هل ما زلت محتارًا بشأن الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ والحديد المقاوم للصدأ؟ كيف تميز؟ بعد قراءة هذا، ستعرف

الفولاذ المقاوم للصدأ هو مصطلح عام للفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للأحماض. يشير الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الفولاذ الذي يقاوم الوسائط الضعيفة مثل الغلاف الجوي، والبخار، وتآكل الماء، بينما يشير الفولاذ المقاوم للأحماض إلى الفولاذ الذي يقاوم الوسائط الكيميائية المسببة للتآكل مثل تآكل الأحماض، والقلويات، والملح. يكمن الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للصدأ في تركيبة النيكل.

الحديد المقاوم للصدأ هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ مصنوع من معالجة الحديد الخردة المعاد تدويره، والرصاص، والفولاذ، ومواد أخرى من خلال معالجة الفرن الثانوي وإزالة التلبيد. تشمل نماذجه 409 و410 و430 و444، والتي تنتمي إلى الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيت والفريت. له خصائص مغناطيسية عند استخدامه كمغناطيس. تشمل الفولاذات الأوستنيتية المقاومة للصدأ 201 و202 و304 و321 و316L، إلخ.

الفولاذ المقاوم للصدأ (المعروف أيضًا باسم الفولاذ المقاوم للأحماض) يشير إلى الفولاذ الذي يمكنه مقاومة التآكل من الوسائط الكيميائية الجوية أو الحمضية. الفولاذ المقاوم للصدأ ليس خاليًا من الصدأ، ولكن سلوكه التآكلي يختلف في الوسائط المختلفة. هناك العديد من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ بخصائص مختلفة، وقد شكلت تدريجيًا عدة فئات رئيسية في عملية التطوير.

وفقًا للهيكل التنظيمي، يمكن تقسيمه إلى أربع فئات: الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي (بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب)، والفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفريتي المزدوج؛

وفقًا للتركيب الكيميائي الرئيسي للفولاذ أو بعض العناصر المميزة في الفولاذ، يمكن تصنيفه إلى فولاذ مقاوم للكروم، وفولاذ مقاوم للكروم والنيكل، وفولاذ مقاوم للكروم والنيكل والموليبدينوم، وفولاذ مقاوم للكربون المنخفض، وفولاذ مقاوم للموليبدينوم العالي، وفولاذ مقاوم عالي النقاء، وما إلى ذلك؛

وفقًا لخصائص الأداء وتطبيقات الفولاذ، يمكن تصنيفه إلى فولاذ مقاوم للصدأ مقاوم للأحماض النيتريك، وفولاذ مقاوم للصدأ مقاوم للأحماض الكبريتيك، وفولاذ مقاوم للصدأ مقاوم للتآكل الحفري، وفولاذ مقاوم للصدأ مقاوم للتآكل الإجهادي، وفولاذ مقاوم للصدأ عالي القوة، وما إلى ذلك؛

وفقًا للخصائص الوظيفية للفولاذ، يمكن تصنيفه إلى فولاذ مقاوم للصدأ منخفض الحرارة، وفولاذ مقاوم للصدأ غير مغناطيسي، وفولاذ مقاوم للصدأ سهل القطع، وفولاذ مقاوم للصدأ فائق المرونة، وما إلى ذلك.

الطريقة الشائعة للتصنيف حاليًا تعتمد على الخصائص الهيكلية والتركيب الكيميائي للفولاذ، بالإضافة إلى مزيج من كليهما. بشكل عام، يتم تقسيمه إلى فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي، وفولاذ مقاوم للصدأ فيريتي، وفولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي، وفولاذ مقاوم للصدأ مزدوج، وفولاذ مقاوم للصدأ مقوى بالترسيب، أو إلى فئتين: فولاذ مقاوم للصدأ بالكروم وفولاذ مقاوم للصدأ بالنيكل.

أ. فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الشائع الاستخدام له محتوى كربوني يتراوح بين 0.1-0.45٪ ومحتوى كروم يتراوح بين 12-14٪، وينتمي إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم، ويشير عادةً إلى الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع Cr13. تشمل درجات الفولاذ النموذجية 1Cr13، 2Cr13، 3Cr13، 4Cr13، إلخ. يُستخدم هذا النوع من الفولاذ بشكل عام لصنع صمامات ومضخات وأجزاء أخرى متنوعة يمكنها تحمل الأحمال وتتطلب مقاومة للتآكل، بالإضافة إلى بعض الأدوات المقاومة للصدأ.

