ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 304

304 فولاذ مقاوم للصدأ هو أحد أكثر درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي استخدامًا على مستوى العالم، معروف بجودته الممتازة مقاومة التآكل ومتعددة الاستخدامات.

مكون من الحديد والكربون والكروم والنيكل، هذا مادة يعرف بمحتواه من الكروم الذي يبلغ حوالي 18% والنيكل الذي يبلغ 8%، مما يمنحه خصائص مقاومة التآكل الملحوظة.

تم تطويره بواسطة و.ه. هاتفيلد في عام 1924 304 فولاذ مقاوم للصدأ تم تسويقه في البداية باسم "ستاي برايت 18/8". يجعل هيكله الأوستنيتي غير مغناطيسي، وهو أقل توصيلًا للكهرباء والحرارة من الصلب الكربوني.

التركيبة الفريدة من الخصائص في 304 فولاذ مقاوم للصدأ لقد جعلها خيارًا مفضلًا عبر مختلف الصناعات بسبب سهولة تشكيلها إلى أشكال مختلفة ومتانتها.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 304 وتاريخه

304 من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو درجة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، يُحتفى به لمقاومته للتآكل وسهولة تصنيعه. أصبح هذا المادة شائعة في مختلف الصناعات بسبب خصائصها الممتازة.

التعريف والتصنيف

الصلب المقاوم للصدأ من نوع 304 يُعرف بتكوينه، الذي يشمل حد أدنى من 66% حديد، 17-20% كروم، و8-11% نيكل. يُصنف على أنه من نوع الأوستنيتي الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يعني أن لها بنية بلورية مكعبة مركزة على الوجه توفر مقاومة ممتازة للتآكل وقابلية للتشكيل.

متطلبات التركيب المحددة لصلب المقاوم للصدأ 304 ضرورية لخصائصه. محتوى الكروم يوفر مقاومة للتآكل، بينما النيكل يعزز قابلية تشكيله ومرونته.

التطور التاريخي وطرق التسمية

تم تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بواسطة و.ه. هاتفيلد في فيرث براون عام 1924. منذ ذلك الحين، تم اعتماده عبر صناعات مختلفة حول العالم. يُعرف بعدة أسماء وتعيينات، بما في ذلك UNS S30400، SUS304 (JIS G4303)، 1.4301 (EN 10088)، والفولاذ المقاوم للصدأ 18/8.

يمكن تلخيص قواعد التسمية المختلفة على النحو التالي:

• ISO 15510: X5CrNi18-9
• UNS: S30400
• JIS G4303: SUS304
• EN 10088: 1.4301
• الأسماء التجارية: الفولاذ المقاوم للصدأ 18/8 و 18/10

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 304

فهم التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 304 ضروري لتقدير مرونته وأدائه. تتحدد خصائص السبيكة إلى حد كبير بواسطة تركيبها الكيميائي.

العناصر الأساسية: الحديد، الكروم، والنيكل

العناصر الأساسية في الفولاذ المقاوم للصدأ 304 هي الحديد، الكروم، والنيكل. كروميون (18-20%) يشكل طبقة من أكسيد الكروم السلبية، مما يوفر مقاومة للتآكل. نحاس (8-11%) يعزز القابلية للتشكيل ويحافظ على الهيكل الأوستنيتي. الحديد هو المعدن الأساسي، ويوفر القوة والمتانة.

محتوى الكربون ومتغيراته (304L و 304H)

محتوى الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ 304 يؤثر بشكل كبير على خصائصه. الفولاذ المقاوم للصدأ 304 القياسي يحتوي على محتوى كربون ≤ 0.08%. المتغيرات مثل 304L (منخفض الكربون) مع ≤ 0.035% كربون يمنع التحسس أثناء اللحام، بينما 304H (كربون عالي) مع 0.04-0.10% كربون يوفر قوة عالية في درجات الحرارة القصوى.

هذه التغييرات تلبي متطلبات تطبيق مختلفة، مما يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مادة متعددة الاستخدامات لمختلف الصناعات.

