خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

محتويات يعرض

1. مقدمة

يجمع الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب بين مقاومة التآكل, قوة ميكانيكية جيدة وقابلية صب للأشكال المعقدة.

يتم استخدامها حيث التآكل, درجة حرارة, أو المتطلبات الصحية تمنع الفولاذ الكربوني العادي وحيث يكون تصنيع الأشكال الهندسية المعقدة من الألواح المطاوع مكلفًا أو مستحيلًا.

الأداء يعتمد على عائلة السبائك (الأوستنيتي, دوبلكس, الحديدي, مارتنسيتي, هطول الأمطار), طريقة الصب, المعالجة الحرارية ومراقبة الجودة.

تعد المواصفات المناسبة والتحكم في العملية أمرًا ضروريًا لتجنب مراحل التقصف وعيوب الصب التي يمكن أن تلغي المزايا الجوهرية للمعدن.

2. التعريف الأساسي & تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

التعريف الأساسي - ما نعنيه بـ "الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب"

يقذف الفولاذ المقاوم للصدأ يشير إلى سبائك الحديد الحاملة للكروم والتي يتم إنتاجها عن طريق صب السبائك المنصهرة في قالب والسماح لها بالتصلب, ثم التشطيب والمعالجة الحرارية كما هو مطلوب.

السمة المميزة التي تجعلها "غير قابلة للصدأ" هي وجود محتوى كافٍ من الكروم (وغالباً عناصر صناعة السبائك الأخرى) لتشكيل والحفاظ على المستمر, أكسيد الكروم ذاتي الشفاء (cr₂o₃) فيلم يقلل بشكل كبير من التآكل العام.

تستخدم المسبوكات حيث الهندسة المعقدة, ميزات متكاملة (الممرات, السيطرة, أضلاع), أو أن المزايا الاقتصادية للصب تفوق فوائد التصنيع المطاوع.

قطع غيار السيارات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ
قطع غيار السيارات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ

ملخص كل عائلة على حدة (طاولة)

عائلة السبائك الرئيسية (ASTM A351) نقاط القوة الأساسية الاستخدامات النموذجية
الأوستنيتي CF8, CF8M, CF3, CF3M ليونة وصلابة ممتازة; مقاومة جيدة للتآكل بشكل عام; أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة; من السهل افتعال واللحام مضخة & أجسام الصمامات, المعدات الصحية, طعام & المكونات الصيدلانية, الخدمة الكيميائية العامة, التجهيزات المبردة
دوبلكس (الفريت + الأوستينيت) CD3MN, CD4MCU (معادلات الزهر المزدوج) ارتفاع العائد وقوة الشد; مقاومة متفوقة للتنقر/الشقوق (ارتفاع PREN); تحسين المقاومة لكلوريد SCC; صلابة جيدة في الخارج & الأجهزة تحت سطح البحر, زيت & صمامات ومضخات الغاز, خدمة مياه البحر, مكونات شديدة التآكل
الحديدي سي بي30 مقاومة جيدة للتآكل الإجهادي في بيئات مختارة; معامل التمدد الحراري أقل من الأوستنيتيات; مغناطيسي أجزاء العادم/التدفق, التركيبات الكيميائية, المكونات التي تتطلب مقاومة معتدلة للتآكل والمغناطيسية
مارتنسيتي
CA15, CA6NM قابل للعلاج بالحرارة لقوة وصلابة عالية; مقاومة جيدة للتآكل والتآكل عند التصلب; قوة التعب جيدة بعد HT مهاوي, مكونات الصمام/مرتكز الدوران, ارتداء أجزاء, التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية واستقرار الأبعاد
تصلب هطول الأمطار (الرقم الهيدروجيني) & الأوستنيتية الفائقة (مختلف درجات PH المصبوبة الخاصة/القياسية; مكافئات فائقة الأوستنيتي مع ارتفاع Mo/N) قوة عالية جدًا يمكن تحقيقها بعد الشيخوخة (الرقم الهيدروجيني); تعطي المواد الأوستنية الفائقة مقاومة استثنائية للتنقر/الشقوق ومقاومة للوسائط الكيميائية القاسية مكونات عالية القوة المتخصصة, بيئات شديدة التآكل (على سبيل المثال, المعالجة الكيميائية العدوانية), معدات مصنع المعالجة ذات القيمة العالية

