مخطط كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ: الدليل الشامل
هل سبق لك أن واجهت صعوبة في حساب الوزن الدقيق للفولاذ المقاوم للصدأ لمشروع ما؟ إن فهم الكثافات المتفاوتة لدرجات الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة أمر بالغ الأهمية. تقدم هذه المقالة معلومات...
هل تساءلت يومًا عن الاختلافات بين مختلف درجات الفولاذ المقاوم للصدأ؟ في منشور المدونة هذا، سوف نغوص في عالم الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و304L و316 و316L. سيقوم مهندسنا الميكانيكي الخبير بتفصيل خصائصها وتركيباتها وتطبيقاتها الفريدة، مما يساعدك على اختيار الدرجة المثالية لمشروعك. استعد لتوسيع معرفتك واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن هذه المواد الأساسية.
الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن سبيكة متعددة الاستخدامات تتميز بمقاومتها الاستثنائية للتآكل وتركيبها الفريد. ويتكون في المقام الأول من الحديد، مع ما لا يقل عن 10.51 تيرابايت 3 تيرابايت من الكروم وأقل من 1.21 تيرابايت 3 تيرابايت من الكربون. ويشكل الكروم طبقة أكسيد سلبي على السطح، مما يوفر جودة الفولاذ "غير القابل للصدأ" المميزة للفولاذ من خلال حمايته من المزيد من الأكسدة.
يمكن تعزيز تركيبة الفولاذ المقاوم للصدأ بإضافة عناصر سبائك مختلفة، يساهم كل منها بخصائص محددة:
في حين أن الصلب والحديد مرتبطان، إلا أنهما مادتان مختلفتان. الصلب عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون، حيث يكون الحديد هو المكون الأساسي. أما الفولاذ المقاوم للصدأ فهو نوع متخصص من الفولاذ الذي يوفر مقاومة فائقة للتآكل مقارنةً بالفولاذ الكربوني التقليدي.
تشير المصطلحات "304" و"304L" و"316L" و"316L" إلى درجات محددة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، كل منها مصمم لتطبيقات مختلفة:
ويُعد فهم هذه الدرجات أمرًا بالغ الأهمية لاختيار أنسب أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ لمتطلبات التصنيع المحددة، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل الظروف البيئية والخصائص الميكانيكية وطرق التصنيع.
الفولاذ:
سبيكة متعددة الاستخدامات تتكون في المقام الأول من الحديد، بمحتوى كربون أقل من 2% عادة، إلى جانب عناصر أخرى من السبائك. ينتج عن هذه التركيبة مادة ذات قوة وقابلية تشكيل ومتانة فائقة مقارنةً بالحديد النقي.
-GB/T 13304-91 تصنيف الفولاذ؛ ASTM A941
الحديد:
عنصر فلزي أساسي رقمه الذري 26 ورمزه Fe. يشكل أساس الصلب وسبائك الحديد الزهر.
ويتميز الحديد بخصائص مغناطيسية حديدية قوية، وليونة ممتازة، وتوصيلية حرارية عالية. وتسهم قدرته على تشكيل تراكيب بلورية مختلفة (التآصل) في درجات حرارة مختلفة في الخواص المتنوعة للصلب.
فولاذ مقاوم للصدأ:
سبيكة فولاذ مقاوم للتآكل تحتوي على 10.51 تيرابايت 3 تيرابايت كحد أدنى من الكروم، والتي تشكل طبقة واقية من أكسيد الكروم عند تعرضها للأكسجين. وتوفر هذه الطبقة السلبية مقاومة ضد الهواء والبخار والماء والوسائط الأخرى المسببة للتآكل الخفيف.
والدرجات الأكثر استخدامًا هي الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ من السلسلة 300، بما في ذلك:
توفر هذه الدرجات مزيجًا ممتازًا من مقاومة التآكل وقابلية التشكيل والخصائص الميكانيكية، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف الصناعات.
في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ، يتم إضافة سبائك مختلفة في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يؤدي إلى اختلافات في خصائصها. للتمييز بينها، يتم إعطاؤها خصائص مختلفة أرقام الصلب. يُعد الجدول التالي لعناصر السبائك مرجعًا مشتركًا لعناصر السبائك المختلفة أرقام الصلب من الفولاذ المقاوم للصدأ المزخرف.
