هل 304 الفولاذ المقاوم للصدأ ممغنط؟

لدى المستهلكين العاديين بعض سوء الفهم حول الفولاذ المقاوم للصدأ ، فهم يعتقدون أن الفولاذ المقاوم للصدأ المغناطيسي غير مؤهل 304 الفولاذ المقاوم للصدأ. كما نعلم ، وفقًا للهيكل تحت درجة حرارة الغرفة ، يمكن تقسيم الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أوستينيت مثل 201 ، 304 ، 321 ، 316 ، 310 ، مارتينسيت أو فيريك مثل 430 ، 420 ، 410. الأوستينيت غير مغناطيسية أو مغناطيسية ضعيفة و Martensite أو الفريت مغناطيسي. 304 هي درجة تمثيلية من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ ، ولديها قابلية تشغيل ممتازة ، وقابلية لحام ومقاومة للتآكل ، وتمثل 60 ٪ من الاستهلاك العالمي للفولاذ المقاوم للصدأ ، وعمومًا ، فهي ليست مغناطيسية ، ولكنها في بعض الأحيان مغناطيسية أو مغناطيسية ضعيفة بسبب صهر تقلبات التركيب الكيميائي أو المعالجة ، لكن لا يمكننا أن نعتقد أن هذا مزيف أو دون المستوى ، ما سبب ذلك؟

304 هو الفولاذ المقاوم للصدأ غير القابل للصدأ ، وهو عبارة عن هيكل أوستينيت واحد بعد حالة التلدين ، بدون مغناطيس. سينتج فصل تركيبة الصهر أو المعالجة الحرارية غير الصحيحة كمية صغيرة من هيكل مارتينسيت أو الفريت ، لذلك مع مغناطيسي ضعيف. بالإضافة إلى ذلك ، بعد تشوه المعالجة الباردة (مثل الختم ، والتمدد ، والدرفلة ، وما إلى ذلك) ، خضع جزء من بنية الأوستينيت أيضًا لتغيير الطور (الطفرات العامة إلى مارتينسيت) ومع المغناطيسية.

على سبيل المثال ، في نفس الدفعة من الأشرطة الفولاذية ، القطر الخارجي للأنبوب الفولاذي 76 مم ليس له مغناطيس واضح بينما القطر الخارجي للأنبوب الفولاذي 9.5 مم له مغناطيسي واضح. تكون الخصائص المغناطيسية للأنبوب المستطيل المربع أكثر وضوحًا لأن تشوه الانحناء البارد أكبر من تشوه الأنبوب الدائري ، خاصة في الجزء المنحني.

معظم أحواض المياه مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304. يرى العديد من المستهلكين أنه مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بدرجة 304 وفقًا لما إذا كان خزان المياه ممغنطًا أم لا. في الوقت الحاضر ، هناك العديد من أنواع تكنولوجيا المعالجة للمغسلة ، مثل تشكيل اللحام ، وتشكيل الشد المتكامل ، وما إلى ذلك ، إذا تم استخدام مادة 304 لتشكيل اللحام ، يتم تلدينها بشكل عام بعد معالجة اللوحة ، ولن تكون مغناطيسية أو مغناطيسية ضعيفة (لأن المعالجة السطحية للحوض) ؛ يحتاج أحد قوالب رسم خزان المياه إلى المرور بعدة عمليات تمدد ، تلدين عام ثم تمدد (التلدين يزيد التكلفة ، و 304 ليس ضروريًا للصلب مرة أخرى) ، سيكون مغناطيسيًا ، وهذه ظاهرة طبيعية جدًا.

عندما تستخدم منفاخ الفولاذ المقاوم للصدأ في مبادل حراري شل

المبادل الحراري للأنبوب المنفاخ هو ترقية تعتمد على مبادل حراري أنبوب مستقيم (لامع). يرث تصميم القمة وحوض الموجة مزايا المبادل الحراري الأنبوبي مثل المتانة والسلامة ، وفي نفس الوقت يتغلب على العيوب مثل ضعف قدرة نقل الحرارة وسهولة القياس. المبدأ هو تحسين معامل نقل الحرارة الكلي لتقليل منطقة نقل الحرارة المطلوبة ، والتي يمكن أن توفر المواد وتقليل الوزن تحت نفس تأثير نقل الحرارة.