اصطلاحات التسمية & درجات الزهر المشتركة (ملاحظة عملية)

  • غالبا ما تستخدم درجات الفولاذ المقاوم للصدأ تسميات الصب بدلا من الأرقام المطاوع (على سبيل المثال: CF8 ≈ 304, CF8M ≈ 316 يعادلها في العديد من المواصفات).
    تختلف رموز الصب وأسماء السبائك حسب النظام القياسي (أستم, في, هو, إلخ.).
  • "قوات التحالف" / "كاليفورنيا" / "قرص مضغوط" تعتبر البادئات نموذجية في بعض المعايير للدلالة على مجموعات الأوستنيتي/الفيريتيك/المزدوجة; قد يستخدم المصنعون أيضًا أسماء خاصة.
    حدد دائمًا كلاً من النطاق الكيميائي و متطلبات المعالجة الميكانيكية/الحرارية في وثائق المشتريات لتجنب الغموض.

3. المعادن والبنية المجهرية

عائلات السبائك وخصائصها المميزة

  • الأوستنيتي (على سبيل المثال, 304, 316, مكافئات CF8/CF3 في الزهر): مكعب متمحور حول الوجه (لجنة الاتصالات الفيدرالية) مصفوفة حديدية مثبتة بالنيكل (أو النيتروجين).
    صلابة ممتازة وليونة, مقاومة التآكل العامة المتميزة; عرضة لتأليب الكلوريد وتكسير الإجهاد والتآكل (SCC) في بعض البيئات.
  • دوبلكس (على سبيل المثال, 2205-اكتب معادلات الزهر): الفريت متساوية تقريبا (مكعب متمركز حول الجسم, نسخة مخفية الوجهة) + مراحل الأوستينيت.
    قوة عالية, مقاومة فائقة للتنقر/الشقوق ومقاومة أفضل لـ SCC مقارنة بالأوستنيت بسبب انخفاض تكوين المنطقة المستنفدة للكروم; يتطلب التحكم في التبريد لتجنب المراحل الهشة.
  • الحديدي: في الغالب استقر الكروم BCC; أداء أفضل للتآكل الإجهاد في بعض البيئات, صلابة أقل عند درجة حرارة منخفضة مقارنة بالأوستنيت.
  • مارتنسيتي: قابل للعلاج بالحرارة, يمكن أن تكون قوية وصعبة للغاية, مقاومة التآكل المعتدلة مقارنة بالأوستنيتي والدوبلكس; تستخدم لأجزاء الزهر المقاومة للاهتراء.
  • تصلب الهطول (الرقم الهيدروجيني): سبائك يمكن تصلبها بالعمر (درجات PH المستندة إلى Ni أو غير القابل للصدأ), تقدم قوة عالية مع مقاومة معقولة للتآكل.

الاهتمامات المجهرية الحرجة

  • هطول كربيد (m₂₃c₆, M₆C) و سيجما (أ) مرحلة يحدث التكوين عندما يتم تعليق المسبوكات لفترة طويلة جدًا في نطاق 600-900 درجة مئوية (أو تبريده ببطء من خلاله).
    هذه هشة, تستنزف المراحل الغنية بالكروم مصفوفة الكروم وتقلل من المتانة ومقاومة التآكل.
  • Intermetallics والادراج (على سبيل المثال, مبيدات السيليكا, الكبريتيد) يمكن أن تكون بمثابة البادئ الكراك.
  • الفصل (عدم التماثل الكيميائي) متأصل في الصب ويجب تقليله عن طريق التحكم في الذوبان والتصلب وفي بعض الأحيان المعالجات الحرارية المتجانسة.