التركيب الكيميائي (جزء الكتلة، %)
| درجة الفولاذ | C | سي | من | P | S | كر | ني |
| 304 | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.045 | ≤0.03 | 18-20 | 8-10 |
| 301 | ≤0.15 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.045 | ≤0.03 | 16-18 | 6-8 |
| 202 | ≤0.15 | ≤1.00 | 7.5-10 | ≤0.05 | ≤0.03 | 17-19 | 4-6 |
| 201 | ≤0.15 | ≤1.00 | 5.5-7.5 | ≤0.05 | ≤0.03 | 16-18 | 3.5-5.5 |
الأداء مقدمة
يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ 304 من الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع الاستخدام على نطاق واسع نوع الفولاذ الذي يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل والحرارة والقوة في درجات الحرارة المنخفضة والخصائص الميكانيكية. وهو مثالي لعمليات الختم والثني، حيث أنه لا يخضع للتصلب بالمعالجة الحرارية ويظل غير مغناطيسي. يمكن استخدامه في درجات حرارة تتراوح بين -196 درجة مئوية و800 درجة مئوية.
النطاق المطبق
يشيع استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 في السلع المنزلية مثل أدوات المائدة من الفئتين الأولى والثانية والخزائن والسباكة الداخلية وسخانات المياه والغلايات وأحواض الاستحمام. كما يُستخدم في قطع غيار السيارات، مثل ماسحات الزجاج الأمامي وكاتمات الصوت، وفي الأجهزة الطبية، ومواد البناء، والصناعات الكيميائية، والصناعات الغذائية، والزراعة، ومكونات السفن.
الأداء مقدمة
وباعتباره فولاذ منخفض الكربون، يتمتع 304L بمقاومة تآكل مماثلة للصلب 304 في حالته العامة. ومع ذلك، بعد اللحام أو تخفيف الضغط، فإنه يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل الحبيبي الحدودي. ويمكنه أيضًا الحفاظ على مقاومة جيدة للتآكل دون معالجة حرارية في درجة حرارة تتراوح بين 196 درجة مئوية و800 درجة مئوية.
النطاق المطبق
يشيع استخدام 304L في المعدات الخارجية في الصناعات الكيميائية والفحم والبترول التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل الحبيبي الحدودي، وكذلك في الأجزاء المقاومة للحرارة في مواد البناء والمكونات التي تمثل تحديًا في المعالجة الحرارية.
الأداء مقدمة
نظرًا لإضافة الموليبدينوم، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بمقاومة ممتازة للتآكل، ومقاومة للتآكل الجوي، وقوة في درجات الحرارة العالية، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الظروف القاسية. كما أن خصائص تصلب العمل ممتازة (غير مغناطيسية).
النطاق المطبق
المعدات البحرية والكيماويات والكيماويات والأصباغ والورق وحمض الأكساليك والأسمدة وغيرها من معدات الإنتاج؛ الكاميرا، وصناعة الأغذية، ومرافق المنطقة الساحلية، والحبال، وقضبان الأقراص المدمجة، والمسامير، والصواميل.
الأداء مقدمة
وباعتباره سلسلة منخفضة الكربون من الفولاذ المقاوم للصدأ 316، فإنه يتمتع بنفس خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 316، ولكنه يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل الحبيبي.
النطاق المطبق
المنتجات ذات المتطلبات الخاصة لمقاومة التآكل الحبيبي الحديدي.
يتميز الميثيل (2-3%) المخصب بالميثيل (Mo)، بمقاومة استثنائية للتنقر والتآكل، وقوة زحف ممتازة في درجات الحرارة العالية.
الخصائص والتطبيقات العملية:
| الفرق | SUS316(L) |
| الخصائص | -مقاومة ممتازة للتآكل البلوري |
| الاستخدام | -أنابيب الغلايات والهياكل البحرية |
التركيب الكيميائي: (الوحدة: wt%)
| المواصفات | C | سي | من | P | S | كر | ني | أخرى |
| SUS316 | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.045 | ≤0.030 | 16.0～18.0 | 10.0～14.0 | م2 ～3 |
| SUS316L | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.045 | ≤0.030 | 16.0～18.0 | 12.0～15.0 | م2 ～3 |
الخواص الميكانيكية:
| المواصفات | YS （مبا) | TS （مبا) | EL (%) | ح ف |
| SUS316 | ≥205 | ≥520 | ≥40 | ≤200 |
| SUS316L | ≥175 | ≥480 | ≥40 | ≤200 |
بسبب وجود الموليبدينوم، يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و316L مقاومة ممتازة للتآكل وقوة في درجات الحرارة العالية. وبفضل أدائه المتفوق مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 310 و304، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على نطاق واسع في الظروف القاسية، بما في ذلك درجات الحرارة العالية وتركيزات حمض الكبريتيك التي تتراوح بين 15% و85%.
