الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفريتي والمارتنسيتي

الأوستنيتي والفريتي والمارتنسيتي ثلاث عائلات رئيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ. تساعد البنية المميزة وتصميم السبيكة والاستجابة للمعالجة الحرارية على تفسير المغناطيسية وقابلية التقسية والتشكيل والمتانة. ويعتمد التركيب الكيميائي الدقيق ومقاومة التآكل والخواص المحددة على الدرجة الفعلية وحالة المنتج.

مقارنة سريعة

مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←

البنية المجهرية تفسر الفروق الأساسية

يحافظ الفولاذ الأوستنيتي على بنية FCC عند درجة حرارة الغرفة، ويمكن للنيكل والمنغنيز والنيتروجين تثبيت الأوستنيت. 304 و316 مثالان معروفان.

الفولاذ الفريتي له بنية BCC ويعتمد أساسا على الكروم. تحتوي درجات كثيرة منه على نسبة قليلة من النيكل أو لا تعتمد عليه. 430 مثال شائع.

الفولاذ المارتنسيتي مصمم ليستجيب للمعالجة الحرارية. للكربون دور مهم في قابلية التقسية، وتصبح بنية BCT المارتنسيتية هي الحالة الأساسية بعد التقسية.

يمكن توريد الدرجات المارتنسيتية في حالة ملدنة لتسهيل التشغيل أو التشكيل. لذلك يصف اسم العائلة الاستجابة المعدنية أيضا، ويجب التحقق بصورة مستقلة من حالة التسليم الفعلية.

تستخدم FCC وBCC وBCT هنا كوصف مبسط للشبكات البلورية المميزة؛ وتتوقف الأطوار الفعلية وتشوه الشبكة على التركيب ومسار المعالجة.

الاستجابة للمعالجة الحرارية

لا يتقسى الأوستنيتي في كامل المقطع بطريقة التبريد والمراجعة التقليدية. يمكن للتشكيل البارد أن يرفع مقاومته، ويستخدم التلدين الإذابي لاستعادة حالة أوستنيتية أكثر ليونة في التطبيقات المناسبة.

الفريتي أيضا لا يكتسب الصلادة عبر مسار التبريد والمراجعة التقليدي. يستخدم التلدين للتحكم في الحالة أو استعادتها بعد العمليات المناسبة.

في المارتنسيتي، المعالجة الحرارية جزء مباشر من تعريف الخواص. التقسية ترفع الصلادة والمقاومة، والمراجعة تضبط التوازن مع المطيلية والمتانة.

المغناطيسية

الفريتي والمارتنسيتي مواد مغناطيسية حديدية. الأوستنيتي الملدن بالكامل منخفض النفاذية المغناطيسية عادة. قد يؤدي التشكيل البارد إلى تكوين مارتنسيت ناتج عن التشوه في بعض الدرجات، كما يمكن أن يحتوي معدن اللحام على فريت موضعي.

يفيد المغناطيس في الفرز الأولي عندما تكون العائلات المحتملة معروفة. تحديد الدرجة بدقة يحتاج إلى التتبع أو فحص ملائم للمادة. توجد تفاصيل إضافية في شرح مغناطيسية الفولاذ المقاوم للصدأ .

مقاومة التآكل تعتمد على الدرجة والبيئة

تعتمد العائلات الثلاث على الكروم لتكوين طبقة التخميل، إلا أن مستوى مقاومة التآكل يختلف كثيرا داخل كل عائلة.

تشمل العائلة الأوستنيتية 304 و316 ودرجات أعلى في السبائك. بعض الدرجات الفريتية المثبتة يمكن أن تقترب من أداء درجات أوستنيتية شائعة في بيئات محددة. أما المارتنسيتي فيستخدم كثيرا عندما تكون الصلادة أو المقاومة الميكانيكية مهمة، وتتأثر مقاومته للتآكل بالتركيب والمعالجة الحرارية وحالة السطح والبيئة.

يجب تقييم الكلوريدات والحرارة والشقوق والترسبات ومواد التنظيف وتشطيب السطح باستخدام بيانات الدرجة الفعلية.

في ظروف متقاربة، يحسن الموليبدينوم مقاومة 316 للتنقر بفعل الكلوريدات مقارنة بـ304؛ راجع مقارنة 304 و316 .

التشكيل واللحام

الأوستنيتي عالي المطيلية وملائم لمجموعة واسعة من عمليات التشكيل. التصلد بالتشوه قد يفرض ضبط الأدوات وتسلسل العمليات. قابلية اللحام جيدة عموما عند اختيار معدن الحشو والإجراء المناسبين. يجب اختيار معدن الحشو والمدخل الحراري وتصميم الوصلة ومعالجة السطح بعد التصنيع بما يلائم الدرجة وظروف الخدمة.

الفريتي مناسب لعدة عمليات صفائح، وتظهر بعض الدرجات قدرة جيدة على السحب العميق. قد تكون قابلية التمدد أقل في درجات معينة، كما يحتاج لحام المقاطع الأكثر سماكة إلى ضبط نمو الحبيبات والمتانة.

المارتنسيتي غالبا ما يشكل أو يشغل آليا في حالة أكثر ليونة قبل التقسية النهائية. خطة اللحام تعتمد على الكربون وقابلية التقسية والسماكة والمعالجة الحرارية النهائية. تؤثر هذه العوامل في خطر التشقق والخواص النهائية. وقد يتطلب إجراء لحام مؤهل تسخيناً مسبقاً أو ضبط المدخل الحراري أو معالجة حرارية بعد اللحام، وفقاً للدرجة والتطبيق.

المتانة ودرجة الحرارة

يحافظ الأوستنيتي على متانة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة ويمكن استخدامه في الخدمة المبردة عندما تسمح الدرجة والكود. الفريتي والمارتنسيتي قد يظهران انتقالا من المطيلية إلى الهشاشة، لذلك يجب التحقق من بيانات المادة عند درجات الحرارة المنخفضة.

في درجات الحرارة المرتفعة يلزم فحص الأكسدة والزحف والتمدد الحراري والاحتفاظ بالمقاومة كل على حدة.

يكون التمدد الحراري للفريتي عادة أقل من الدرجات الأوستنيتية الشائعة. قد يهم هذا الفرق في الدورات الحرارية، مع ضرورة التحقق من معامل التمدد ودرجة حرارة الخدمة المسموح بها لكل درجة.

من العائلة إلى المواصفة

من أمثلة الاستخدام معدات الأغذية والخزانات للأوستنيتي، والأجهزة المنزلية وأنظمة عادم السيارات للفريتي، والشفرات والمحاور وبعض مكونات التوربينات للمارتنسيتي. يتطلب كل استخدام التحقق من الدرجة والحالة والتصميم.

تطبيقات الصفائح التي تتطلب تشكيلا ولحاما مكثفين تبدأ غالبا بدراسة الأوستنيتي. الحاجة إلى المغناطيسية وتقليل الاعتماد على النيكل قد تقود إلى الفريتي. الصلادة ومقاومة البلى والمقاومة القابلة للرفع بالمعالجة الحرارية تقود إلى المارتنسيتي.

المواصفة النهائية ينبغي أن تتضمن المعيار وإصداره، الدرجة الكاملة، شكل المنتج، الأبعاد، حالة التسليم أو المعالجة الحرارية، السطح وأي متطلبات حرجة للتصنيع أو الاختبار. ASTM A240/A240M-26 مواصفة حالية للألواح والصفائح والشرائط غير القابلة للصدأ ضمن نطاقها.

مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←

المصادر الفنية