الخصائص الفيزيائية والميكانيكية

فهم الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لصلب الفولاذ المقاوم للصدأ 304 ضروري لتحديد مدى ملاءمته للاستخدامات المختلفة. تلعب هذه الخصائص دورًا حاسمًا في تطبيقه عبر صناعات مختلفة.

القوة، الصلابة، والكثافة

304 الفولاذ المقاوم للصدأ يتميز بـ قوة عالية ومقاومة للتآكللا يمكن تقويته بواسطة المعالجة الحرارية؛ بدلاً من ذلك، يتم تقويته من خلال العمل البارد. تتراوح قوة الخضوع للشد من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بين 210 و 1050 ميجا باسكال، اعتمادًا على حالته. له كثافة تبلغ 7900 كجم/م³ ومعامل مرونة يتراوح بين 183 و 200 جيجا باسكال. تجعل هذه الخصائص منه مادة متعددة الاستخدامات لمجموعة واسعة من التطبيقات.

الخصائص الحرارية والمغناطيسية

الخصائص الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ 304 تشمل نقطة انصهار بين 2,550 درجة فهرنهايت و 2,650 درجة فهرنهايت، وموصلية حرارية تبلغ 112 وحدة حرارية بريطانية-بوصة/ساعة-قدم²-درجة فهرنهايت، وسعة حرارية نوعية تبلغ 0.12 وحدة حرارية بريطانية/رطل-درجة فهرنهايت. كما يظهر معدل تمدد حراري خطي قدره 9.61 ميكرون/بوصة/درجة فهرنهايت. بالإضافة إلى ذلك، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ 304 عمومًا غير مغناطيسي بسبب هيكله الأوستنيتي، على الرغم من أن العمل البارد يمكن أن يسبب بعض المغناطيسية.

باختصار، فإن مزيج الخصائص الميكانيكية والحرارية يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مادة عالية التكيف لمختلف التطبيقات الصناعية والتجارية.

خصائص مقاومة التآكل

مقاومة التآكل لصلب الفولاذ المقاوم للصدأ 304 تُعزى إلى محتواه من الكروم، الذي يشكل طبقة أكسيد واقية على سطحه. توفر هذه الطبقة مقاومة ممتازة لمجموعة واسعة من البيئات الجوية والعديد من الوسائط المسببة للتآكل، جعل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 خيارًا شائعًا لمختلف التطبيقات.

مقاومة التآكل العامة

الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع 304 يظهر مقاومة ممتازة للتآكل العام بسبب محتواه من الكروم. المادة مناسبة للاستخدام في العديد من البيئات التي تتواجد فيها مواد قابلة للتآكل. إنها تؤدي بشكل جيد في ا نطاق واسع من الظروف الجوية وهو مقاوم للعديد من الوسائط المسببة للتآكل.

القيود والعوامل البيئية

على الرغم من مقاومته الممتازة للتآكل، إلا أن الفولاذ المقاوم للصدأ 304 لديه قيود. فهو عرضة للتآكل الحفر والتآكل في الشقوق في بيئات الكلوريد الدافئة وإلى تشققات التآكل الناتجة عن الإجهاد فوق 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت). العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والتعرض للمواد الكيميائية يمكن أن تؤثر بشكل كبير على مقاومته للتآكل.

الجدول التالي يلخص خصائص مقاومة التآكل لصلب الفولاذ المقاوم للصدأ 304 في بيئات مختلفة:

عمليات التصنيع والأشكال

إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ 304 يتطلب سلسلة معقدة من العمليات التي تحول المواد الخام إلى مادة متعددة الاستخدامات وواسعة الانتشار.

طرق الإنتاج

تبدأ عملية تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بقياس المواد الخام، بما في ذلك الحديد والكروم والنيكل، والتي يتم إذابتها بعد ذلك في فرن كهربائي. قد تستغرق عملية الذوبان حتى 12 ساعة، ثم يتم تعديل محتوى الكربون من خلال التفريغ الفراغي أو إزالة الكربون بالأكسجين (VOD).

