ما هي المعادن الموجودة في الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ هو متعدد الاستخدامات وشائع الاستخدام على نطاق واسع سبيكة في التصنيع الحديث والتطبيقات اليومية.

إنه ليس فردًا واحدًا مادة ولكن عائلة من الحديدية سبائك بتركيبات محددة توفر تفردًا الخصائص، مثل مقاومة التآكل والمتانة.

أهمية فهم ال المعادن التي تشكل الفولاذ المقاوم للصدأ لا يمكن المبالغة في ذلك، حيث تخلق التركيبات المختلفة درجات مختلفة من فولاذ مع تباين الخصائص.

ستستكشف هذه المقالة الرئيسي المعادن موجود في الفولاذ المقاوم للصدأ وأهميتها في مختلف الصناعات.

فهم تركيب الفولاذ المقاوم للصدأ

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ التي تجعلها ذات قيمة كبيرة هي نتيجة مباشرة لصياغتها بعناية تكوين. هذه السبيكة ليست مجرد خليط بسيط من المعادن؛ إنها مادة مصممة بدقة لتقديم أداء استثنائي في مجموعة واسعة من التطبيقات.

تعريف الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ يُعرّف بأنه سبيكة of حديد, كروميوم، وفي بعض الحالات، نيكل وغيرها من المعادن. مع حد أدنى كروميوم محتوى من 10.5%، يتم حمايته باستمرار بواسطة طبقة خاملة من أكسيد الكروم التي تتكون طبيعياً على السطح. تقوم هذه الطبقة بتجديد نفسها إذا تضررت، مما يوفر حماية مستمرة ضد تآكل.

لماذا تركيب المعدن مهم

فهم ال تركيب المعدن of الفولاذ المقاوم للصدأ ضروري لاختيار الصحيح نوع لتطبيقات محددة. مختلف إضافات معدنية تؤثر على الخصائص مثل قوة, الليونة, قابلية اللحام، ومقاومة لمختلف البيئات. الـ تكوين يحدد ما إذا كان a الفولاذ المقاوم للصدأ هو أوستنيتي، فيريتي، ديوبلكس، أو مارتينسيتي، وله تأثير كبير على التكلفة، مع بعض عناصر السبائك مثل نيكل و الموليبدينوم يؤثر على السعر.

ما هي المعادن الموجودة في الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة معقدة تتكون من معادن مختلفة، يساهم كل منها في خصائصه الفريدة. التركيبة والنسبة المحددة لهذه المعادن تحدد خصائص أداء السبيكة.

حديد: المعدن الأساسي

الحديد هو المعدن الأساسي الرئيسي في الفولاذ المقاوم للصدأ، عادةً ما يشكل 50-70٪ من تركيبة السبائك. يوفر القوة الأساسية والبنية للسبائك.

كروميوم: العنصر الأساسي

كروميوم هو مكون حيوي، بمحتوى أدنى يبلغ 10.5%، يشكل طبقة أكسيد خاملة، مما يمنح الفولاذ المقاوم للصدأ إنه مقاومة التآكل. تحمي هذه الطبقة السبائك من العوامل البيئية التي قد تسبب التدهور.

النيكل: تعزيز مقاومة التآكل

نيكل، موجود عادة بكميات تتراوح بين 8-10% في الدرجات الشائعة، يعزز مقاومة التآكل في بيئات معينة ويحسن من ليونة وقابلية التشكيل الخاصة بـ فولاذ. وجوده يسمح الفولاذ المقاوم للصدأ ليتم استخدامه في مجموعة أوسع من التطبيقات.

معادن وعناصر مهمة أخرى

آخر عناصر مثل كربون, الموليبدينوم، المنغنيز، السيليكون، والنيتروجين تضاف بكميات أقل لتحقيق تحسينات محددة في الخصائص. على سبيل المثال، الموليبدينوم يحسن المقاومة للتآكل النقطي وتآكل الشقوق، خاصة في بيئات الكلوريد.

