فولاد تریپ چیست و خواص و کاربردهای آن

فولاد تریپ (فولاد پلاستیکی ناشی از دگرگونی) چیست؟

فولاد تریپ , فولاد پلاستیکی ناشی از تغییر شکل بخشی از خانواده فولاد پیشرفته AHSS است.

ریز ساختارهای فولاد TRIP شامل حداقل پنج درصد از آستنیت باقی مانده است که در یک ماتریس فریت اولیه تعبیه شده است. ریز ساختار همچنین شامل فازهای سخت مانند بینیت و مارتنزیت در مقادیر مختلف است. (جهت مطالعه بیشتر به فولاد سمانتاسیون مراجعه نمایید)

فولاد TRIP به دلیل محتوای کربن بالاتر نسبت به سایر اعضای خانواده AHSS مانند فولادهای دو فاز قابل توجه هستند. آنها معمولا به استفاده از یک نگهدارنده هم دما در دمای متوسط نیاز دارند که مقداری بینیت تولید می کند. سیلیکون و آلومینیوم به منظور تسریع فرایند تشکیل فریت و بینیت و همچنین جلوگیری از تجمع کاربید در ناحیه بینیت ماده اضافه می شوند.

محتوای سیلیکون و آلومینیوم و کربن بیشتر فولاد TRIP باعث می شود که بخش بزرگی از آستنیت باقی مانده در ریزساختارنهایی مواد ایجاد شود. محتوای کربن افزایش یافته همچنین فاز آستنیت باقی مانده را در زیر دمای معمول محیط تثبیت می کند.

(جهت خرید و بررسی به قیمت ورق مراجعه نمایید)

تغییر محتوای کربن به کنترل سطح کرنش که در آن آستنیت شروع به تبدیل شدن به مارتنزیت می کند کمک می کند. در سطوح کم کربن, تبدیل آستنیت باقی مانده تقریبا بلافاصله پس از تغییر شکل آغاز می شود. که سپس شکل پذیری و سرعت سخت شدن کار را در طول فرآیند مهر زنی بهبود می بخشد. (جهت مطالعه بیشتر به فولاد سبز مراجعه نمایید)

در محتوای کربن بالاتر تبدیل در سطوح کرنش فراتر از سطوح مورد استفاده در فرآیند شکل دهی رخ می دهد. آستنیت حفظ شده پس از مرحله نهایی فرآیند شکل گیری در این سطوح کربن بالاتر باقی می ماند. تبدیل به مارتنزیت تنها در طی تغییر شکل بعدی رخ می دهد. در مورد خودروها یک مثال می تواند یک حادثه تصادف باشد.

خواص فولاد تریپ

فولاد تریپ را می توان به صورت نورد گرم, نورد سرد یا گالوانیزه گرم با دامنه مقاومت از MPa500 تا MPa800‌ تولید کرد.

فولاد تریپ به دلیل میزان سختی کاری بالا که توسط فازهای دوم سخت که در فریت نرم در هنگام تغییر شکل پراکنده می شوند. بسیار مورد توجه قرار می گیرند. علیرغم این واقعیت که میزان سختی کاری اولیه مواد کمتر, از مثلا فولادهای دو فاز است. فولادهای تریپ سرعت سخت شدن خود را در سطوح کرنش بسیار بالاتری حفظ می کنند. جایی که سرعت سخت شدن کار فولاد DP بدتر می شود.

به عنوان یک نتیجه از نرخ سخت کاری بالا,‌ فولادهای تریپ همچنین دارای خواص کششی قابل توجهی هستند.

(جهت مطالعه بیشتر به بزرگترین تولیدکنندگان فولاد جهان مراجعه نمایید)

ظرفیت سخت شدن کرنش بالا و استحکام مکانیکی این فولادها را به یک کاندید عالی برای قطعات خودرویی تبدیل می کند که به ظرفیت جذب انرژی بالایی نیاز دارند. فولادهای تریپ همچنین پس از تغییر شکل سخت شدن پخت قوی دارند. که حتی عملکرد تصادف آنها را بیشتر بهبود می بخشد.

