ستانلس ستيل

ما هو الستانلس ستيل؟

في علم المعادن ، يوصف الفولاذ المقاوم للصدأ بأنه سبيكة من الحديد والكربون تحتوي على 10.5٪ من الكروم على الأقل. عنصر الكروم هو المكون الأساسي الذي يحمي الفولاذ من التآكل كما يتضح في الشكل أدناه. يأخذ اسمه من حقيقة أن هذا الفولاذ لا يلطخ ولا يتآكل ولا يصدأ مثل أنواع الفولاذ الأخرى.

يشار إلى هذه المادة أيضًا إلى الفولاذ المقاوم للتآكل ، خاصة في صناعة الطيران ، دون تفصيل أنواع ودرجات السبائك. اليوم ، من السهل جدًا الوصول إلى الفولاذ المقاوم للصدأ بالعديد من الصفات المختلفة التي يسهل الوصول إليها وخصائص السطح التي تعمل دون أي مشاكل في الظروف البيئية القاسية ، حيث يتم تطبيقها طوال عمر المنتج. حتى في حياتنا اليومية العادية ، نرى أن هذه المنتجات تُستخدم على نطاق واسع من أدوات المائدة إلى الساعات.
يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة عالية للتآكل والأكسدة في العديد من البيئات الطبيعية والتي من صنع الإنسان. ولكن ، من المهم اختيار الدرجة المناسبة ونوع الفولاذ المقاوم للصدأ لكل تطبيق محدد. تبدأ الخطوة الأولى في اختيار الجودة بتحليل مفصل وتعريف لجميع ظروف العمل الممكنة والحالية التي سيتعرض لها الفولاذ المقاوم للصدأ خلال مرحلة التصميم.

يتم تحقيق مقاومة عالية للأكسدة في درجة حرارة الغرفة العادية والظروف الجوية عن طريق إضافة الكروم بحد أدنى 13٪ (بالوزن) ، وما يصل إلى 30٪ في الظروف البيئية القاسية والصعبة للغاية. عندما يتعرض عنصر الكروم في الفولاذ المقاوم للصدأ للأكسجين (أي الأكسجين المتاح في الغلاف الجوي العادي) ، فإنه يشكل على الفور طبقة تخميل من أكسيد الكروم (Cr2O3). هذه الطبقة رقيقة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة وتحمي المعدن المغطى بها عن طريق منع تغلغل الماء أو أي غاز أو أكسجين في المعدن (الفولاذ المقاوم للصدأ) الذي يتكون منه المنتج. علاوة على ذلك ، إذا تمزق أو خدش هذه الطبقة لأي سبب من الأسباب ، تحدث الفتحة مرة أخرى عندما يتم تحديث الطبقة بسرعة كبيرة. تسمى هذه الظاهرة التخميل ويتم ملاحظتها أيضًا في بعض المعادن الأخرى مثل التيتانيوم.

مثل عناصر الموليبدينوم والفاناديوم المستخدمة في النسب المنخفضة الأخرى ، يساهم عنصر النيكل أيضًا في خاصية التخميل.

مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل والتلطيخ تجعله مادة مثالية ولا غنى عنها في مجموعة واسعة من التطبيقات التجارية ، نظرًا لتكلفة صيانته المنخفضة ، والتكلفة المنخفضة مقارنة بالآخرين ، والمظهر الجذاب. على الرغم من وجود أكثر من 150 درجة من الفولاذ المقاوم للصدأ في المجموع ، إلا أن 15 منها مستخدمة على نطاق واسع ومعروفة في السوق.

مثل أنواع الفولاذ الأخرى ذات الصلة ، يتم إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق طرق الدرفلة على البارد والساخن بأشكال عديدة مثل المنتجات المسطحة والألواح والقضبان والأسلاك والأنابيب والمنتجات ذات الأشكال الطويلة والمسبوكات. يستخدم على نطاق واسع في صناعة الأغذية ، والأدوية ، والمعدات الجراحية ، والمعدات الصناعية ، والسيارات ، والسلع البيضاء ، والهياكل وعناصر البناء ، والمباني ، وما إلى ذلك. ومن المجالات التي يتم فيها استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ، منتجات مثل المجوهرات والساعات التي لا نتركها معنا في حياتنا اليومية. الدرجة الأكثر شيوعًا المستخدمة في المجوهرات هي 316L. على عكس الفضة ، لا يتأكسد الفولاذ المقاوم للصدأ ويتلطخ بمرور الوقت. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ أخف قليلاً من الفضة ، فإنها توفر الراحة للمصممين.

الفولاذ المقاوم للصدأ قابل لإعادة التدوير بنسبة 100٪. يتم إنتاج 60٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم عن طريق إعادة معالجة أي مواد معاد تدويرها مثل الفولاذ المقاوم للصدأ من المنتجات الهالكة والخردة من عمليات الإنتاج.