العائلات الأربع الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ

فهم العائلات الأربع الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ أمر بالغ الأهمية لاختيار النوع المناسب للتطبيقات المحددة. الفولاذ المقاوم للصدأ هو مادة متعددة الاستخدامات تُستخدم في صناعات مختلفة بسبب مقاومته للتآكل وقوته وجاذبيته الجمالية.

فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، المعروف أيضًا بسلسلة 300، هو النوع الأكثر شيوعًا. يحتوي على 16-26% كروم و 6-26% نيكل، تقدم مقاومة ممتازة للتآكل وخصائص غير مغناطيسية. تُستخدم الدرجات الشائعة مثل 304 و316 على نطاق واسع في معالجة الأغذية، ومعدات المطابخ، والتطبيقات المعمارية بسبب سهولة تشكيلها وقابليتها للّحام الممتازة.

فولاذ مقاوم للصدأ فيريتي

الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريتيني، أو سلسلة 400، يحتوي على 10.5-30% كروم بقليل أو بدون نيكل. تجعل هذه التركيبة منها مغناطيسية وأكثر تكلفة ولكن مع مقاومة معتدلة للتآكل. غالبًا ما تُستخدم في التطبيقات التي لا تكون فيها مقاومة التآكل هي الاعتبار الأساسي.

فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج يحتوي على بنية دقيقة مختلطة من الأوستينيت والفريت، مما يوفر قوة عالية ومقاومة جيدة للتآكل، خاصة في بيئات الكلوريد. هذا يجعلها مثالية للاستخدام في البيئات القاسية مثل منصات النفط والغاز البحرية في مصر.

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي وتقوية الترسيب

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي يحتوي على 11-17% كروم بمحتوى كربون أعلى، مما يسمح بتقسيها من خلال المعالجة الحرارية للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل. الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب هو سبائك متخصصة يمكن تقويتها من خلال معالجات الشيخوخة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الطيران والأداء العالي.

كيف يؤثر تركيب المعدن على الخصائص

تركيبة المعادن في الفولاذ المقاوم للصدأ تؤثر بشكل كبير على خصائصه العامة. وجود عناصر مختلفة مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم يلعب دورًا حاسمًا في تحديد خصائصه.

مقاومة التآكل

مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل تعود أساسًا إلى محتواه من الكروم. مع حد أدنى من 10.5% من الكروم، يتكون طبقة خاملة من أكسيد الكروم تحمي الفولاذ. زيادة محتوى الكروم فوق هذا الحد الأدنى تحسن تدريجيًا مقاومة التآكل في بيئات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يعزز النيكل المقاومة للأحماض، بينما يحسن الموليبدينوم المقاومة للتآكل الناتج عن الحفر والتآكل في الشقوق في بيئات الكلوريد.

• محتوى الكروم يعزز تكوين طبقة أكسيد واقية.
• النيكل يحسن المقاومة للبيئات الحمضية.
• يقلل الموليبدينوم من خطر التآكل النقطي وتآكل الشقوق.

الخصائص الميكانيكية

يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ خصائص ميكانيكية قوية في درجات الحرارة المحيطة، حيث يجمع بين الليونة والمرونة والصلابة. يحدد توازن العناصر المكونة للفريت مثل الكروم والموليبدينوم، والعناصر المكونة للأوستينيت مثل النيكل والنيتروجين، بنيته المجهرية والخصائص الناتجة. يؤثر محتوى الكربون على القوة الميكانيكية ولكنه قد يقلل من مقاومة التآكل إذا لم يتم التحكم فيه بشكل صحيح أثناء اللحام والمعالجة الحرارية.