4. الخصائص الفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

ملكية قيمة نموذجية (تقريبا.) ملحوظات
كثافة 7.7 - 8.1 جم·سم⁻³ يختلف قليلا مع صناعة السبائك (الأوستنيتي ~7.9)
نطاق الانصهار ~1370 – 1450 درجة مئوية (تعتمد على السبائك) القدرة على الصب مدفوعة بمجموعة Liquidus-Solidus
معامل يونغ (ه) ≈ 190 - 210 المعدل التراكمي قابلة للمقارنة عبر العائلات غير القابل للصدأ
الموصلية الحرارية 10 - 25 W · M⁻⁻ · K⁻⁻ منخفض مقارنة بالنحاس/الألومنيوم; دوبلكس أعلى إلى حد ما من الأوستنيتي
معامل التمدد الحراري (مرض الاعتلال الدماغي المزمن) 10–17 ×10⁻⁶ ك⁻¹ الأوستنيتيون أعلى (~16-17); المزدوج والحديدي أقل
الموصلية الكهربائية ≈1–2 ×10⁶ سم⁻¹ قليل; الفولاذ أقل موصلية بكثير من النحاس أو الألومنيوم
قوة الشد النموذجية (كما) الأوستنيتي: ~350-650 ميجا باسكال; دوبلكس: ~600-900 ميجا باسكال; مارتنسيتي: ما يصل الى 1000+ MPa نطاقات واسعة - تعتمد على فئة السبائك, المعالجة الحرارية, والعيوب
قوة الخضوع النموذجية (كما) الأوستنيتي: ~150-350 ميجا باسكال; دوبلكس: ~350-700 ميجا باسكال تتميز الدرجات المزدوجة بإنتاجية عالية بسبب البنية المجهرية ثنائية الطور
صلابة (غ.ب) ~150 – 280 غ.ب درجات تصلب المارتنسيت وهطول الأمطار أعلى

القيم المذكورة أعلاه هي نطاقات هندسية تمثيلية. قم دائمًا باستشارة بيانات المورد الخاصة بالصف المحدد, طريق الصب وحالة المعالجة الحرارية.

5. كهربائي & الخواص المغناطيسية للفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

  • المقاومة الكهربائية: الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب الأوستنيتي (CF8, CF3M) لديها مقاومة عالية (700-750 نانومتر عند 25 درجة مئوية)—3× أعلى من الفولاذ الكربوني المصبوب (200 nΩ · م).
    وهذا يجعلها مناسبة لتطبيقات العزل الكهربائي (على سبيل المثال, العلب المحول).
  • المغناطيسية: الدرجات الأوستنيتي (CF8, CF3M) نكون غير مغناطيسية (النفاذية النسبية μ .005) نظرًا لهيكل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) الخاص بها، وهو أمر بالغ الأهمية للأجهزة الطبية (على سبيل المثال, مكونات متوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي) أو العبوات الإلكترونية.
    الحديدي (سي بي30) والمارتنسيتية (CA15) الدرجات مغناطيسية, الحد من استخدامها في البيئات الحساسة للمغناطيسية.

6. عمليات الصب وكيفية تأثيرها على الخصائص

طرق الصب الشائعة للفولاذ المقاوم للصدأ:

صب الاستثمار المكره الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس
صب الاستثمار المكره الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس
  • صب الرمل (الرمال الخضراء, رمل الراتنج): مرنة للأجزاء الكبيرة أو المعقدة.
    بنية مجهرية خشنة وارتفاع خطر المسامية ما لم يتم التحكم فيها. مناسبة للعديد من أجسام المضخات والصمامات الكبيرة.
  • استثمار (خاسر الشمع) صب: تشطيب سطحي ممتاز ودقة الأبعاد; غالبا ما تستخدم لأصغر, الأجزاء المعقدة التي تتطلب التحمل الصارم.
  • الطرد المركزي الصب: ينتج الصوت, أجزاء أسطوانية دقيقة الحبيبات (أنابيب, الأكمام) مع التصلب الاتجاهي الذي يقلل من العيوب الداخلية.
  • صب القشرة والفراغ: تحسين النظافة وتقليل انحباس الغاز للتطبيقات الحرجة.

تأثيرات العملية:

  • معدل التبريد يؤثر على تباعد التشعبات; تبريد أسرع (استثمار, الطرد المركزي) ← بنية مجهرية أدق ← خواص ميكانيكية أفضل بشكل عام.
  • تذوب النظافة وصب الممارسة تحديد مستويات التضمين والأغشية الثنائية التي تؤثر بشكل مباشر على التعب وضيق التسرب.
  • التصلب الاتجاهي والتصميم الصاعد تقليل تجاويف الانكماش.

7. الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

القوة والليونة

  • المسبوكات الأوستنيتي: ليونة جيدة والمتانة; UTS عادة في منتصف مئات الآلام والكروب الذهنية; ليونة عالية (غالبًا ما تكون الاستطالة 20-40% في قالب 316L عندما تكون خالية من العيوب).
  • المسبوكات المزدوجة: ارتفاع العائد وUTS بسبب الفريت + الأوستينيت; UTS النموذجي ~ 600-900 ميجا باسكال مع العائد في كثير من الأحيان >350 MPa.
  • مصبوبات المارتنسيتي/PH: يمكن أن تصل إلى UTS وصلابة عالية جدًا ولكن مع ليونة منخفضة.

تعب

  • الحياة متعبة حساس للغاية لعيوب الصب: المسامية, الادراج, خشونة السطح والانكماش هي بداية الشقوق الشائعة.
    للأحمال الدوارة أو الدورية, عمليات منخفضة المسامية, طلقة نارية, خاصرة (الضغط المتساوي الساخن), وتستخدم الآلات السطحية بشكل شائع لتحسين أداء التعب.

التعرق وارتفاع درجة الحرارة

  • بعض الدرجات غير القابل للصدأ (وخاصة سبائك عالية والدوبلكس) الاحتفاظ بالقوة في درجات حرارة مرتفعة; ومع ذلك، يجب أن يتوافق أداء الزحف على المدى الطويل مع السبائك والعمر المتوقع.
    يمكن أن يؤدي ترسيب الطور الكربيدي/σ تحت التعرض الحراري إلى تقليل الزحف والمتانة بشدة.

8. المعالجة الحرارية, التحكم في البنية المجهرية واستقرار المرحلة

الحل الصلب (عادي)

  • غاية: حل الرواسب غير المرغوب فيها واستعادة مصفوفة الأوستنيتي / الحديدي موحدة; استعادة مقاومة التآكل عن طريق إعادة الكروم إلى المحلول الصلب.
  • النظام النموذجي: الحرارة إلى درجة حرارة الحل المناسبة (في كثير من الأحيان 1040-1100 درجة مئوية للعديد من الأوستنيتيات), عقد للتجانس, ثم إخماد سريع للاحتفاظ بالعناصر التي تم حلها. تعتمد درجة الحرارة/الوقت الدقيق على سمك الصف والقسم.
  • تنبيه قضائي: حد حجم البوتقة والقسم من معدلات التبريد التي يمكن تحقيقها; قد تتطلب الأقسام الثقيلة إجراءات خاصة.

الشيخوخة وهطول الأمطار

  • دوبلكس و مارتنسيتي قد تكون تتراوح أعمارهم بين الدرجات لمراقبة الممتلكات; يجب أن تتجنب نوافذ الشيخوخة/درجة الحرارة الزمنية سيجما والمراحل الضارة الأخرى.
  • فائض أو تنتج التواريخ الحرارية غير المناسبة كربيدات وسيجما هشة وتقلل من مقاومة التآكل.

تجنب مرحلة سيجما واستنفاد الكروم

  • التحكم في التبريد من خلال نطاق درجات الحرارة الضعيفة, تجنب الإمساك لفترات طويلة بين ~600-900 درجة مئوية, واستخدام التلدين بعد اللحام أو المحلول عند الحاجة.
    يعد اختيار المواد وتصميم المعالجة الحرارية بمثابة الدفاعات الرئيسية.

9. مقاومة التآكل — الميزة الأساسية للفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

مقاومة التآكل هي السبب الرئيسي وراء اختيار المهندسين للفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب.

على عكس العديد من المعادن الإنشائية التي تعتمد على الطلاءات الضخمة أو الحماية المضحية, يكتسب الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة بيئية دائمة من خلال الكيمياء والتفاعل السطحي.