لتحسين مقاومة التآكل، يتم التحكم في محتوى الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ضمن نطاق منخفض جدًا، وعادةً لا يتجاوز 0.4%. كلما انخفض محتوى الكربون، كانت مقاومة التآكل للفولاذ أفضل، بينما كلما زاد محتوى الكربون، زاد محتوى الكربون في المصفوفة، مما يؤدي إلى زيادة قوة وصلابة الفولاذ؛ وكلما زاد محتوى الكربون، زادت كربيدات الكروم المتكونة، وأصبحت مقاومته للتآكل أسوأ. ليس من الصعب ملاحظة أن مؤشرات القوة والصلابة لـ 4Cr13 أفضل من مؤشرات 1Cr13، ولكن مقاومته للتآكل ليست جيدة مثل 1Cr13.

يتمتع كل من 1Cr13 و 2Cr13 بالقدرة على مقاومة التآكل من الوسائط الجوية والبخارية وغيرها، وغالبًا ما تستخدم كفولاذ إنشائي مقاوم للتآكل. لتحقيق أداء شامل جيد، غالبًا ما يتم استخدام التبريد والتقسية عند درجة حرارة عالية (600-700 درجة مئوية) للحصول على المارتنسيت المقسّى، والذي يستخدم في تصنيع شفرات التوربينات، وملحقات أنابيب الغلايات، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن فولاذ 3Cr13 و 4Cr13 يتمتع بمقاومة تآكل ضعيفة نسبيًا بسبب محتواه العالي من الكربون. من خلال التبريد والتقسية عند درجة حرارة منخفضة (200-300 درجة مئوية)، يتم الحصول على المارتنسيت المقسّى، والذي يتمتع بقوة وصلابة عالية (HRC تصل إلى 50). لذلك، غالبًا ما تستخدم كفولاذ أدوات لتصنيع الأجهزة الطبية، وأدوات القطع، وأعمدة مضخات الزيت الساخن، وما إلى ذلك.

ب. الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي الشائع الاستخدام يحتوي على نسبة كربون أقل من 0.15٪ ونسبة كروم تتراوح بين 12-30٪، وينتمي أيضًا إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الكرومي. تشمل درجات الفولاذ النموذجية 0Cr13، 1Cr17، 1Cr17Ti، 1Cr28، إلخ. نظرًا للانخفاض المقابل في محتوى الكربون وزيادة محتوى الكروم، يظل التركيب المجهري للفولاذ عبارة عن بنية فريتية أحادية الطور عند التسخين من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة عالية (960-1100 درجة مئوية). مقاومته للتآكل، وليونته، وقابليته للحام كلها متفوقة على الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي عالي الكروم، فإن قدرته على مقاومة التآكل المتوسطة قوية، وتتحسن مقاومته للتآكل بشكل أكبر مع زيادة محتوى الكروم.

يمكن أن يؤدي إضافة التيتانيوم إلى الفولاذ إلى تحسين حجم الحبيبات، وتثبيت الكربون والنيتروجين، وتحسين المتانة وقابلية اللحام للفولاذ. لا يمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي بطرق المعالجة الحرارية لأنه لا يخضع لتحول طوري أثناء التسخين والتبريد. إذا أصبحت الحبيبات خشنة أثناء عملية التسخين، فلا يمكن استخدام سوى التشوه البلاستيكي البارد وإعادة التبلور لتحسين التركيب والخصائص. إذا بقي هذا النوع من الفولاذ عند 450-550 درجة مئوية، فسيؤدي ذلك إلى تقصف الفولاذ، والمعروف باسم "تقصف 475 درجة مئوية". عن طريق التسخين إلى حوالي 600 درجة مئوية ثم التبريد السريع، يمكن القضاء على التقصف. يجب ملاحظة أيضًا أن هذا النوع من الفولاذ، عند تسخينه لفترة طويلة عند 600-800 درجة مئوية، سينتج أيضًا طورًا σ صلبًا وهشًا، مما يتسبب في ظهور المادة بتقصف الطور σ.

بالإضافة إلى ذلك، أثناء التبريد السريع فوق 9250 درجة مئوية، هناك ميل للتآكل بين الحبيبات والهشاشة الناجمة عن تضخم الحبيبات الكبير. هذه الظواهر تمثل مشاكل خطيرة للأجزاء الملحومة. يمكن القضاء على الظاهرة الأولى عن طريق التقسية قصيرة الأجل عند 650-815 درجة مئوية. يتمتع هذا النوع من الفولاذ بقوة أقل بشكل واضح من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ويستخدم بشكل أساسي لتصنيع الأجزاء المقاومة للتآكل، ويستخدم على نطاق واسع في صناعات حمض النيتريك والأسمدة النيتروجينية.