• سخت شدن کار – در مقایسه با سایر فولادهای پیشرفته با استحکام بالا, فولاد تریپ نرخ سخت کاری بالاتری را در سطوح بالاتر را در سطوح بالاتر کرنش نشان می دهند و حفظ می کنند.
• شکل پذیری – به عنوان یک محصول جانبی از نرخ سخت کاری بالا,‌ این فولادها دارای خواص کششی قابل توجهی هستند و می توانند در فرایندهای مهرزنی به روشی نسبتا پایدار قرار گیرند.
• سخت شدن پخت – فولاد تریپ ظرفیت سخت شدن پخت بسیار بالایی دارند و با انجام این کار می توانند استحکام تسلیم خود را نزدیک به ۷۰ مگاپاسکال افزایش دهند.
• ظرفیت کاهش جرم محصول – با توجه به ویژگی های فوق, این فولادها کاندیدهای خوبی برای کاهش وزن و تکنیک های کاهش وزن هستند. (جهت مطالعه بیشتر به فولاد چیست مراجعه نمایید)

کاربرد فولادها در خودروها

فولاد تریپ برای قطعات خودرویی که به سختی کاری بالا در هنگام تغییر شکل تصادف و مقادیر زیادی جذب انرژی نیاز دارند بسیار عالی هستند. (جهت مطالعه بیشتر به فولادهای آلیاژی مراجعه نمایید)

آنها همچنین برای ایجاد قطعات پیچیده و سخت به خوبی مناسب هستند. که نتیجه شکل پذیری بالا و ویژگی های سخت کاری آنها است. بنابراین آنها برای تقویت و قطعات ساختاری پیچیده مفید هستند.

درجات تولید فعلی فولاد تریپ و نمونه کاربردهای خودرو :

1. ریل قاب تریپ ۳۵۰/۶۰۰ : آرماتورهای ریلي
2. ریل جانبی تریپ ۴۰۰ / ۷۰۰ : جعبه تصادف
3. ریل سقف تریپ ۴۵۰ / ۷۰۰ : داش پانل
4. ریل سقف تریپ ۶۰۰ / ۹۸۰ :‌ رویه ستون, پایه موتور
5. ریل جلو و عقب تریپ ۷۵۰ / ۹۸۰ : چارچوب صندلی

فولاد تریپ در دمای ۷۷۵ درجه سانتیگراد به مدت ۵ دقیقه آنیل شده و سپس در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۴۰ ثانیه برای تثبیت آستینت نگهداری می شود. به مارتنزیت در هنگام اعمال تنش (میکروگراف ۷۴۰ )

کاربرد فولاد تریپ

در حال حاضر فولاد تریپ به طور گسترده ای در صنعت خودروسازی استفاده می شود. به منظور کاهش وزن خودرو,‌ کاهش مصرف سوخت و کاهش آلودگی محیط زیست. کاهش ضخامت صفحه خودرو بدون به خطر انداختن عملکرد ایمنی ضروری است. فولاد تریپ راه حل خوبی برای روند تقویت بالای صفحه خودرو است. در عین حال فولاد تریپ همچنین دارای ظرفیت جذب انرژی قوی است و می تواند در برابر تغییر شکل پلاستیک در هنگام ضربه مقاومت کند. که به قابل توجهی سطح ایمنی خودروها را بهبود می بخشد. (جهت مطالعه بیشتر به تولید قطعات فولادی مراجعه نمایید)

علاوه بر این فولاد تریپ همچنین می تواند در پیچ معدن زغال سنگ,‌ مهندسی عمران,‌ خطوط لوله کشتی های برودتی استفاده شود. پیچ در جاده زغال سنگ به مواد بدنه میله نیاز دارد که دارای استحکام بالا و ظرفیت باربری بالا برای کنترل تغییر شکل توده سنگ اطراف جاده باشد.