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب
خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

كيف يقاوم الفولاذ المقاوم للصدأ التآكل – مفهوم الفيلم السلبي

  • الحماية السلبية: يتفاعل الكروم الموجود في السبيكة مع الأكسجين ليشكل طبقة رقيقة, طبقة أكسيد الكروم المستمرة (cr₂o₃).
    تبلغ سماكة هذا الفيلم نانومتر فقط ولكنه فعال للغاية: أنه يقلل من النقل الأيوني, يمنع ذوبان انوديك, و- بشكل حاسم- هو الشفاء الذاتي عند تلفها بشرط توفر الأكسجين.
  • تآزر السبائك: النيكل, يعمل الموليبدينوم والنيتروجين على تثبيت المصفوفة وتحسين مقاومة الفيلم السلبي للانهيار المحلي (وخاصة في بيئات الكلوريد).
    وبالتالي فإن استقرار الفيلم السلبي هو نتيجة للكيمياء, حالة السطح, والبيئة المحلية.

أشكال التآكل التي تهم الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب

إن فهم أوضاع الفشل المحتملة يركز على اختيار المواد وتصميمها:

  • عام (زي مُوحد) تآكل: نادر بالنسبة للسبائك غير القابلة للصدأ بشكل صحيح في معظم الأجواء الصناعية - يحافظ الفيلم السلبي على فقدان موحد منخفض للغاية.
  • تآكل التآكل: محلية, غالبًا ما تبدأ الحفر الصغيرة والعميقة عندما ينهار الفيلم السلبي محليًا (الكلوريدات هي البادئ الكلاسيكي). يمكن أن يكون التنقر حرجًا لأن العيوب الصغيرة تخترق بسرعة.
  • تآكل الشقوق: يحدث داخل الفجوات المحمية حيث ينضب الأكسجين; يشجع تدرج الأكسجين التحمض المحلي وتركيز الكلوريد, تقويض السلبية داخل الشق.
  • تكسير التآكل الإجهاد (SCC): آلية تكسير هشة تتطلب سبيكة حساسة (غير القابل للصدأ الأوستنيتي عادة في بيئات الكلوريد), إجهاد الشد, وبيئة محددة (دافيء, الحاملة للكلوريد). يمكن أن تظهر SCC فجأة وبشكل كارثي.
  • التآكل المتأثر بالميكروبات (هيئة التصنيع العسكري): الأغشية الحيوية والتمثيل الغذائي الميكروبي (على سبيل المثال, البكتيريا التي تقلل الكبريتات) يمكن أن تنتج مواد كيميائية موضعية تهاجم المسبوكات غير القابل للصدأ, وخاصة في الشقوق الراكدة أو منخفضة التدفق.
  • التآكل والتآكل: مزيج من التآكل الميكانيكي والهجوم الكيميائي, في كثير من الأحيان عندما تؤدي السرعة العالية أو الاصطدام إلى تجريد الطبقة الواقية وكشف المعدن الطازج.

دور صناعة السبائك – ما الذي يجب تحديده ولماذا

تؤثر بعض العناصر بقوة على مقاومة التآكل الموضعية:

  • الكروم (كر): أساس السلبية; يحدد الحد الأدنى للمحتوى السلوك "غير القابل للصدأ"..
  • الموليبدينوم (شهر): فعال للغاية في زيادة مقاومة الحفر والشقوق - وهو ضروري لخدمة مياه البحر والكلوريد.
  • نتروجين (ن): يقوي الأوستينيت ويحسن بشكل كبير مقاومة الحفر (إضافات صغيرة فعالة).
  • النيكل (في): يستقر الأوستينيت ويدعم المتانة والليونة.
  • نحاس, التنغستن, ملحوظة/تي: تستخدم في السبائك المتخصصة للبيئات المتخصصة.

المؤشر المقارن المفيد هو الرقم المكافئ لمقاومة التنقر (خشب):

PREN=%Cr+3.3×%Mo+16×%N

PREN نموذجي (مدور, ممثل):

  • 304 / CF8~19 (مقاومة تأليب منخفضة)
  • 316 / CF8M~ 24 (معتدل)
  • دوبلكس 2205 / CD3MN~ 35 (عالي)
  • سوبر أوفنيتي (على سبيل المثال, عالية مو / 254معادلات SMO)~40-45 (عالية جدا)

قاعدة عملية: PREN أعلى → مقاومة أكبر للتآكل الناتج عن الكلوريد/الشقوق. اختر PREN بما يتناسب مع شدة التعرض.

