18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ: تعبير, أداء & الاستخدامات

1. ملخص تنفيذي

"الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8" هو الاسم الشائع لعائلة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الذي يتميز بالخشونة 18% الكروم و 8% النيكل (وبالتالي "18-8").

العضو الأكثر شهرة هو يكتب 304 (الولايات المتحدة S30400 / في 1.4301). 18-8 تعتبر السبائك بمثابة العمود الفقري لتكنولوجيا الفولاذ المقاوم للصدأ لأنها تجمع بين المقاومة الواسعة للتآكل, قابلية تشكيل ممتازة, صلابة عالية, وتصنيع بسيط.

إنهم ليسوا كذلك, لكن, الخيار الأفضل لبيئات الكلوريد العدوانية أو تطبيقات الزحف ذات درجات الحرارة العالية - في تلك الحالات السبائك المضاف إليها الموليبدينوم, الهياكل المجهرية المستقرة أو المزدوجة, أو يفضل سبائك النيكل.

2. ماذا يعني "18-8" - التعريف والنطاق

"18-8" غير رسمي, الواصف التاريخي الذي يحدد الفولاذ المقاوم للصدأ مع تقريبًا 18 بالوزن% كروم و 8 بالوزن٪ النيكل- التركيبة الكلاسيكية المصنوعة من الأوستنيتي المقاوم للصدأ والتي تم تقديمها في أوائل القرن العشرين.

ويشير عادة إلى 300-سلسلة الأوستنيتي عائلة: بشكل أساسي يكتب 304 ومتغيراته (304ل, 304ح), بالإضافة إلى الدرجات المستقرة ذات الصلة (على سبيل المثال, 321, 347) التي تتقاسم 18-20% كروم / 8-10% قاعدة ني ولكن يضاف إليها التيتانيوم أو النيوبيوم للتحكم في ترسيب الكربيد.

النقاط الرئيسية:

• "18-8" هو اختصار عملي - حدد الدرجة الدقيقة (على سبيل المثال, 304, 304ل, 321) في المشتريات.
• تم تثبيت البنية المجهرية الأوستنيتي بواسطة Ni; يوفر Cr المقاومة السلبية والأكسدة.

3. الدرجات والمعايير النموذجية

شائع الاستخدام تجاريًا 18-8 تشمل المتغيرات:

• يكتب 304 (الولايات المتحدة S30400 / في 1.4301) - معيار 18-8 غير القابل للصدأ; الغرض العام.
• اكتب 304L (S30403 / 1.4306) - نسخة منخفضة الكربون (≤0.03 ٪ ج) لتقليل التحسس أثناء اللحام.
• اكتب 304H (S30409 / 1.4307) - ارتفاع الكربون (≈0.04–0.10%) لتحسين القوة في درجات حرارة مرتفعة.
• يكتب 321 (S32100 / 1.4541) - مثبت Ti لمقاومة أفضل للتآكل الحبيبي بعد التعرض في نطاق 450-850 درجة مئوية.
• يكتب 347 (S34700 / 1.4550) — Nb استقرت ما يعادل 321.

تشمل المعايير التي تغطي هذه الدرجات ASTM A240 / A240M (طبق, ملزمة), ASTM A276 (الحانات), ASME/ASME II, ومكافئات EN/ISO. قم دائمًا بالرجوع إلى المعيار الدقيق ورقم UNS/EN في المواصفات.

4. التركيب الكيميائي ل 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ

5. الخواص الميكانيكية 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ

يعطي الجدول أدناه الخواص الميكانيكية التمثيلية للنموذجية 18-8 الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ (على سبيل المثال, يكتب 304 عائلة) في الحل صلب / حالة صلب.

6. بدني & الخصائص الحرارية

• كثافة: ≈ 7.9 جم·سم⁻³.
• معامل المرونة (ه): ≈ 193-200 جيجا.
• الموصلية الحرارية: منخفضة نسبيا بالنسبة للمعادن, ≈ 14-16 وات·م⁻¹·ك⁻¹ في 100 درجة مئوية (يسقط مع درجة الحرارة).
• معامل التمدد الحراري: ≈ 16–17×10⁻⁶ ك⁻¹ (20-100 درجة مئوية) - أعلى من الفولاذ الكربوني, مهم لتصميم المفاصل الحرارية.
• نطاق الانصهار: solidus ~ 1375-1400 درجة مئوية, سائل ~ 1400-1450 درجة مئوية (يعتمد التكوين).
• السلوك المغناطيسي: في الأساس غير مغناطيسية في حالة صلب; يضفي العمل البارد أو تكوين المارتنسيت مغناطيسية حديدية خفيفة.

حدود خدمة درجة الحرارة: الاستخدام المستمر حتى ~400-800 درجة مئوية ممكن اعتمادًا على السبائك والبيئة; احذر من منطقة الحساسيه (~425-850 درجة مئوية) والكربنة/الأكسدة في درجات حرارة عالية.