لأن الجسم منفاخ تتم معالجته بالضغط على البارد أنبوب مشرق البليت ، يُعتقد عمومًا أنه يمكن تقوية جسم المنفاخ بعد التشكيل. تُظهر تجربة ثبات الضغط الخارجي أن عدم استقرار أنبوب التبادل الحراري المموج تحت الضغط الخارجي يحدث أولاً في قسم الأنبوب المستقيم ، وأن الأنبوب المموج لن يكون مستقرًا إلا إذا استمر الضغط الخارجي في الارتفاع. يشير هذا إلى أن ثبات المقطع المموج أفضل من ثبات المقطع المستقيم وأن الضغط الحرج للقسم المموج أعلى من ضغط المقطع المستقيم.

تظهر التجارب أن تموج تشوه الالتواء حدث في قاع الموجة ، وخاصة حوض الموجة المفردة المحلي ، وعمومًا لا يزيد عن عدم استقرار قاعين في نفس الوقت ، فإنه يوضح أن استقرار قمة الموجة أفضل من القاع ولكن في بعض الأحيان يمكن أن يظهر أيضًا على العكس من ذلك ، في عملية وضع العلامات على البارد ، يكون سمك الحوض وجدار المقطع المستقيم ثابتًا ، ويكون باردًا بعد الأنبوب أقصر في الواقع.

يزيد وجود قمم الموجات وأحواضها في المنفاخ من تأثير الحمل الحراري للتبادل الحراري الشعاعي في الأنابيب ، كما هو موضح في الشكل أدناه:

الحمل الحراري الشعاعي له تأثير كبير على معامل نقل الحرارة الكلي ، وهو السبب الأساسي لانخفاض السعر وخفة الوزن للمبادل الحراري ذي الأنابيب المزدوجة. منطقة التبادل الحراري أنبوب سطح جسم المنفاخ والأنبوب المستقيم كبير بنفس الطول ، لكن هذا التغيير أقل بكثير من مساهمة تغيير قيمة المعامل. يمكن ملاحظة أن سرعة تدفق الأنبوب المستقيم (الضوء) تقل بشكل كبير عندما يكون قريبًا من جدار الأنبوب.

يمكن للمبادل الحراري للقذيفة مع منفاخ أن يجعل سرعة السائل واتجاه التغيير المستمر لتشكيل الاضطراب مقارنة بمبادل الأنبوب المستقيم ، مما يجعل تبادل الحرارة مع الجدار ، ولن يكون التأثير الحدودي الذي يؤثر على نقل الحرارة موجودًا بعد الآن. يمكن زيادة إجمالي معامل نقل الحرارة بمقدار 2 ~ 3 مرات ، ويمكن أن تصل العملية الفعلية إلى 5 مرات ، والوزن خفيف ، وهذا هو السبب في أن سعر المبادل الحراري منفاخ أقل من سعر أنبوب التسخين المستقيم مبادل. وفقًا للحسابات والخبرة العملية ، فإن معامل نقل الحرارة الإجمالي للمنفاخ بسمك 1 مم أقل بنسبة 10٪ من المنفاخ بسمك 0.5 مم. تُظهر بيانات تشغيل مئات المبادلات الحرارية منفاخ أن سمك الجدار (تقريبًا 0.5 مم) هو السبب الرئيسي لتشغيل 10 ~ 14 عامًا دون إصلاح أو تلف كبير.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمبادل الحراري المنفاخ أن يقاوم بشكل فعال تأثير المطرقة المائية. يتم توصيل غلاف المبادل الحراري للوحة الأنبوب المزدوج بمفصل التمدد. إذا كان يعاني من تأثير المطرقة المائية ، فسيكون مفصل التمدد في غير مكانه. يحدث هذا لكل من المنفاخ والمبادلات الحرارية للأنبوب المستقيم ، وقد يتسبب تشوه الغلاف في التواء الأنبوب. ذلك لأن المنفاخ به هامش تمدد أكبر ، فإن الهامش المرن للإجهاد يكون كبيرًا عند الخضوع للتشوه ، أي أن القدرة على مقاومة عدم الاستقرار قوية في هذه الحالة. ولكن في أي حال ، في عملية التثبيت لتجنب حدوث المطرقة المائية ، يمكن اتخاذها من خلال استخدام صمام جلوس الزاوية ومفتاح التأخير وغيرها من التدابير.