يتم بعد ذلك تقليب الصلب المصهور لضمان خلط متساوٍ للعناصر. ثم يتم تمرير الصلب على الساخن أو على البارد لتحقيق الشكل والخصائص المرغوبة. قد يتم تطبيق المعالجة الحرارية لتخفيف الضغوط الداخلية وتعزيز خصائص المادة.

الأشكال المتاحة: ورقة، لوحة، قضيب، وأنابيب

الصلب المقاوم للصدأ 304 متوفر بأشكال مختلفة، بما في ذلك اللوح (سمك 0.018″-0.250″)، والصفيحة (>0.250″ سمك)، والقضيب (دائري وأنبوبي)، والأنابيب. يتم الحصول على هذه الأشكال من خلال تقنيات معالجة مختلفة، مثل الدرفلة على الساخن، والدرفلة على البارد، وتشطيب السطح.

يعتمد اختيار الشكل وطريقة المعالجة على التطبيق المقصود والخصائص المطلوبة للمادة.

تطبيقات واستخدامات الفولاذ المقاوم للصدأ 304

تظهر مرونة الفولاذ المقاوم للصدأ 304 في مجموعة واسعة من التطبيقات عبر مختلف الصناعات. يجعله مزيجه الفريد من مقاومة التآكل، والقدرة على التشكيل، والجاذبية الجمالية مادة مفضلة للعديد من الاستخدامات.

معدات المطبخ ومعالجة الطعام

304 الفولاذ المقاوم للصدأ يُستخدم على نطاق واسع في معدات المطبخ ومعالجة الطعام بسبب خصائصه مقاومة التآكل وسهولة التنظيف. يوجد في الأحواض، والأسطح، والأجهزة، والأدوات، ومعدات التعامل مع الطعام التجارية.

قدرة المادة على تحمل ظروف بيئية مختلفة تجعلها مثالية لهذه التطبيقات، مما يضمن المتانة والنظافة.

التطبيقات الصناعية والمعمارية

في البيئات الصناعية، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 304 لأجزاء الآلات، والملحقات، ومعدات المعالجة الكيميائية. كما يُستخدم في صناعات التخمير والألبان بسبب مقاومته للتآكل وقدرته على التعقيم بسهولة.

من الناحية المعمارية، يُستخدم للعناصر الزخرفية، والتكسية، والمكونات الهيكلية، مما يبرز تنوعه يتجاوز استخداماته في المطابخ ومعالجة الطعام.

مشاريع ملحوظة باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304

مشاريع ملحوظة استخدمت الفولاذ المقاوم للصدأ 304 تشمل قوس البوابة في سانت لويس، ميزوري. استخدامه في بيئات تتطلب متانة عالية، مثل بعض مكونات سفن الفضاء ستارشيب من شركة سبيس إكس، يوضح مدى ملاءمته لمجموعة واسعة من التطبيقات.

الخاتمة

بتركيبه الفريد من مقاومة التآكل، القابلية للتشكيل، والفعالية من حيث التكلفة، يظل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 خيارًا رئيسيًا لمجموعة واسعة من التطبيقات.

تركيبة المادة، التي تتميز بـ 18% كروميوم و 8% محتوى النيكل، يوفر توازناً ممتازاً بين القوة و مقاومة التآكل. مقارنة مع درجات أخرى مثل 316، التي تحتوي على الموليبدينوم لتحسين مقاومة التآكل، و430 الذي يفتقر إلى النيكل وهو مغناطيسي، يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 304 حلاً متعدد الاستخدامات.

تتراوح تطبيقاتها من معدات معالجة الطعام إلى الآلات الصناعية والعناصر المعمارية، مما يبرز قدرتها على التكيف. إن الأهمية المستمرة لالفولاذ المقاوم للصدأ 304 في التصنيع والبناء الحديثين هي شهادة على ذلك توازن ممتاز للخصائصالتوافر، والفعالية من حيث التكلفة.