بالإضافة إلى ذلك، فإن مقاومته لهجوم الكلوريد تجعله خيارًا شائعًا للبيئات البحرية. ويبلغ الحد الأقصى لمحتواه من الكربون 0.03, فولاذ 316L المقاوم للصدأ مثالي للتطبيقات التي لا تتطلب التلدين بعد اللحام وأقصى مقاومة للتآكل.
المواد الكيميائية تركيبة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
الدرجة: 00Cr17Cr17Ni14Mo2
| اسم المادة | التركيب الكيميائي (جزء الكتلة %) | |||||||
| C | سي | من | P | S | ني | كر | مو | |
| 316L | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.03 | 12.0-15.0 | 16.0-18.0 | 2.0-3.0 |
المواد الكيميائية تركيبة الفولاذ المقاوم للصدأ 304
الدرجة: 0Cr18Ni9
| اسم المادة | التركيب الكيميائي (جزء الكتلة %) | |||||||
| C | سي | من | P | S | ني | كر | N | |
| ≤ | ≤ | |||||||
| SUS304 | 0.07 | 0.75 | 2.00 | 0.035 | 0.030 | 8.0-11.0 | 18.0-20.0 | 0.10 |
1. مقاومة التآكل من 316L
الفولاذ المقاوم للصدأ 316L هو نوع يحتوي على الموليبدينوم. وتفوق مقاومته للتآكل مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 304 للتآكل، مما يدل على مقاومة قوية أثناء إنتاج اللب والورق. وعلاوة على ذلك، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقاوم للأجواء البحرية والصناعية المسببة للتآكل.
من حيث مقاومة الحرارة، يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مقاومة جيدة للأكسدة في الاستخدام المتقطع تحت 1600 درجة والاستخدام المستمر تحت 1700 درجة.
بالنسبة لنطاق 800-1575 درجة، يُنصح بعدم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L بشكل مستمر؛ ومع ذلك، يُظهر هذا الفولاذ مقاومة ملحوظة للحرارة عند تشغيله بشكل مستمر خارج نطاق درجة الحرارة هذا.
تتفوق مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L لترسيب الكربيد على الفولاذ المقاوم للصدأ 316، وهو مناسب للاستخدام في نطاق درجات الحرارة المذكورة أعلاه.
وباعتباره نسخة منخفضة الكربون من الفولاذ 316، لا يحتفظ 316L بنفس خصائص الفولاذ 316 فحسب، بل يوفر أيضًا مقاومة محسنة للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
وهذا يجعل 316L مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات ضمن نطاق الفولاذ 316 الذي يتطلب مقاومة خاصة للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
2. مقاومة التآكل لـ 304
يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة جيدة للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
في حالة الأحماض المؤكسدة، أظهرت التجارب أن الفولاذ المقاوم للصدأ 304 يُظهر مقاومة قوية للتآكل في محاليل حمض النيتريك بتركيز ≤65% تحت درجة حرارة الغليان.
كما أنه يُظهر مقاومة جيدة للتآكل في المحاليل القلوية ومعظم الأحماض العضوية وغير العضوية.
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بسطح جذاب ومقاومة جيدة للتآكل، وهو فولاذ عالي السبائك قادر على تحمل التآكل في الهواء أو الوسائط المسببة للتآكل الكيميائي.
وبدون الحاجة إلى معالجات سطحية مثل الطلاء، فإنه يستفيد من الخصائص السطحية المتأصلة في الفولاذ المقاوم للصدأ. يُستخدم هذا النوع من الفولاذ متعدد الاستخدامات، والذي يشار إليه عادةً باسم الفولاذ المقاوم للصدأ، في العديد من التطبيقات.
تتمثل آلية الوقاية من الصدأ في الفولاذ المقاوم للصدأ في أن عناصر السبائك تكوين طبقة أكسيد كثيفة، مما يعزل تلامس الأكسجين ويمنع المزيد من الأكسدة. ومع ذلك، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ ليس "غير قابل للصدأ" بالمعنى المطلق.
