روش غیرفعال کردن فولادهای زنگ نزن ماشینکاری آزاد (همچنین در شکل 1 نشان داده شده است) تا حدودی با گریدهای فولاد زنگ نزن ماشینکاری غیرآزاد متفاوت است. این به این دلیل است که در حین غیرفعال کردن در یک حمام اسید نیتریک معمولی، برخی یا همه سولفیدهای دارای گرید قابل ماشینکاری حاوی گوگرد حذف می شوند و باعث ایجاد میکروسکوپی در سطح دیسکون می شود.
حتی یک شستشوی عمومی با آب می‌تواند پس از غیرفعال‌سازی، اسید باقی‌مانده را در این ناپیوستگی‌ها باقی بگذارد. سپس این اسید به سطح قطعه حمله می‌کند مگر اینکه خنثی یا حذف شود.
کارپنتر برای غیرفعال کردن موثر فولاد ضد زنگ با ماشینکاری آسان، فرآیند AAA (اسید قلیایی- قلیایی) را توسعه داده است که اسید باقیمانده را خنثی می کند.
پس از چربی زدایی، قطعات را به مدت 30 دقیقه در محلول هیدروکسید سدیم 5 درصد در دمای 160 درجه فارنهایت تا 180 درجه فارنهایت (71 درجه سانتیگراد تا 82 درجه سانتیگراد) خیس کنید. سپس قطعات را کاملاً در آب بشویید. سپس قطعه را به مدت 30 دقیقه در محلول 20 درصد (v/v) (v/v) (v/v) (v/v) (v/v) با محلول اسید نیتریک 21 گرم در لیتر غوطه ور کنید. F تا 140 درجه فارنهایت (49 درجه سانتیگراد) تا 60 درجه سانتیگراد.پس از خارج کردن قسمت از حمام، آن را با آب بشویید و سپس به مدت 30 دقیقه دیگر در محلول هیدروکسید سدیم غوطه ور کنید. قسمت را دوباره با آب بشویید و خشک کنید، روش AAA کامل می شود.
غیرفعال‌سازی اسید سیتریک به طور فزاینده‌ای در میان تولیدکنندگانی که مایلند از استفاده از اسیدهای معدنی یا محلول‌های حاوی دی کرومات سدیم خودداری کنند، و همچنین مسائل مربوط به دفع و نگرانی‌های ایمنی بیشتر مرتبط با استفاده از آن‌ها، محبوبیت زیادی پیدا می‌کند. اسید سیتریک از هر نظر دوست‌دار محیط‌زیست در نظر گرفته می‌شود.
در حالی که غیرفعال‌سازی اسید سیتریک مزایای زیست‌محیطی جذابی را ارائه می‌دهد، مغازه‌هایی که در غیرفعال‌سازی اسید معدنی موفق بوده‌اند و هیچ نگرانی ایمنی ندارند، ممکن است بخواهند در مسیر خود باقی بمانند. اگر این کاربران یک فروشگاه تمیز، تجهیزات به‌خوبی نگهداری و تمیز، مایع خنک‌کننده عاری از رسوب مغازه آهنی، و فرآیندی که نتایج خوبی ایجاد می‌کند، ممکن است نیاز واقعی به تغییرات نداشته باشند.
غیرفعال کردن در حمام اسید سیتریک برای طیف وسیعی از فولادهای زنگ نزن، از جمله چندین گرید جداگانه فولاد ضد زنگ، مفید است، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. برای راحتی، روش سنتی غیرفعال سازی اسید نیتریک در شکل 1 گنجانده شده است. توجه داشته باشید که فرمولاسیون های اسید نیتریک قدیمی بر حسب درصد حجمی بیان می شوند، در حالی که زمانی که غلظت اسید سیتریک جدیدتر با توجه به غلظت های اسید سیتریک بسیار مهم نیست، زمانی که غلظت اسید سیتریک بیان می شود، اهمیتی ندارد. متعادل کردن زمان خیساندن، دمای حمام و غلظت برای جلوگیری از "چشمک زدن" که قبلا توضیح داده شد بسیار مهم است.