أنواع الستانلس ستيل :

هناك أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ. على سبيل المثال ، عند إضافة النيكل ، تصبح البنية المجهرية الأوستنيتي للحديد مستقرة. هذا الهيكل البلوري يجعل الفولاذ غير مغناطيسي وأقل هشاشة في درجات الحرارة المنخفضة. يتم زيادة كمية الكربون التي يحتوي عليها لزيادة صلابة وقوة. مع المعالجة الحرارية ، يمكن استخدام هذا الفولاذ في العديد من المنتجات مثل شفرات الحلاقة والسكاكين ونصائح التقطيع. يوجد المنغنيز أيضًا في العديد من الفولاذ بنسب متفاوتة ويساعد في الحفاظ على الهيكل الأوستنيتي الذي يوفره النيكل بتكاليف أقل.

يتم تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ إلى خمس مجموعات وفقًا لبنيتها المجهرية البلورية:

•  الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي
• فولاذ مقاوم للصدأ من الحديد
• الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس
• الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ
• الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب (PH)

1. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي:
يمثل الفولاذ المقاوم للصدأ سلسلة 300 أو الأوستنيتي حوالي 60٪ من إجمالي إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ في العالم. تحتوي على 0.15٪ كربون كحد أقصى ، و 16٪ كروميوم كحد أدنى وكميات كافية من النيكل و / أو المنغنيز لتثبيت البنية الأوستنيتي من درجات حرارة منخفضة جدًا إلى نقطة الانصهار.

أكثر الأنواع شهرة هو الفولاذ المقاوم للصدأ 18/8 (304 درجة) ، والذي يحتوي على 18٪ كروم و 8٪ نيكل. يُظهر الفولاذ المعروف باسم الفولاذ المقاوم للصدأ “الفائق الأوستنيتي” مثل AL-6XN و 254SMO مقاومة فعالة جدًا لنواة الكلوريد وتآكل الشقوق بسبب ارتفاع الموليبدينوم (> 6٪) والإضافات النيتروجينية الموجودة فيها ، ومقاومة الضغط العالي للتآكل الموضحة بالنيكل العالي.

يتسبب المحتوى العالي من السبائك لـ “superaustenitics” في أن تكون تكاليفها مرتفعة للغاية. لهذا السبب ، يجب ملاحظة أنه على الرغم من أنه ليس هو نفسه تمامًا ، يمكن الحصول على أداء مشابه من مجموعات الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي أو المزدوج بتكلفة أقل. وأشهر درجات الأوستنيتي هي 304 و 316.

الفولاذ الأوستنيتي غير القابل للصدأ غير مغناطيسي وغير قابل للمعالجة بالحرارة ، وله ليونة عالية ، ويمكن تقويته بالدرفلة ، وله مقاومة ممتازة للتآكل ، وقابلية ميكانيكية ، وقابلية لحام. هيكلها هو FCC.
2. الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد:
يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي عمومًا مجموعة من الفولاذ المقاوم للصدأ التي لا تحتوي على النيكل ولكنها تحتوي على نسبة عالية من الكروم (بين 10.5٪ و 30٪) ، وعناصر مكونة للكربيد مثل الموليبدينوم ، والتيتانيوم الفاناديوم ، وعناصر السبائك التي تعمل على استقرار الهيكل الحديدي.

بشكل عام ، المحتوى العالي من الكروم الموجود فيها يعطي الحديد مقاومة عالية للتآكل. الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي ، الذي له خصائص ميكانيكية وفيزيائية قريبة من تلك الخاصة بأقاربهم ، الفولاذ الكربوني ، مغناطيسي على عكس الأوستنيتيك ، ولا يمكن معالجته بالحرارة بسبب محتواه المنخفض من الكربون ويمكن دلفنته بسهولة. المعالجة الحرارية الوحيدة التي يمكن تطبيقها على هذا النوع من الفولاذ هي التلدين.
في الآونة الأخيرة ، أدت الزيادة الشديدة في الأسعار والتغيير في عناصر صناعة السبائك ، وخاصة النيكل ، إلى تسريع تطوير الحديد ، وقد تم تطوير درجات حديدية جديدة ، مقاومة للتآكل وكذلك الأوستنيتيك بتكلفة منخفضة ، مع مجموعة واسعة من الاستخدامات والكثير أقل تكلفة.
3. الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس:
يختلف أداء التآكل لهذا الفولاذ ، الذي يحتوي عمومًا على نسب متساوية من الفريت والأوستينيت في بنيتهما المجهرية ، وفقًا للسبائك التي يحتويها.

على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين يتمتع بقوة أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ، إلا أنه يتمتع بمقاومة أفضل للتآكل الموضعي ، خاصةً التآكل ، والتآكل الناتج عن الإجهاد ، من الأوستنيتي. تعتبر الدرجات المزدوجة أيضًا أكثر متانة نظرًا لمحتواها العالي من الكروم بين 19٪ و 28٪ ، والموليبدينوم حتى 5٪ ، والنيكل بمعدلات أقل من الأوستنيتيك.