قد يرجع حدوث الصدأ في مادة 304 إلى عدة أسباب:
(1) وجود أيونات الكلوريد في البيئة.
توجد أيونات الكلوريد على نطاق واسع، على سبيل المثال في ملح الطعام، والعرق، ومياه البحر، ونسيم البحر، والتربة، إلخ. يتآكل الفولاذ المقاوم للصدأ بسرعة في بيئة تحتوي على أيونات الكلوريد، وأحيانًا أسرع من الفولاذ منخفض الكربون الشائع.
ولذلك، يجب مراعاة البيئة التي يُستخدم فيها الفولاذ المقاوم للصدأ، والتنظيف المنتظم لإزالة الغبار والحفاظ على النظافة والجفاف أمر ضروري.
(2) عدم وجود علاج بالمحلول.
إذا لم يتم إذابة عناصر السبيكة في المصفوفة، فإن الهيكل الأساسي يحتوي على محتوى منخفض من السبيكة مما يؤدي إلى ضعف مقاومة التآكل.
(3) هذا النوع من المواد، الذي يفتقر إلى التيتانيوم والنيوبيوم، لديه ميل متأصل للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
يمكن أن تقلل إضافة التيتانيوم والنيوبيوم، إلى جانب معالجة التثبيت، من التآكل بين الخلايا الحبيبية.
في إنتاج لب الورق والورق، يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بمقاومة أفضل للتآكل مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 304. كما أنه مقاوم للأجواء البحرية والصناعية العدوانية.
بشكل عام، لا يوجد اختلاف كبير من حيث المقاومة الكيميائية بين الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316، على الرغم من وجود اختلافات في بعض الوسائط المحددة.
يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ 304، كونه أول فولاذ مقاوم للصدأ تم تطويره، أكثر عرضة للتآكل بالتأليب (PC) في ظروف معينة.
وتؤدي إضافة الموليبدينوم 2-3% إلى تقليل هذه الحساسية، مما يؤدي إلى تكوين 316. وعلاوة على ذلك، يقلل الموليبدينوم الإضافي أيضًا من تآكل بعض الأحماض العضوية الساخنة المحددة.
أصبح الفولاذ المقاوم للصدأ 316 المادة القياسية في صناعة الأغذية والمشروبات، ومع ذلك، نظرًا لندرة الموليبدينوم في جميع أنحاء العالم وارتفاع محتوى النيكل في 316، فإنه أغلى من الفولاذ المقاوم للصدأ 304.
ويحدث التآكل الناجم عن التآكل الناجم عن ترسب التآكل على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ، الناتج عن عدم القدرة على تكوين طبقة واقية من أكسيد الكروم بسبب نقص الأكسجين.
في معظم أنواع الوسائط المائية (الماء المقطر، ومياه الشرب، ومياه الأنهار، ومياه الغلايات، ومياه البحر، وما إلى ذلك)، تكون مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316 متماثلة تقريبًا، إلا إذا كان محتوى أيون الكلوريد في الوسط مرتفعًا جدًا، وفي هذه الحالة يكون الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أكثر ملاءمة.
في معظم الحالات، لا يختلف أداء مقاومة التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316 اختلافًا كبيرًا، ولكن في بعض الحالات، قد يكون هناك اختلاف كبير، وهو ما يتطلب تحليلًا محددًا لكل حالة.
يجب أن يكون لدى مستخدمي الصمامات فهم واضح لمتطلباتهم، حيث أنهم سيختارون المواد اللازمة لأوعيتهم وأنابيبهم بناءً على الوسيط. لا ينصح بتوصية المستخدمين بالمواد.
انظر أيضًا:
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بمقاومة جيدة للأكسدة عند استخدامه بشكل متقطع تحت 1600 درجة مئوية وبشكل مستمر تحت 1700 درجة مئوية.
من الأفضل عدم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بشكل مستمر في نطاق درجة حرارة 800-1575 درجة مئوية، ولكنه يتمتع بمقاومة جيدة للحرارة عند استخدامه بشكل مستمر خارج هذا النطاق.
فولاذ 316L المقاوم للصدأ لديه مقاومة أفضل لترسيب الكربيد من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 ويمكن استخدامه في نطاقات درجات حرارة أعلى.
يحتاج الفولاذ المقاوم للصدأ 316 إلى التلدين في نطاق درجة حرارة 1850-2050oC، ثم يُصلب ويبرد بسرعة لأنه لا يمكن أن يتصلب بالحرارة الزائدة.