در عین حال به درجه خاصی از پلاستیسیته نیز نیاز دارد تا اجازه دهد سنگ اطراف فشرده شود و تنش را دوباره توزیع کند. یعنی با تغییر شکل سنگ اطراف سازگار شود. به خصوص در شرایط نرم,‌ شکسته و گسترده سنگ اطراف و استخراج معادن,‌ سنگ اطراف جاده دارای استحکام کم و تغییر شکل زیاد است. پلاستیسیته بدنه پیچ اهمیت بیشتری دارد. (جهت خرید و بررسی به قیمت تیرآهن مراجعه نمایید)

مزایای فولاد تریپ

1. استحکام و انعطاف پذیری بالا, یعنی محصول پلاستیکی قوی (Rm*A)‌ محصول پلاستیکی محکم فولاد تریپ عموما بیشتر از %*20000MPa‌ است.
2. شاخص سختی کاری n‌ مقدار فولاد تریپ بالا است با میانگین بیش از ۰.۲
3. ناهمسانگردی صفحه نسبتا کم است و گوش ها در سوراخ کردن عمق بسیار کوچک هستند.
4. دلیل دیگری که از فولاد تریپ در اتومبیل استفاده می شود این است که دارای سختی کاری زیاد و اثر سخت شدن پخت قابل توجهی است.  (جهت خرید و بررسی به قیمت پروفیل مراجعه نمایید)
5. نسبت کمانش فولاد تریپ حدود ۰.۸ – ۰.۶ است که پردازش آن را آسان می کند.
6. ارتفاع حد شکل گیری بالا و خواص کششی به ویژه برای قطعات برآمده مناسب است.
7. جذب انرژی بالا در هنگام برخورد, که ایمنی را بهبود می بخشد. با افزایش نرخ کرنش,‌ سرعت تبدیل از آستینت باقیمانده به مارتنزیت افزایش می یابد که ثابت می کند فولاد تریپ برای قطعات خودروی ضد ضربه بسیار مناسب است.
8. فولاد تریپ به دلیل شاخص سخت کاری بالا و سخت شدن چرخه ای ناشی از تنش سیکلی دارای استحکام خستگی بالایی است.

ترکیب شیمیایی فولاد تریپ

در حال حاضر فولاد کم کربن و کم آلیاژ Si-Mn تریپ که با نام فولاد تریپ سری C_Si_Mn‌ نیز شناخته می شود, تولید انبوه شده است. ترکیب شیمیایی اصلی فولاد تریپ سری C_Si_Mn‌,‌ به طور کلی عناصری مانند AI , P‌ برای بهبود استحکام اضافه می شوند.

خواص مکانیکی فولاد تریپ

فولاد TRIP‌ اغلب با فولاد TWIP‌ اشتباه گرفته می شود. بنابراین باید تفاوت بین جلوه های TRIP , TWIP‌ را بدانید. به عبارت ساده تر اثر TWIP‌ از نظر بهبود استحکام و کشیدگی قوی تر از اثر TRIP‌ است. اثر TRIP‌ به دلیل انتقال مارتنزیت از FCC‌  – آستنیت به مکعب متمرکز جامد BCC‌ است. در حالی که اثر TWIP‌ بر اساس دوقلوهای مکانیکی است که منجر به سرعت سخت شدن کار کمتر و ازدیاد طول بیشتر در هنگام شکست می شود. (جهت مطالعه بیشتر به سه تولید کننده برتر فولاد ایران را بشناسیم مراجعه نمایید)

افکت TWIP را می توان به عنوان اثر تقویتی پویا دید. زیرا صورت های دوقلو به عنوان یک نیروی قدرتمند برای جلوگیری از لغزش عمل می کنند.

جهت مطالعه بیشتر به ویکی پدیا مراجعه فرمایید.