مزايا مبادل حراري من الفولاذ المقاوم للصدأ

  • كفاءة نقل الحرارة العالية

يجعل التصميم الخاص للقمة والحوض الخاص بالمنفاخ تدفق السوائل بسبب الطفرة المستمرة في الجزء الداخلي والخارجي من الأنبوب لتشكيل اضطراب قوي. حتى في حالة معدل التدفق الصغير جدًا ، يمكن أن يشكل السائل اضطرابًا قويًا داخل وخارج الأنبوب ، مما يحسن بشكل كبير معامل نقل الحرارة لأنبوب التبادل الحراري. معامل نقل الحرارة أعلى بمقدار 2 ~ 3 مرات من معامل المبادل الحراري للأنبوب التقليدي.

  • لا تحجيم وحظر

يكون الوسط داخل وخارج المنفاخ دائمًا في حالة شديدة الاضطراب ، مما يجعل الجسيمات الصلبة في مقياس متوسط ​​يصعب ترسيبها ؛ من ناحية أخرى ، سيتأثر اختلاف درجة حرارة الوسط بإحداث أثر لتشوه التمدد المحوري ، وسيتغير الانحناء بشكل متكرر ، وسينتج عن أنبوب التبادل الحراري والأوساخ قوة سحب كبيرة ، حتى إذا كان هناك هدوء على نطاق واسع سوف ينكسر إيقاف التشغيل تلقائيًا ، بحيث يحافظ المبادل الحراري دائمًا على أداء أفضل لنقل الحرارة.

  • تعويض تلقائي

يمكن للهيكل الخاص وشكل المنفاخ أن يقلل بشكل فعال من الإجهاد الحراري في حالة التسخين دون إضافة وصلات تمدد ، وبالتالي تبسيط هيكل المنتجات وتحسين موثوقية المنتجات.

  • الخدمة الطويلة في الحياة

تم تحسين قدرة التمدد المحوري ، مما يقلل بشكل فعال من إجهاد فرق درجة الحرارة ويمكن أن يتكيف مع الاختلاف الكبير في درجة الحرارة وتغير الضغط ، لذلك لن يكون هناك تسرب ناتج عن تمزق أنبوب الأنبوب. يعمل الاتصال بين لوحة الحاجز والمنافخ على إطالة عمر خدمة المبادل الحراري.

 

304 الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل 403 الفولاذ المقاوم للصدأ

يشيع استخدام الدرجتين 304 و 430 من مواد الفولاذ المقاوم للصدأ. 304 الفولاذ المقاوم للصدأ هو نوع عام من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الكروم والنيكل ، وكثافة 7.93 جم / سم 3 ، والمعروف أيضًا باسم الفولاذ المقاوم للصدأ 18/8 ، هو 300 سلسلة من الفولاذ المقاوم للصدأ هو الفولاذ الأكثر استخدامًا. يمكن أن تتحمل درجة حرارة عالية 800 ℃ ، وتتمتع بأداء معالجة جيد وصلابة ، وتستخدم على نطاق واسع في متطلبات الأداء الشامل الجيد (مقاومة التآكل والقولبة) المعدات والأجزاء. 304L هو نسخة منخفضة الكربون من 304 ، والتي لا تتطلب التلدين بعد اللحام ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع للأجزاء ذات المقاييس السميكة (حوالي 5 مم وما فوق). يمكن استخدام محتوى الكربون العالي لـ 304H في درجات حرارة عالية. يمنح هيكل الأوستينيت الملدن أيضًا هذه الدرجات صلابة ممتازة ، حتى في درجات حرارة التجمد المنخفضة.