للحصول على قوة عالية T مستدامة، فكر في 304H, 309, 310 أو غيرها من السبائك ذات درجة الحرارة العالية.

7. سلوك التآكل – نقاط القوة والقيود

نقاط القوة

• مقاومة التآكل العامة الجيدة في الأجواء المؤكسدة والعديد من المواد الكيميائية (الأحماض / القواعد) في درجات الحرارة المحيطة.
  يمنح فيلم Cr₂O₃ السلبي فائدة واسعة في الغذاء, المعمارية والعديد من بيئات العمليات.
• النظافة الجيدة وقابلية التنظيف, وهذا هو السبب 18-8 يستخدم على نطاق واسع في الغذاء, المشروبات والمعدات الطبية.

القيود

• تأليب وشقوق التآكل في الكلوريدات: بدون مو, 18-8 عرضة للهجوم الموضعي في الوسائط الحاملة للكلوريد (مياه البحر, المحلفين) خاصة في درجات الحرارة المرتفعة أو في الشقوق.
  في حالة وجود الكلوريدات, يكتب 316 (مع مو) أو غالبًا ما يتم اختيار السبائك المزدوجة.
• تكسير التآكل الإجهاد (SCC): الأوستنيتي 18-8 الفولاذ عرضة لـ SCC الناجم عن الكلوريد تحت ضغط الشد ودرجة الحرارة المرتفعة; تجنب مزيج من الإجهاد الشد + الكلوريد + درجة حرارة.
• التآكل بين الحبيبية (التوعية): يحدث بعد التعرض لدرجة حرارة 425-850 درجة مئوية ما لم تكن درجة الحرارة منخفضة (304ل) أو الدرجات المستقرة (321/347) تستخدم.
• التآكل الجلفاني: عندما يقترن بسبائك أكثر نبلا, 18-8 يمكن أن يكون بمثابة أنود في بعض الإلكتروليتات - وهو تصميم لتجنب الاتصال المعدني المتباين أو توفير العزل.

قاعدة الاختيار العملية: للخدمة العامة حيث تحدث الكلوريدات أو ظروف الاختزال الثقيلة, يقيم 316 (شهر), الأوستنيتية الفائقة, دوبلكس أو سبائك النيكل.

8. تلفيق: تشكيل, بالقطع, اللحام والانضمام

تشكيل

• قابلية تشكيل ممتازة في حالة صلب بسبب ليونة عالية. استخدم الأدوات المناسبة لحساب Springback (أعلى من الفولاذ الطري) والسلوك القوي الذي يؤدي إلى تصلب العمل.
• رسم عميق & الغزل شائعة في تجهيزات المطابخ والأوعية ذات الجدران الرقيقة.

بالقطع

• مشهور بـ "اللزجة" مقارنة بالفولاذ الكربوني; الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ يعمل بشكل متشدد في القطع, مما يزيد من تآكل الأداة. أفضل الممارسات:

• • استخدم الأدوات الصلبة, أدوات كربيد أشعل النار الإيجابية.
  • استخدم سرعات القطع المعتدلة, تغذية عالية للتخشين, ومبرد وفير لتجنب تراكم الحافة والحرارة.
  • استخدم الحواف الحادة وقواطع الرقائق.

لحام & الانضمام

• قابلية اللحام ممتازة بالطرق الشائعة (GTAW, GMAW, SMAW, فكاو). النقاط الرئيسية:

• • استخدام منخفض الكربون (304ل) للتجمعات الملحومة حيث يكون التوعية بعد اللحام مصدر قلق.
  • استخدام معادن الحشو المناسبة (على سبيل المثال, 308L/308 حشو غير قابل للصدأ 304 المعدن الأساسي) لتتناسب مع الكيمياء وتجنب التكسير الساخن.
  • التحكم في مدخلات الحرارة & درجة حرارة التداخل; الحرارة المفرطة توسع المنطقة الحساسة.
  • يصلب محلول ما بعد اللحام (1050-1100 درجة مئوية) متبوعًا بالإخماد السريع يمكن استعادة مقاومة التآكل حيثما كان ذلك عمليًا; في كثير من الأحيان لا يكون ممكنا للهياكل المجمعة.
    بدلاً عن ذلك, استخدم درجات منخفضة C أو مستقرة لتجنب الحاجة إلى PWHT.
  • احذر من التشقق المتصلب في بعض تكوينات اللحام - اتبع إجراءات WPS المؤهلة والإجراءات المؤهلة مسبقًا.

الانضمام الأخرى

• النحومة, لحام, الترابط اللاصق يتم استخدامها مع التدفقات المناسبة والتحضيرات السطحية. يتطلب الترابط اللاصق في كثير من الأحيان تنشيط السطح (لهب, بلازما, حفر كيميائي).