أهم ميزة مقيدة للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين هو هشاشتها في درجات حرارة عالية ودرجات حرارة منخفضة للغاية. يصبح الفولاذ المزدوج هشًا ويحتاج إلى التلدين ، خاصة إذا تم تشغيله فوق 300 درجة مئوية وأقل من -50 درجة مئوية حتى لفترة قصيرة. درجة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة الأكثر شهرة هي 2205 درجة. هيكلها هو BCC للأجزاء الحديدية و FCC للأجزاء الأوستنيتي.

4. الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ:
ومع ذلك ، بسبب إضافة الكربون الإضافية الموجودة فيه ، يمكن تقويته بالمعالجة الحرارية مثل الفولاذ الكربوني ويمكن زيادة قوته. تشتمل عناصر السبائك الأساسية على 12٪ إلى 15٪ كروم ، 0.2٪ إلى 1.0٪ موليبدينوم ، و 0.1٪ إلى 1.2٪ كربون. باستثناء عدد قليل من الدرجات المارتينزيتية ، فإنه لا يحتوي على النيكل.

يعتبر الفولاذ المارتنزيتي المقاوم للصدأ ، وهو مثال على البنية المجهرية الموضحة أدناه ، مغناطيسيًا. اعتمادًا على نسبة الكربون المتزايدة ، تزداد صلابتها وقوتها ، بينما تقل صلابتها وليونتها. نظرًا لمحتواها العالي من الكربون وعناصر السبائك الأخرى ، يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية حتى 60 HRC. بعد المعالجة الحرارية ، والتي تسمى التقسية أو التقسية ، بعد تخفيف الضغط ، يتم الوصول إلى مقاومة التآكل المثلى.

تتميز درجات مارتينسيت بمقاومة تآكل أقل قليلاً عند مقارنتها بدرجات الحديد والأوستنيتي. لديها خصائص عالية في الماكينة وقابلية التشكيل. اعتمادًا على عناصر السبائك الموجودة فيها ونسبها ، قد يكون هناك كمية صغيرة من بنية الأوستينيت المتبقية في هياكلها.

يمكن تطبيق الفولاذ المرتنزي بنجاح كبير ، خاصة في المناطق التي تكون فيها القوة والمقاومة للتآكل الميكانيكي مرغوبة إلى جانب مقاومة التآكل. كما أنها تستخدم كأداة الصلب. نطاق التطبيق واسع جدا. هيكلهم هو BCT.

الفولاذ المارتنزيتي المقاوم للصدأ يشبه الفولاذ منخفض السبائك – الفولاذ عالي القوة أو الفولاذ الكربوني ، بهياكل مشابهة للفولاذ الحديدي ..
5. الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالأمطار (PH):
الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب ، والذي يُطلق عليه أيضًا “الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالعمر” ، هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يحتوي بشكل أساسي على الكروم والنيكل ، ويجمع بين خصائص كلاهما في هيكله ، بين درجات المارتينسيت والأوستنيتي.

مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ، يمكن أن يكتسبوا قوة عالية من خلال المعالجة الحرارية ، ولديهم أيضًا مقاومة للتآكل مثل درجات الأوستنيتي. يتم تحقيق التصلب عن طريق إضافة عنصر أو أكثر من عناصر صناعة السبائك مثل النحاس والألومنيوم والتيتانيوم والنيوبيوم والموليبدينوم. الصف الأكثر شهرة في هذه المجموعة هو 17-4 PH. تُعرف هذه الدرجة أيضًا باسم 630. هذه الجودة ، التي اشتق اسمها من 17٪ كروم و 4٪ محتوى نيكل ، تحتوي أيضًا على 4٪ نحاس و 0.3٪ نيوبيوم.

تتمثل إحدى ميزات الفولاذ المقاوم للصدأ المصلب بالترسيب في أن هذه المواد متوفرة أيضًا في ظروف “المحلول المعالج” ، وهي جاهزة للعمل وتشكيل ميكانيكي. بعد المعالجة الميكانيكية أو التصنيع ، يمكن زيادة قوة الفولاذ حسب الرغبة عن طريق تطبيق معالجة حرارية منخفضة درجة الحرارة بكل بساطة. نظرًا لأن هذه العملية تتم في درجة حرارة منخفضة ، لا تحدث التشوهات أو التشوهات المرتبطة بدرجة الحرارة في المواد المنتجة أو المطبقة.

ينقسم الفولاذ المقاوم للصدأ المصلب بالترسيب إلى ثلاث مجموعات فرعية: PH Martensitic ، PH شبه الأوستنيتي ، و PH الأوستنيتي.

اعتمادًا على نسبة السبائك ، يمكن أن يكون للفولاذ المقاوم للصدأ PH نفس مقاومة التآكل مثل درجة الأوستنيتي 304. في شكل صلب ، تكون مقاومة التآكل منخفضة للغاية. لذلك ، لا ينبغي استخدامه قبل المعالجة الحرارية. يمكن أن تكون هياكلها أيضًا BCT أو FCC أو كليهما ، اعتمادًا على مجموعاتها الفرعية.