لا توجد قيمة واحدة لدرجة انصهار تصلح لكل أنواع الفولاذ. الفولاذ سبيكة أساسها الحديد وتحتوي على الكربون وعناصر أخرى بنسب تختلف باختلاف الدرجة. أثناء التسخين تمر معظم السبائك التجارية بمجال بين solidus، حيث يبدأ ظهور الطور السائل، وliquidus، حيث تصبح السبيكة سائلة بالكامل وفق وصف الاتزان المستخدم.
تورد BSSA مجالاً يقارب 1400–1450°C للنوع 304/304L و1375–1400°C للنوع 316/316L. كما تعتمد حدود الانصهار في الفولاذ الكربوني على التركيب الكيميائي.
مرجع سريع
| المادة | مجال مرجعي |
|---|---|
| الحديد النقي | نحو 1535–1538°C |
| 304 / 304L | 1400–1450°C |
| 316 / 316L | 1375–1400°C |
| 430 | 1425–1510°C |
| 410 | 1480–1530°C |
مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←
مجالات الفولاذ غير القابل للصدأ مأخوذة من جدول BSSA/ASM، وهي قيم مرجعية. التحكم في العمليات يحتاج إلى بيانات الدرجة المحددة، وقد يحتاج إلى تحليل الصهرة الفعلي.
معنى solidus وliquidus
عند solidus يبدأ تكوّن أول جزء سائل. بين solidus وliquidus يمكن أن تتعايش أطوار صلبة وسائلة. فوق liquidus تكون السبيكة سائلة بالكامل ضمن شروط الاتزان المعتمدة.
هذا التفريق مهم في صناعة الفولاذ والسباكة واللحام والمحاكاة الحرارية، لأن رقمًا واحدًا مقربًا لا يحدد بداية الانصهار ونهاية التحول إلى سائل.
تأثير التركيب الكيميائي
يمثل نظام Fe-C أساسًا لفهم فولاذ الكربون. يغير الكربون حدود الأطوار ودرجات التحول. كما تؤثر عناصر مثل المنغنيز والسيليكون والكروم والنيكل والموليبدينوم في سلوك التصلب والانصهار.
اسم العائلة مثل فولاذ كربوني أو فولاذ غير قابل للصدأ لا يحدد درجة دقيقة. عند الحاجة إلى بيانات تشغيلية، تُستخدم كيمياء الدرجة أو الصهرة مع مصدر حراري موثوق أو بيانات المنتج أو مواصفة العملية.
مجالات لبعض درجات الفولاذ غير القابل للصدأ
| الدرجة | °C | °F تقريبًا |
|---|---|---|
| 316 / 316L | 1375–1400 | 2507–2552 |
| 304 / 304L | 1400–1450 | 2552–2642 |
| 321 / 347 | 1400–1425 | 2552–2597 |
| 17-4PH | 1400–1440 | 2552–2624 |
| 430 | 1425–1510 | 2597–2750 |
| 410 | 1480–1530 | 2696–2786 |
مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←
فولاذ الكربون
يمتلك فولاذ الكربون مجال انصهار يتغير مع التركيب. يبدأ العمل الهندسي بتحديد الدرجة أو تحليل الصهرة، ثم تحديد الحاجة إلى solidus أو liquidus أو درجة تشغيل للعملية. درجة انصهار الحديد النقي مفيدة كمرجع للمقياس الحراري، بينما يعتمد الفولاذ التجاري على تركيبه الفعلي.
الانصهار ودرجة حرارة الخدمة
تتغير مقاومة الفولاذ وصلابته وسلوكه تجاه الأكسدة واستقراره البعدي عند درجات أقل بكثير من مجال الانصهار. لذلك يعتمد التصميم الحراري على خصائص المادة عند درجة الخدمة وعلى قواعد التصميم المطبقة.
يمكن لدرجات لها مجال انصهار متقارب أن تمتلك حدود خدمة مختلفة في الهواء. هذه النقطة مهمة في الأفران ومجاري الغازات الساخنة والمعدات المضغوطة.
اللحام والسباكة
ينشئ اللحام حوضًا سائلاً موضعيًا، بينما تمر المنطقة المجاورة بدورة حرارية وهي في الحالة الصلبة. في السباكة قد تتطلب العملية حرارة إضافية فوق liquidus لضمان السيولة والملء، ويحدد مقدارها نوع العملية والكيمياء والمقطع والمعدات.
عند استخدام جدول لدرجة الانصهار، سجّل الدرجة وتعريف القيمة والمصدر والتركيب المرتبط بها.
مصدر مجالات الفولاذ المقاوم للصدأ: BSSA / ASM.