عملیات غیرفعال سازی بر اساس محتوای کروم و ویژگی های ماشین کاری هر درجه متفاوت است. توجه داشته باشید که ستون هایی که به فرآیند 1 یا فرآیند 2 ارجاع می دهند. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، فرآیند 1 شامل مراحل کمتری نسبت به فرآیند 2 است.
آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داده‌اند که فرآیند غیرفعال‌سازی اسید سیتریک بیشتر از فرآیند اسید نیتریک مستعد "چشمک زدن" است. عوامل موثر در این حمله عبارتند از دمای بیش از حد حمام، زمان خیساندن بیش از حد طولانی، و آلودگی حمام.
انتخاب نهایی روش غیرفعال سازی به معیارهای پذیرش تحمیل شده توسط مشتری بستگی دارد. برای جزئیات به ASTM A967 مراجعه کنید. می توان به آن در www.astm.org دسترسی داشت.
آزمایش‌ها اغلب برای ارزیابی سطح قطعات غیرفعال شده انجام می‌شوند. سؤالی که باید پاسخ داد این است: "آیا غیرفعال کردن آهن آزاد را حذف می‌کند و مقاومت خوردگی گریدهای برش آزاد را بهینه می‌کند؟"
مهم است که روش آزمون با نمره مورد ارزیابی مطابقت داشته باشد. آزمون‌هایی که خیلی سخت‌گیرانه هستند، در مواد کاملاً خوب شکست می‌خورند، در حالی که آزمون‌هایی که خیلی شل هستند، بخش‌های رضایت‌بخشی را پشت سر نمی‌گذارند.
فولادهای زنگ نزن سخت شدن بارندگی و ماشینکاری آزاد سری 400 در کابینتی که قادر به حفظ رطوبت 100% (نمونه های مرطوب) به مدت 24 ساعت در دمای 95 درجه فارنهایت (35 درجه سانتیگراد) باشد، به بهترین وجه ارزیابی می شوند. سطح مقطع اغلب بحرانی ترین سطح است، به خصوص برای گریدهای برش آزاد. یکی از دلایل این امر این است که سطح دستگاه در جهت طولانی است.
سطوح بحرانی باید به سمت بالا قرار گیرند، اما در 15 تا 20 درجه از عمودی قرار گیرند تا امکان از دست دادن رطوبت فراهم شود.
نمرات فولاد ضد زنگ آستنیتی را می توان با آزمایش رطوبت نیز ارزیابی کرد. هنگام آزمایش، قطرات آب باید روی سطح نمونه وجود داشته باشد که نشان دهنده وجود هرگونه زنگ زدگی آهن آزاد است.
روش‌های غیرفعال‌سازی فولادهای زنگ نزن برش آزاد و غیرآزاد که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند در محلول‌های اسید نیتریک یا سیتریک به فرآیندهای مختلفی نیاز دارند. شکل 3 زیر جزئیاتی را در مورد انتخاب فرآیند ارائه می‌کند.
(الف) pH را با هیدروکسید سدیم تنظیم کنید. (ب) به شکل 3 مراجعه کنید (ج) Na2Cr2O7 نشان دهنده 3 اونس/گالن (22 گرم در لیتر) دی کرومات سدیم در اسید نیتریک 20 درصد است. یک جایگزین برای این مخلوط 50 درصد اسید نیتریک بدون دی کرومات سدیم است.
یک روش سریع‌تر استفاده از محلول در ASTM A380 است، «تمرین استاندارد برای تمیز کردن، رسوب‌زدایی، و غیرفعال‌سازی قطعات، تجهیزات و سیستم‌های فولادی ضد زنگ.» این آزمایش شامل پاک کردن قطعه با محلول سولفات مس/اسید سولفوریک، مرطوب نگه داشتن آن به مدت 6 دقیقه و مشاهده قطعه‌ای جایگزین در محلول مس است. اگر آهن حل شود، آبکاری مس رخ می دهد. این آزمایش نباید روی سطوح قطعات فرآوری مواد غذایی استفاده شود. همچنین، نباید از آن برای فولادهای مارتنزیتی سری 400 یا فریتی کم کروم استفاده شود زیرا ممکن است نتایج مثبت کاذب رخ دهد.
