كيف يؤثر عنصر صناعة السبائك على الفولاذ المقاوم للصدأ؟

التركيب الكيميائي له تأثير كبير على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية والخواص الفيزيائية ومقاومة التآكل للصلب. يمكن للكروم والموليبدينوم والنيكل وعناصر صناعة السبائك الأخرى أن تحل محل الزاوية الرأسية لشبكة الأوستينيت ومركز الجوانب الستة للمكعب، حيث يوجد الحديد والكربون والنيتروجين في الفجوة بين ذرات الشبكة (موضع الفجوة) بسبب صغر حجمها. ، تنتج إجهادًا كبيرًا في الشبكة، وبالتالي تصبح عناصر تصلب فعالة. تختلف تأثيرات عناصر صناعة السبائك المختلفة على خصائص الفولاذ، فهي مفيدة أحيانًا وضارة أحيانًا أخرى. عناصر السبائك الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لها التأثيرات التالية:

 

سجل تجاري

الكروم هو عنصر صناعة السبائك الذي يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ "خاليًا من الصدأ". مطلوب ما لا يقل عن 10.5% من الكروم لتشكيل طبقة التخميل السطحية المميزة للفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن لفيلم التخميل أن يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ يقاوم بشكل فعال الماء المتآكل ومجموعة متنوعة من المحاليل الحمضية وحتى الأكسدة القوية للتآكل الغازي بدرجة الحرارة العالية. عندما يتجاوز محتوى الكروم 10.5%، يتم تعزيز مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ. محتوى الكروم 304 الفولاذ المقاوم للصدأ هو 18%، وبعض الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الجودة يحتوي على محتوى كروم يصل إلى 20% إلى 28%.

 

ني

يمكن للنيكل تشكيل واستقرار المرحلة الأوستنيتية. 8%Ni يجعل 304 الفولاذ المقاوم للصدأمما يمنحه الخصائص الميكانيكية والقوة والمتانة التي يتطلبها الأوستينيت. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء على تركيزات عالية من الكروم والموليبدينوم، ويتم إضافة النيكل للحفاظ على الهيكل الأوستنيتي عند إضافة المزيد من الكروم أو عناصر تشكيل الفريت الأخرى إلى الفولاذ. يمكن ضمان هيكل الأوستينيت بحوالي 20% من محتوى النيكل، ويمكن تحسين مقاومة الكسر الناتج عن الإجهاد للفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير.

يمكن للنيكل أيضًا أن يقلل من معدل تصلب العمل أثناء التشوه البارد، وبالتالي فإن السبائك المستخدمة في السحب العميق والغزل والتوجيه البارد تحتوي عمومًا على نسبة عالية من النيكل.

 

شهر

يعمل الموليبدينوم على تحسين مقاومة التآكل والشقوق للفولاذ المقاوم للصدأ في بيئة الكلوريد. مزيج الموليبدينوم والكروم، وخاصة النيتروجين، يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء يتمتع بمقاومة قوية للتآكل والشقوق. يمكن لـ Mo أيضًا تحسين مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ في البيئات المختزلة مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك المخفف. الحد الأدنى لمحتوى الموليبدينوم من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو حوالي 2%، مثل 316 الفولاذ المقاوم للصدأ. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء مع أعلى محتوى من السبائك على ما يصل إلى 7.5% من الموليبدينوم. يساهم الموليبدينوم في تكوين مرحلة الفريت ويؤثر على توازن المرحلة. ويشارك في تكوين العديد من المراحل الثانوية الضارة وسيشكل أكاسيد غير مستقرة عند درجات الحرارة العالية، ويكون له تأثير سلبي على مقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة المرتفعة، ويجب مراعاة استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المحتوي على الموليبدينوم.

 

ج

الكربون يستقر ويقوي المرحلة الأوستنيتي. يعد الكربون عنصرًا مفيدًا للفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة مثل أنابيب الغلايات، ولكن في بعض الحالات يمكن أن يكون له تأثير ضار على مقاومة التآكل. عادةً ما يقتصر محتوى الكربون في معظم الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي على أدنى مستوى ممكن عمليًا. محتوى الكربون من درجات اللحام (304 لتر، 201L و 316L) يقتصر على 0.030%. يقتصر محتوى الكربون في بعض الدرجات عالية الأداء من السبائك العالية على 0.020%.