9. المعالجة الحرارية & المعالجة الحرارية

• لا تصلب عن طريق الإخماد & حِدّة (الأوستنيتي 18-8 لا يشكل مارتنسيت من خلال المعالجة الحرارية مثل الفولاذ الكربوني).
• يصلب الحل: نموذجي في 1010-1120 درجة مئوية تليها إخماد سريع (ماء) لإذابة الكربيدات واستعادة مقاومة التآكل والليونة. يستخدم بعد اللحام/الأعمال الباردة الثقيلة عندما يكون ذلك ممكنًا.
• يصلب تخفيف التوتر: فائدة محدودة; إذا تم تنفيذها, تجنب درجات الحرارة في نطاق التوعية ما لم يتبعها حل يصلب.
• شيخوخة: التعرض لفترات طويلة ل 475 درجة مئوية (475 درجة مئوية التقصف) في بعض سبائك الحديد والنيكل والكروم يمكن أن تؤدي إلى هشاشة المادة - وهذا ليس نموذجيًا 304, ولكن كن حذرا في التعرض لفترة طويلة.

10. التشطيب السطح, التخميل والتنظيف

• التشطيبات الميكانيكية: 2ب, بكالوريوس, رقم 1, رقم 4 (نحى) إلخ. حدد النهاية للتطبيق: مصقول للصحة, ماتي للهندسة المعمارية.
• تخليل & التخميل: يزيل التخليل الكيميائي الصبغة الحرارية والحديد المدمج; التخميل (علاجات حمض النيتريك أو حامض الستريك) يستعيد ويقوي الفيلم السلبي - وهو أمر بالغ الأهمية بعد اللحام أو التصنيع.
  ويفضل بشكل متزايد تخميل حامض الستريك لأسباب تتعلق بالسلامة والبيئة.
• التلميع الكهربائي: يقلل من خشونة السطح ويحسن مقاومة التآكل (مفيد في الصناعات الدوائية/الغذائية).
• تنظيف: تجنب المنظفات المكلورة; تفضل المنظفات أو المنظفات القلوية المعتدلة تليها شطفها بمياه صالحة للشرب. للاستخدام الصحي الحرج, التحقق من صحة نظام التنظيف.

11. التطبيقات النموذجية ل 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ

• معدات الخدمات الغذائية وتجهيزها: المصارف, الناقلات, الدبابات — صحية, تنظيفها بسهولة.
• الأسطح المعمارية وتقليم: دائم, تشطيبات مقاومة للتآكل.
• السلع المنزلية: أدوات المائدة, تجهيزات المطابخ, لوحات الأجهزة.
• معدات العمليات الكيميائية (خدمات خفيفة): الأنابيب, صمامات للبيئات غير الكلورية.
• السحابات, الينابيع (عندما تعمل على البارد), الأجهزة: باستخدام تصلب العمل للوظيفة الميكانيكية.
• الأجهزة الطبية والزرعات (حدد الدرجات, التصنيع الخاضع للرقابة): بسبب التوافق الحيوي والتعقيم (ولكن ليس الكل 18-8 المتغيرات من الدرجة الطبية).

12. مقارنة بالسبائك ذات الصلة

13. خاتمة

18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ يمثل أحد أنظمة المواد الأكثر توازناً والمعتمدة على نطاق واسع في الهندسة الحديثة.

من خلال الجمع تقريبا 18% الكروم و 8% النيكل, فهو يحقق بنية مجهرية أوستنيتي مستقرة توفر مزيجًا استثنائيًا من مقاومة التآكل, الموثوقية الميكانيكية, القابلية للتشكيل, وقابلية اللحام.

تشرح هذه الخصائص هيمنتها الطويلة الأمد على تجهيز الأغذية, المعدات الكيميائية, الهياكل المعمارية, أوعية الضغط, والتطبيقات الصناعية العامة.

 

الأسئلة الشائعة

ماذا يعني "18-8" في الفولاذ المقاوم للصدأ?

يشير "18-8" إلى التركيب الكيميائي الاسمي تقريبًا 18% الكروم و 8% النيكل.

تعمل هذه التركيبة على تثبيت البنية الأوستنيتي, توفير المقاومة للتآكل, ليونة, والسلوك غير المغناطيسي في حالة الصلب.

يكون 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ نفس النوع 304?

يكتب 304 هي الدرجة الموحدة الأكثر شيوعًا داخل 18-8 عائلة.

في حين أن "18-8" هو مصطلح صناعي عام, يكتب 304 (ومتغيراته مثل 304L و304H) يمثل مواصفات محددة بدقة بموجب المعايير الدولية.

يكون 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ المغناطيسي?

في حالة الصلب الحل, 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ هو في الأساس غير مغناطيسي. لكن, يمكن أن يؤدي العمل البارد إلى تحول مارتنسيتي جزئي, مما أدى إلى استجابة مغناطيسية طفيفة.

ما هي المزايا الرئيسية ل 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ على الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين?

18-8 يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ قابلية تشكيل فائقة, لحام أسهل, أفضل صلابة في درجات الحرارة المنخفضة, وانخفاض تكاليف المواد والتصنيع.

يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج قوة أعلى ومقاومة محسنة للكلوريد ولكنه أكثر تطلبًا للمعالجة.