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بخصائص لحام جيدة ويمكن لحامه باستخدام جميع معايير طرق اللحام. اعتمادًا على التطبيق، يمكن استخدام قضيب حشو أو قطب كهربائي من الفولاذ المقاوم للصدأ 316Cb أو 316L أو 309Cb في اللحام.
لمقاومة التآكل على النحو الأمثل، بعد اللحام التلدين مطلوب للمقطع العرضي الملحوم من الفولاذ المقاوم للصدأ 316. ومع ذلك، فإن ما بعد اللحام التلدين ليس ضروريًا إذا تم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.
1. قابلية اللحام من 316 لتر
الفولاذ المقاوم للصدأ 316L هو فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي النقي منخفض الكربون للغاية مع قابلية لحام جيدة ومقاومة للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
ومع ذلك، وبسبب الموصلية الحرارية المنخفضة ومعامل التمدد الخطي العالي للفولاذ المقاوم للصدأ، يمكن أن يتشكل إجهاد شد كبير في وصلة اللحام أثناء التبريد.
وهذا، بالإضافة إلى المدخلات الحرارية العالية وسرعات التبريد البطيئة، يمكن أن يؤدي إلى التشقق الحراري والتشقق الناتج عن التآكل والتشوه.
يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L باستخدام جميع الطرق القياسية. واعتمادًا على الاستخدام، يمكن استخدام قضبان أو أقطاب حشو الفولاذ المقاوم للصدأ 316Cb أو 316L أو 309Cb للحام.
من بين طرق اللحام الشائعة الاستخدام، MIG و اللحام بالتيغ (TIG) لها مدخلات حرارية أقل.
لا يحمي تدفق غاز الأرجون المعدن عالي الحرارة فحسب، بل له أيضًا تأثير تبريد، مما يعزز مقاومة اللحام للتشقق ويقلل من تشوه اللحام.
بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 316L، لا يلزم إجراء معالجة التلدين بعد اللحام (لا يخضع الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عمومًا لعملية التلدين لتخفيف الضغط بعد اللحام). الأسباب الرئيسية هي:
1) يتميز الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ باللدونة والصلابة الممتازة، لذا لا حاجة لاستعادة خصائصه من خلال التلدين بعد تخفيف الإجهاد بعد اللحام.
2) نطاق درجة الحرارة من 450 ~ 850 درجة مئوية هو درجة حرارة التحسس للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ.
يمكن أن يؤدي التسخين طويل الأجل في هذا النطاق إلى تدهور مقاومته للتآكل. إذا كان اللحام يحتوي على الفريت، فقد يؤدي ذلك أيضًا إلى هشاشة 475 درجة مئوية وهشاشة طور سيجما.
تقع معالجة التلدين لتخفيف الإجهاد بعد اللحام ضمن نطاق درجة الحرارة هذا (باستثناء معالجات المحلول الصلب والتثبيت).
في حالات خاصة، يلزم إجراء معالجة التلدين لتخفيف الضغط بعد اللحام:
1) لتحقيق الاستقرار في هندسة أجزاء المعدات، من الضروري التخلص من إجهاد اللحام المتبقي.
2) إذا كانت المعدات تعمل في بيئة معرضة للتآكل الإجهادي، فمن الضروري التخلص من الشد الإجهاد المتبقي.
2. قابلية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304
لا يحتاج الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، الذي يمثله الفولاذ 18%Cr-8%Ni أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304، بشكل عام إلى معالجة حرارية قبل التسخين أو بعد اللحام. ويتميز بأداء لحام جيد.
ومع ذلك، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبيكة الذي يحتوي على نسبة عالية من النيكل والموليبدينوم يميل إلى التشقق أثناء اللحام.
تشمل المشاكل الأخرى التقصف في الطور σ (مركب الحديد والكروم البيني المعدني)، والهشاشة الناجمة عن الحديد الحديدي في درجات الحرارة المنخفضة، وانخفاض مقاومة التآكل، والتشقق الإجهادي الناتج عن التآكل.
بعد اللحام، تُظهر الوصلة عادةً خواص ميكانيكية جيدة، ولكن يمكن أن تؤدي كربيدات الكروم على حدود الحبيبات في المنطقة المتأثرة بالحرارة إلى طبقة مستنفدة من الكروم، والتي تكون عرضة للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
لتجنب هذه المشكلات، استخدم الدرجات ذات الكربون المنخفض (C≤0.03%) أو الدرجات المضاف إليها التيتانيوم أو النيوبيوم.