 

ن

يعمل النيتروجين على استقرار وتقوية الطور الأوستينيت، ويبطئ حساسية الكربيد وتكوين الطور الثانوي. يحتوي كل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسي والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء على النيتروجين. في الدرجة منخفضة الكربون (L)، يمكن لكمية صغيرة من النيتروجين (تصل إلى 0.1%) أن تعوض فقدان القوة بسبب انخفاض محتوى الكربون. يساعد النيتروجين أيضًا على تحسين مقاومة تآكل الكلوريد وتآكل الشقوق، لذا فإن بعض أفضل أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء المقاوم للتآكل تحتوي على محتوى نيتروجين يصل إلى 0.5%.

 

من

تستخدم مصانع الصلب المنغنيز لإزالة الأكسدة من الفولاذ المنصهر، لذلك تبقى كمية صغيرة من المنغنيز في جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن للمنغنيز أيضًا تثبيت الطور الأوستنيتي وتحسين قابلية ذوبان النيتروجين في الفولاذ المقاوم للصدأ. ولذلك، في الفولاذ المقاوم للصدأ سلسلة 200، يمكن استخدام المنغنيز لاستبدال جزء من النيكل لزيادة محتوى النيتروجين، وتحسين القوة ومقاومة التآكل. يضاف المنغنيز إلى بعض الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء لتحقيق نفس التأثير.

 

النحاس

يمكن للنحاس تحسين مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق تقليل الأحماض، مثل بعض المحاليل المختلطة من حمض الكبريتيك والفوسفوريك.

 

سي

بشكل عام، يعد السيليكون عنصرًا مفيدًا في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لأنه يمكن أن يحسن مقاومة التآكل للصلب في البيئات الحمضية المركزة والأكسدة العالية. يُذكر أن UNS S30600 وغيره من الفولاذ المقاوم للصدأ الخاص عالي السيليكون يتمتع بمقاومة عالية للتآكل. يمكن أيضًا استخدام السيليكون، مثل المنغنيز، لإزالة الأكسدة من الفولاذ المنصهر، لذلك تبقى دائمًا شوائب الأكسيد الصغيرة التي تحتوي على السيليكون والمنغنيز وعناصر إزالة الأكسدة الأخرى في الفولاذ. لكن وجود الكثير من الشوائب سيؤثر على جودة سطح المنتج.

 

ملحوظة و تي

يعتبر هذان العنصران من العناصر القوية المكونة للكربيد ويمكن استخدامهما بدلاً من الدرجات منخفضة الكربون لتخفيف التحسس. يمكن لكربيد النيوبيوم وكربيد التيتانيوم تحسين قوة درجات الحرارة العالية. 347 ويشيع استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 321 الذي يحتوي على Nb وTi في الغلايات ومعدات التكرير لتلبية متطلبات القوة وقابلية اللحام في درجات الحرارة العالية. كما أنها تستخدم في بعض عمليات إزالة الأكسدة كعناصر متبقية في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء.

 

س و ب

الكبريت جيد وسيئ على حد سواء بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن أن يحسن أداء المعالجة، والضرر هو تقليل قابلية التشغيل الحراري، وزيادة عدد إدراج كبريتيد المنغنيز، مما يؤدي إلى تقليل مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الجودة ليس من السهل تسخينه، لذلك يجب التحكم في محتوى الكبريت عند أدنى مستوى ممكن، حوالي 0.001%. لا يتم إضافة الكبريت عادة كعنصر صناعة السبائك إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الأداء. ومع ذلك، فإن محتوى الكبريت في الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة القياسية غالبًا ما يكون مرتفعًا (0.005% ~ 0.017%)، من أجل تحسين عمق اختراق اللحام للحام الانصهار الذاتي، وتحسين أداء القطع.

يعد الفوسفور عنصرًا ضارًا ويمكن أن يؤثر سلبًا على خصائص العمل الساخنة للطرق والدرفلة على الساخن. في عملية التبريد بعد اللحام، سيتم أيضًا تعزيز حدوث التكسير الحراري. لذلك، يجب التحكم في محتوى الفوسفور عند الحد الأدنى.