از نظر تاریخی، آزمایش پاشش نمک 5 درصد در دمای 95 درجه فارنهایت (35 درجه سانتیگراد) نیز برای ارزیابی نمونه‌های غیرفعال شده استفاده شده است.
از استفاده بیش از حد کلریدها، که می‌تواند باعث حملات مضر فلاش شود، خودداری کنید. در صورت امکان، فقط از آب با کیفیت بالا با کمتر از 50 قسمت در میلیون (ppm) کلرید استفاده کنید. آب لوله‌کشی معمولاً کافی است و در برخی موارد می‌تواند تا چند صد ppm کلرید را تحمل کند.
تعویض مرتب حمام برای جلوگیری از از دست دادن پتانسیل غیرفعال شدن که می تواند منجر به فلاش و قطعات آسیب دیده شود، بسیار مهم است. حمام باید در دمای مناسب نگهداری شود، زیرا دمای هوا ممکن است باعث خوردگی موضعی شود.
حفظ یک برنامه تغییر محلول بسیار خاص در طول دوره های تولید بالا برای به حداقل رساندن پتانسیل آلودگی مهم است. نمونه کنترلی برای آزمایش اثربخشی حمام استفاده شد. اگر نمونه مورد حمله قرار گرفت، زمان تعویض حمام فرا رسیده است.
لطفاً مشخص کنید که ماشین‌های خاصی فقط فولاد ضد زنگ می‌سازند.از همان خنک کننده ترجیحی برای برش فولاد ضد زنگ، به استثنای تمام فلزات دیگر استفاده کنید.
قطعات قفسه DO به طور جداگانه پردازش می شوند تا از تماس فلز با فلز جلوگیری شود. این امر به ویژه برای ماشینکاری آزاد فولاد ضد زنگ مهم است، زیرا محلول های غیرفعال و فلاشینگ با جریان آزاد برای پخش محصولات خوردگی در سولفیدها و جلوگیری از تشکیل محفظه های اسید مورد نیاز است.
قطعات فولاد ضد زنگ کربوریزه یا نیترید شده را غیرفعال نکنید. مقاومت در برابر خوردگی قطعاتی که به این ترتیب درمان شده اند ممکن است تا حدی کاهش یابد که در حمام غیرفعال به آنها حمله شود.
از ابزار آهنی در محیط کارگاهی که تمیز نیست استفاده نکنید. با استفاده از ابزار کاربید یا سرامیک می توان از سنگ ریزه فولادی جلوگیری کرد.
فراموش نکنید که اگر قطعه به درستی عملیات حرارتی نشود، ممکن است در حمام غیرفعال خوردگی رخ دهد. نمرات مارتنزیتی با کربن بالا و کروم بالا باید برای مقاومت در برابر خوردگی سخت شوند.
غیرفعال سازی معمولاً پس از تلطیف بعدی با استفاده از دماهایی که مقاومت در برابر خوردگی را حفظ می کنند انجام می شود.
غلظت اسید نیتریک در حمام غیرفعال سازی را نادیده نگیرید. بررسی های دوره ای باید با استفاده از روش تیتراسیون ساده ارائه شده توسط کارپنتر انجام شود. بیش از یک فولاد ضد زنگ را در یک زمان غیرفعال نکنید. این از سردرگمی پرهزینه جلوگیری می کند و از واکنش های گالوانیکی جلوگیری می کند.
درباره نویسندگان: Terry A. DeBold یک متخصص تحقیق و توسعه آلیاژ فولاد ضد زنگ و جیمز دبلیو مارتین یک متالورژیست میله در Carpenter Technology Corp. (Reading, PA) است.
در دنیایی که مشخصات پرداخت سطح سخت‌گیرانه‌تر می‌شود، اندازه‌گیری‌های ساده «زبری» هنوز مفید هستند. بیایید نگاهی بیندازیم که چرا اندازه‌گیری سطح مهم است و چگونه می‌توان آن را در طبقه مغازه با سنج‌های قابل حمل پیچیده بررسی کرد.
آیا مطمئن هستید که بهترین درج برای این عملیات چرخش را دارید؟ تراشه را بررسی کنید، به خصوص اگر بدون مراقبت باقی بماند. ویژگی های تراشه می تواند چیزهای زیادی به شما بگوید.