ج. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

يؤدي إضافة 8-11% نيكل إلى الفولاذ الذي يحتوي على 18% كروم إلى إنتاج فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي. يعتبر 1Cr18Ni9 الدرجة الأكثر شيوعًا. يوسع هذا النوع من الفولاذ منطقة الأوستنيت بسبب إضافة النيكل، مما يؤدي إلى بنية أوستنيت أحادية الطور غير مستقرة في درجة حرارة الغرفة. نظرًا لمحتواه العالي من الكروم والنيكل وبنيته الأوستنيتية أحادية الطور، فإنه يتمتع بثبات كيميائي أعلى ومقاومة أفضل للتآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ الكرومي، مما يجعله النوع الأكثر استخدامًا من الفولاذ المقاوم للصدأ حاليًا.

يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8 بنية أُوستينيت + كربيد في حالة التلدين. يمكن أن يتسبب وجود الكربيدات في إلحاق ضرر كبير بمقاومة التآكل للفولاذ. لذلك، تُستخدم طريقة المعالجة بالذوبان بشكل شائع، والتي تتضمن تسخين الفولاذ إلى 1100 درجة مئوية ثم تبريده بالماء لإذابة الكربيدات في الأُوستينيت الذي تم الحصول عليه في درجات حرارة عالية. من خلال التبريد السريع، يتم الحصول على بنية أُوستينيت أحادية الطور في درجة حرارة الغرفة.

يشير الفولاذ المقاوم للصدأ المعروف عادةً إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي والفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي. يُستخدم للتمييز بينه وبين الفولاذ المقاوم للصدأ الأُوستينيتي الأكثر شيوعًا بأداء جيد في منع الصدأ.

د. فولاذ مقاوم للصدأ ثنائي الأوستنيتي الفريتي

إنه فولاذ مقاوم للصدأ ذو هياكل أستينية وفريتية، يمثل كل منهما حوالي النصف. في حالة انخفاض محتوى الكربون، يتراوح محتوى الكروم بين 18% و 28%، ويتراوح محتوى النيكل بين 3% و 10%. تحتوي بعض أنواع الفولاذ أيضًا على عناصر سبائك مثل Mo و Cu و Si و Nb و Ti و N وما إلى ذلك. يجمع هذا النوع من الفولاذ بين خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الأستيني والفريتي. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، فإنه يتمتع بمرونة وصلابة أعلى، ولا يوجد هشاشة في درجة حرارة الغرفة، وتحسين كبير في مقاومة التآكل بين الحبيبات وأداء اللحام. في الوقت نفسه، يحتفظ بهشاشة 475 درجة مئوية والتوصيل الحراري العالي للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، ويتميز بخصائص مثل المرونة الفائقة.

مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، فإنه يتمتع بقوة أعلى ومقاومة محسنة بشكل كبير للتآكل بين الحبيبات والتآكل الإجهادي الكلوريدي. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور بمقاومة ممتازة للتآكل الموضعي (pitting corrosion) وهو أيضًا فولاذ مقاوم للصدأ موفر للنيكل.

كيف نميز بين منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ و"الحديد المقاوم للصدأ"؟

التعرف من خلال العلامات: العديد من منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ تحمل أختامًا فولاذية على أسطحها، مثل 13-0، 18-8، إلخ. الرقم الذي يسبق الخط القصير يشير إلى محتوى الكروم في المنتج، والرقم الذي يلي الخط القصير يشير إلى محتوى النيكل في المنتج. مثل 13-0، فهو يحتوي على الكروم فقط ولا يحتوي على النيكل، ويعرف عادةً باسم "الحديد المقاوم للصدأ"؛ بينما يشير 18-8 إلى أن المنتج يحتوي على كل من الكروم والنيكل، وهو الفولاذ المقاوم للصدأ. من خلال التفاوض الصوتي: يمكن أيضًا استخدام النقر على منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ أو "الحديد المقاوم للصدأ" كوسيلة للحكم. الجذب بالمغناطيس الدائم: الفولاذ المقاوم للصدأ الحقيقي لا يجذبه المغناطيس، بينما يمكن جذب "الحديد المقاوم للصدأ" بالمغناطيس. على الرغم من وجود اختلافات في الخصائص بين "الحديد المقاوم للصدأ" والفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أن مقاومتهما للتآكل أفضل بكثير من أواني الطهي المصنوعة من الحديد المطاوع والحديد الزهر.