يعتبر الكروم 430 منخفض الكربون أحد أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي شيوعًا ، وله مقاومة جيدة للتآكل ، والمعروف أيضًا باسم 18/0 أو 18-0 ، وهو واحد من 400 سلسلة من الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن تقويتها قليلاً عن طريق العمل البارد ، لكن متانة درجات الحرارة المنخفضة ضعيفة ، وعموماً لا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية. الموصلية الحرارية أفضل من الأوستينيت ، معامل التمدد الحراري أصغر من الأوستينيت ، إجهاد مقاومة الحرارة ، إضافة عنصر تثبيت التيتانيوم يجعل جزء اللحام من الخاصية الميكانيكية جيدًا ، يمكن استخدامه لتزيين المباني ، أجزاء موقد الوقود ، الأجهزة المنزلية ، قطع غيار الأجهزة المنزلية. 430F هو نوع من الصلب مع أداء قطع مجاني على 430 فولاذ ، ويستخدم بشكل أساسي للمخارط والمسامير والصواميل الأوتوماتيكية ، إلخ. يضيف 430LX Ti أو Nb في 430 فولاذ ، ويقلل من محتوى C ، ويحسن أداء المعالجة وأداء اللحام. إنها تستخدم بشكل أساسي لخزانات الماء الساخن ، وأنظمة تسخين المياه ، والأدوات الصحية ، والأجهزة المنزلية المعمرة ، ودواليب الدراجة الهوائية ، إلخ.

 

وفقًا لـ ASTM A240- مواصفات ألواح وألواح وأشرطة الفولاذ المقاوم للصدأ من الكروم والكروم والنيكل لأوعية الضغط والأغراض العامة ، يجب أن يحتوي 430 من الفولاذ المقاوم للصدأ على أقل من 0.12٪ كربون ، وبين 16-18٪ كروم ، وأقل من 0.75٪ نيكل الفرق بين 304 و 430 كما هو موضح بالجدول ادناه:

مقارنة التركيب الكيميائي 

UNS C Mn P S Si Cr Ni Mo
S30400 0.07 2.00 0.045 0.03 0.75 17.5-19.5 8.0-10.5 /
S43000 0.12 1,00 0.04 0.03 1.00 16.0-18.0 0.75 /

 

مقارنة الخصائص الميكانيكية

درجات قوة الغلة ، مبا قوة الشد ، ميغاباسكال استطالة في 2 / 50mm ، دقيقة ،٪ صلابة ، HBW
304 205 515 40 183
403 205 450 22 201

 

باختصار ، إنها تختلف بشكل أساسي في العناصر التالية:

  • المقاومة للتآكل: مقاومة التآكل لـ 304 الفولاذ المقاوم للصدأ أفضل من 430. لأن 430 الفولاذ المقاوم للصدأ يحتوي على 16.00-18.00٪ الكروم ، بشكل أساسي لا يحتوي على النيكل ، 304 الفولاذ المقاوم للصدأ يحتوي على المزيد من الكروم والنيكل.
  • استقرار: 430 الفولاذ المقاوم للصدأ هو شكل الفريت ، 304 الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيت ، أكثر استقرارا من 430 الفولاذ المقاوم للصدأ ؛
  • صلابة: صلابة 304 أعلى من 430 الفولاذ المقاوم للصدأ.
  • الموصلية الحرارية: الموصلية الحرارية للفريت 430 الفولاذ المقاوم للصدأ مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 ؛
  • خصائص ميكانيكية: 430 خصائص ميكانيكية لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أفضل بسبب إضافة عنصر كيميائي مستقر من التيتانيوم.

كيف يؤثر النيتروجين على الفولاذ المقاوم للصدأ 316LN؟

316LN هو إصدار إضافة النيتروجين على أساس الصلب شمومكسل (0.06٪ ~ 0.08٪) ، بحيث يكون لها نفس خصائص 316L ، وقد تم استخدامها في تصنيع المكونات الهيكلية عالية الحرارة في مفاعل التوليد السريع (FBRS). يقلل تقليل محتوى الكربون بشكل كبير من التعرض للتشقق الناتج عن التآكل الناتج عن اللحام في البيئات المسببة للتآكل اللاحقة. يعتبر الزحف ، والتعب المنخفض للدورة ، والتفاعل الزحف والتعب من أهم الاعتبارات لمكونات FBRS. قوة درجات الحرارة العالية 316L الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن تحسينه إلى 316 من الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق خلط 0.06٪ ~ 0.08٪ N. سيتم مناقشة تأثير محتوى النيتروجين أعلى من 0.08٪ على الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ 316L عند درجة حرارة عالية في هذا البحث

 