لمنع التشقق في درجات الحرارة العالية للمعدن الملحوم، عادةً ما يُعتبر التحكم في الفريت δ الفريت في الأوستينيت فعالًا، مع توصية عامة بالحفاظ على 5% δ الفريت على الأقل في درجة حرارة الغرفة.
بالنسبة للصلب المستخدم في المقام الأول لمقاومة التآكل، اختر الدرجات منخفضة الكربون والمثبتة، وقم بتطبيق المعالجة الحرارية المناسبة بعد اللحام.
بالنسبة للصلب المستخدم في المقام الأول للقوة الإنشائية، يجب تجنب المعالجة الحرارية بعد اللحام لمنع التشوه والتقصف من الكربيدات المترسبة وحدوث الطور δ.
| النوع | UTS ن/ملم | العائد ن/ملم | الإلغاء % | الصلابة HRB | رقم DIN قابل للمقارنة | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| مشغول | طاقم الممثلين | |||||
| 304 | 600 | 210 | 60 | 80 | 1.4301 | 1.4308 |
| 304L | 530 | 200 | 50 | 70 | 1.4306 | 1.4552 |
| 316 | 560 | 210 | 60 | 78 | 1.4401 | 1.4408 |
| 316L | 530 | 200 | 50 | 75 | 1.4406 | 1.4581 |
في جميع أنواع الفولاذ, الأوستينيت لديها أقل قوة خضوع. وبالتالي، من حيث الخواص الميكانيكية، فإن الأوستينيت ليس المادة الأنسب للاستخدام في سيقان الصمامات.
وذلك لأنه، لضمان قوة محددة، يجب تكبير قطر الساق. يجب أن يكون قوة الخضوع لا يمكن زيادتها من خلال المعالجة الحرارية، ولكن يمكن زيادتها من خلال التشكيل على البارد.
مقارنة بين الخواص الميكانيكية بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و304
| الصف | قوة الشد (MPA) | قوة المردود (MPA) | معدل الاستطالة (%) |
| ≥ | |||
| 0Cr18Ni9 (304) | 520 | 205 | 35 |
| 00Cr17Cr17Ni14Mo2 (316L) | 480 | 175 | 35 |
1. الفرق الكيميائي الأساسي بين 316L و304 هو أن 316L يحتوي على الموليبدينوم (Mo).
تعمل إضافة الموليبدينوم إلى الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ على تعزيز قوته الحرارية وقوة الزحف، مما يحسن مقاومته للتآكل الحبيبي والتآكل بين الخلايا الحبيبية.
يمكن للموليبدينوم تخميل سطح الفولاذ في كل من المحاليل الملحية الاختزالية والمؤكسدة للغاية، مما يعزز مقاومة الفولاذ للتآكل ويمنع التنقر في محاليل الكلوريد.
يحسّن تضمين الموليبدينوم من مقاومة الأحماض الاختزالية والتنقر، بينما يعزز تقليل محتوى الكربون من مقاومة التآكل بين الخلايا الحبيبية ويحسن من قابلية اللحام. تمنع إضافة الموليبدينوم التنقر بشكل أفضل.
يُصنَّف الفولاذ المقاوم للصدأ 304 على أنه فولاذ مقاوم للصدأ منخفض الكربون، في حين أن 316L هو فولاذ مقاوم للصدأ منخفض الكربون للغاية.
يمكن أن يقلل محتوى الكربون المنخفض من حدوث التآكل بين الخلايا الحبيبية. ومع ذلك، فإن كلا من 304 و316L حساسان لأيونات الكلوريد.
إن مقاومة 304 لأيونات الكلوريد أضعف بكثير من مقاومة 316L، لذلك يتم اختيار 316L بشكل عام للبيئات التي تحتوي على نسبة عالية من الكلوريد.
2. والفرق بين 316L و304 كبير، ويتعلق في المقام الأول بالتآكل بين الخلايا الحبيبية.
يُصنَّف الفولاذ 304 على أنه فولاذ مقاوم للصدأ منخفض الكربون، بينما 316L هو فولاذ مقاوم للصدأ منخفض الكربون للغاية. وكلما زاد محتوى الكربون، ضعفت مقاومة الفولاذ للتآكل بين الخلايا الحبيبية. لذلك، يتفوق 316L على 304 في مقاومة التآكل بين الخلايا الحبيبية.
3. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 316L على نسبة كربون قصوى تبلغ 0.03، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب التلدين بعد اللحام وأقصى مقاومة للتآكل.
وبصفة عامة، يتميز 316L بمقاومة أفضل للتآكل ومقاومة التآكل بين الخلايا الحبيبية مقارنةً بـ 304. وفيما يتعلق بقابلية اللحام، يتفوق 316L على 304 من حيث قابلية اللحام، نظرًا لانخفاض محتواه من الكربون وعوامل أخرى مجتمعة.
وفيما يتعلق بالخصائص الميكانيكية، فإن قوة 304 أعلى من 316L. أما فيما يتعلق بالقدرة على التصنيع، فإن 316L يتميز بقابلية قطع أعلى من 316L.
ونظرًا لانتشار استخدام الأوستينيت على نطاق واسع، نشأ تصور خاطئ بأن جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ غير مغناطيسية.
من المفهوم عمومًا أن الأوستينيت غير مغناطيسي وأن الفولاذ المطروق المقوى هو كذلك بالفعل.
ومع ذلك، فإن 304 التي خضعت التشكيل على البارد قد يكون مغناطيسيًا إلى حد ما. ومن ناحية أخرى، فإن الفولاذ المصبوب الأوستينيت 100% غير مغناطيسي.
تأتي مقاومة الأوستينيت للتآكل من الطبقة الواقية من أكسيد الكروم التي تتكون على سطح المعدن.
إذا تم تسخين المادة إلى درجات حرارة عالية تتراوح بين 450 درجة مئوية و900 درجة مئوية، يتغير هيكل المادة، ويتكون كربيد الكروم على طول الحافة البلورية، مما يمنع تكوين طبقة واقية من أكسيد الكروم عند حافة البلورة ويؤدي إلى انخفاض مقاومة التآكل.
يُطلق على هذا التآكل اسمالتآكل بين الخلايا الحبيبية.’
ولمكافحة هذا التآكل، تم تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ 304L و316L بمحتوى منخفض من الكربون، مما يعني عدم وجود كربيد الكروم وعدم وجود تآكل بين الخلايا الحبيبية.
وتجدر الإشارة إلى أن ارتفاع الحساسية للتآكل بين الخلايا الحبيبية لا يعني أن المواد غير منخفضة الكربون أكثر عرضة للتآكل، وهذه الحساسية أعلى أيضًا في البيئات عالية الكلور.
لاحظ أن هذه الظاهرة ناتجة عن درجات الحرارة المرتفعة (450 درجة مئوية - 900 درجة مئوية)، وغالبًا ما يكون سببها اللحام.
بالنسبة لصمام الفراشة التقليدي المزوَّد بمقعد ناعم، ليست هناك حاجة لاستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون حيث إننا لا نقوم باللحام على لوحة الصمام، على الرغم من أن معظم المواصفات تتطلب استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304L أو 316L.
خلافًا للاعتقاد الشائع، يمكن أن يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ بالفعل في ظل ظروف معينة، مما يتحدى الاعتقاد الخاطئ بمقاومته المطلقة للتآكل. تحدث هذه الظاهرة بسبب التفاعل المعقد بين تركيبة المادة والعوامل البيئية.
تنبع مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل من محتواه من الكروم الذي يشكل طبقة أكسيد واقية على السطح. ومع ذلك، يمكن أن تتعرض هذه الطبقة السلبية للخطر في بيئات معينة، مما يؤدي إلى تآكل موضعي. تتأثر قابلية الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل بعدة عوامل:
وللتوضيح، تُظهر أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أداءً ممتازًا في الأجواء الجافة والنظيفة، ولكنها قد تتدهور بسرعة في البيئات الساحلية بسبب هجوم الكلوريد. وعلى النقيض من ذلك، يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 316، بمحتواه العالي من الموليبدينوم، مقاومة معززة للتآكل الناتج عن التنقر والتآكل الشقوق في البيئات الغنية بالكلوريد.
من المهم أن نفهم أنه لا توجد درجة واحدة من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة للتآكل عالميًا. يعد اختيار المواد المناسبة بناءً على الظروف البيئية المحددة، إلى جانب المعالجة السطحية المناسبة وممارسات الصيانة، أمرًا ضروريًا لزيادة مقاومة مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل في مختلف التطبيقات.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
RU