الاستجابة المغناطيسية

تركيب الفولاذ المقاوم للصدأ يؤثر أيضًا على استجابته المغناطيسية. الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريتيني والمارتنسيتي مغناطيسي، في حين أن الدرجات الأوستنيتية بالكامل غير مغناطيسية. التوازن بين العناصر المكونة للفيريت والعناصر المكونة للأوستنيت يؤثر على هذه الخاصية.

• تُظهر الفولاذات المقاومة للصدأ الفيريتية والمارتنسيتيّة خصائص مغناطيسية.
• الصلب المقاوم للصدأ الأوستنيتي بالكامل غير مغناطيسي.

عملية تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ

إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ يتطلب عملية معقدة تحتاج إلى تحكم دقيق في تركيب المادة ومعالجتها. هذه العملية ضرورية لتحقيق الخصائص المطلوبة للفولاذ المقاوم للصدأ، مثل مقاومته للتآكل ومتانته.

ذوبان وخلط المعادن

تبدأ عملية التصنيع بإذابة الخردة المعدنية والإضافات في فرن قوس كهربائي (EAF) عند درجات حرارة تتجاوز 2500 درجة فهرنهايت. يستخدم الفرن الكهربائي أقطابًا كهربائية عالية الطاقة لتسخين المعادن على مدار عدة ساعات، مما يخلق خليطًا منصهرًا. من الجدير بالذكر أن الفولاذ المقاوم للصدأ قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%، وتشمل العديد من أوامر الإنتاج ما يصل إلى 60% من الفولاذ المعاد تدويره.

التحكم في محتوى الكربون

محتوى الكربون هو عامل حاسم في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ. بينما يزيد الكربون من صلابة وقوة الحديد، يمكن أن يؤدي الكربون الزائد إلى مشاكل مثل ترسيب الكربيد أثناء اللحام. للتحكم في محتوى الكربون، تستخدم المصاهر إما عمليات إزالة الكربون بالأكسجين والآرغون (AOD) أو إزالة الكربون بالأكسجين والفراغ (VOD).

التشكيل والتشطيب

بعد الذوبان والتحكم في محتوى الكربون، يُصب الفولاذ المنصهر في ألواح أو قضبان أو قضبان صغيرة. ثم تخضع هذه لعمليات الدرفلة الساخنة والباردة لتحقيق الأبعاد المطلوبة. يخضع الفولاذ لعملية التلدين، وهي عملية تتضمن دورات تسخين وتبريد محكومة لتخفيف الإجهادات الداخلية. وأخيرًا، يتم تطبيق إزالة القشور، والتقشير، والمعالجات السطحية لتعزيز مقاومة التآكل والمظهر.

الخاتمة

بتركيبته المعقدة من السبائك، الفولاذ المقاوم للصدأ يقدم مجموعة واسعة من الخصائص المناسبة لمختلف الصناعات. المعادن الرئيسية الموجودة في الفولاذ المقاوم للصدأ تضمين الحديد كأساس، كروميوم (الحد الأدنى 10.5%) لمقاومة التآكل، وكميات متفاوتة من نيكل، الموليبدينوم، وعناصر أخرى لخصائص محددة.

العائلات الأربع الرئيسية لـ الفولاذ المقاوم للصدأ – أوستنيتي، فيريتي، ديوبلكس، ومارتينسيتي – تقدم تركيبات مختلفة من الخصائص لتناسب متطلبات متنوعة التطبيقات. فهم الفولاذ المقاوم للصدأ التكوين ضروري لاختيار الصحيح درجة للمتطلبات المحددة من حيث مقاومة التآكل, قوة، القابلية للتشكيل، والتكلفة.

عملية التصنيع، على وجه الخصوص محتوى الكربون التحكم و المعالجة الحرارية، يلعب دورًا هامًا في تحديد الخصائص النهائية لـ فولاذ. كما الفولاذ المقاوم للصدأ يستمر في التطور مع الجديد الدرجات قيد التطوير، من الضروري استشارة خبراء المواد لتحقيق الأداء الأمثل وطول العمر في الحالات الحرجة التطبيقات.