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 316LN

فرن N C Mn Cr Mo Ni Si S P Fe
المعايير 0.06-0.22 0.02-0.03 1.6-2.0 17-18 2.3-2.5 12.0-12.5 ≤ 0.5 ≤ 0.01 ≤ 0.03 -
1 0.07 0.027 1,7 17.53 2.49 12.2 0.22 0.0055 0.013 -
2 0.11 0.033 1.78 17.63 2.51 12.27 0.21 0.0055 0.015 -
3 0.14 0.025 1.74 17.57 2.53 12.15 0.20 0.0041 0.017 -
4 0.22 0.028 1.70 17.57 2.54 12.36 0.20 0.0055 0.018 -

تم اختبار أربع دفعات من الفولاذ المقاوم للصدأ 316LN مع محتوى نيتروجين 0.07٪ ، 0.11٪ ، 0.14٪ و 0.22٪ ، ومحتوى كربوني بنسبة 0.03٪ ، لدراسة تأثير النيتروجين على الشد ، الزحف ، إجهاد الدورة المنخفضة والزحف - خصائص التعب من الفولاذ المقاوم للصدأ 316LN. الهدف من هذه التجربة هو إيجاد محتوى النيتروجين الأمثل للحصول على أفضل مزيج من خصائص إجهاد الشد والزحف والدورة المنخفضة. أظهرت النتائج التجريبية أن النيتروجين يمكن أن يحسن قوة الشد والزحف وقوة التعب للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ. تشمل أسباب الزيادة في القوة تحسين المحلول ، وتقليل طاقة خطأ التراص (SFE) ، وتصلب الترسيب ، وتشكيل المركبات (المذابات الخلالية) ، والفصل الذري ، والتصلب المطلوب. نظرًا لخصائص التبادل الإلكتروني المختلفة ، فإن النيتروجين المذاب في الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ له حجم تمدد أكبر من الكربون.

بالإضافة إلى التفاعل المرن بين النيتروجين والخلع ، يؤثر تفاعل الخلع الخلالي الكهروستاتيكي أيضًا على القوة. تتميز نوى الخلع بنقص الإلكترونات الحرة ، مما يعني أن لها شحنة موجبة. ذرات النيتروجين في الفولاذ الأوستنيتي غير القابل للصدأ مشحونة سلبًا بسبب موضع الإلكترونات الحرة بالقرب من ذرات النيتروجين والتفاعل الكهروستاتيكي بين الاضطرابات وذرات النيتروجين.

تزداد طاقة الارتباط الفعالة بين ذرة النيتروجين والخلع مع زيادة محتوى النيتروجين في الفولاذ الأوستنيتي ، لكن الارتباط ليس واضحًا بالنسبة للكربون. في الفولاذ الأوستنيتي ، يتفاعل النيتروجين الخلالي مع العناصر البديلة ويميل إلى تكوين تركيبات ذرية بديلة بينية. يرتبط المركب بسهولة بالعناصر الموجودة على يسار الحديد في الجدول الدوري ، مثل Mn و Cr و Ti و V. هناك ارتباط قوي بين خصائص الترابط بين الذرات (أي ، الاتجاه مقابل عدم التوجيه) والقرب من المجاور ذرات في نظام سبيكة متعدد المكونات. يسهل الترابط بين ذرات المعدن الترتيب قصير المدى ، وهو ارتباط ذرات العناصر المختلفة. يسهل الاستقطاب بين الذرات تبادل الإلكترونات التساهمية ، والترابط بين ذرات نفس العنصر. يعزز الكربون تجميع ذرات الاستبدال في المحلول الصلب القائم على الحديد ، بينما يسهل النيتروجين الترتيب قصير المدى.

بشكل عام ، مقاومة الخضوع (YS) وقوة الشد القصوى (UTS) من 316L تم تحسين الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير عن طريق صناعة السبائك بنسبة 0.07٪ ~ 0.22٪ من النيتروجين. لوحظت الزيادة في القوة في جميع الاختبارات في نطاق درجة حرارة 300 ~ 1123 كلفن. لوحظ شيخوخة الإجهاد الديناميكي ضمن نطاق درجة حرارة محدودة. نطاق درجة حرارة شيخوخة الإجهاد الديناميكي (DSA) يتناقص مع زيادة محتوى النيتروجين.