الدوافع البيئية - ما الذي يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ يفشل

  • كلوريدات (رذاذ البحر, أملاح إزالة الجليد, تيارات العملية الحاملة للكلوريد) هي التهديد الخارجي المهيمن - فهي تشجع على التنقر, تآكل الشق وSCC.
  • درجة حرارة: تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع الهجوم الكيميائي وقابلية الإصابة بـ SCC; مزيج الكلوريد + درجة الحرارة المرتفعة عدوانية بشكل خاص.
  • ركود & الشقوق: يؤدي انخفاض الأكسجين والأماكن الضيقة إلى تركيز الأيونات العدوانية وتدمير السلبية المحلية.
  • الإجهاد الميكانيكي: ضغوط الشد (المتبقية أو المطبقة) ضرورية لSCC. التصميم وتخفيف التوتر يقللان من المخاطر.
  • الحياة الميكروبية: الأغشية الحيوية تعدل الكيمياء المحلية; MIC له أهمية خاصة في الرطب, أنظمة مسح سيئة.

تصميم & استراتيجيات المواصفات لتعظيم مقاومة التآكل

  1. اختيار الصف الصحيح: مطابقة PREN/الكيمياء مع التعرض - على سبيل المثال., 316 للكلوريدات المعتدلة, دوبلكس / درجات مو عالية لمياه البحر أو تيارات العمليات الغنية بالكلوريد.
  2. التحكم في التاريخ الحراري: تتطلب الحل يصلب + إخماد حيثما هو مبين; تحديد الحد الأقصى لأوقات التبريد في نافذة التكوين σ للدرجات المزدوجة.
  3. جودة السطح: تحديد الانتهاء من السطح, التلميع الكهربائي أو التلميع الميكانيكي للمكونات الصحية أو عالية الخطورة; الأسطح الأكثر سلاسة تقلل من بدء الحفرة.
  4. تفصيل لتجنب الشقوق: تصميم للقضاء على الشقوق الضيقة, توفير الصرف والسماح بالوصول التفتيش. استخدام الحشية, المواد المانعة للتسرب واختيار أدوات التثبيت المناسبة حيث لا يمكن تجنب المفاصل.
  5. ممارسة اللحام: استخدم معادن حشو متطابقة/مفرطة, التحكم في مدخلات الحرارة, وتحديد PWHT أو التخميل حسب الحاجة. حماية اللحامات من التحسس بعد اللحام.
  6. عزل عازل: عزل الأجزاء المقاومة للصدأ كهربائياً عن المعادن المتباينة لمنع التسارع الكلفاني للتآكل.
  7. الطلاءات & بطانات: عندما تتجاوز البيئة قدرة السبائك العالية, استخدم بطانات أو تكسية من البوليمر/السيراميك كخط أول (أو كنسخة احتياطية) - ولكن لا تعتمد على الطلاءات وحدها للاحتواء الحرج دون أحكام التفتيش.
  8. تجنب إجهاد الشد في البيئات الحساسة SCC: تقليل ضغوط التصميم, تطبيق المعالجات السطحية المضغوطة (طلقة نارية), والتحكم في أحمال التشغيل.

10. تلفيق, الانضمام, وإصلاح

أجزاء من الفولاذ المقاوم للصدأ بالشمع المفقود عالية الدقة
أجزاء من الفولاذ المقاوم للصدأ بالشمع المفقود عالية الدقة

لحام

  • يتم صب الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل عام قابلة للحام, ولكن هناك حاجة إلى الاهتمام:
    • قم بمطابقة معدن الحشو مع السبيكة الأساسية أو اختر مادة حشو أكثر مقاومة للتآكل لتجنب التأثيرات الجلفانية.
    • التسخين المسبق والتحكم في الممرات البينية لبعض درجات المارتنسيت لإدارة مخاطر الصلابة والتشقق.
    • التلدين بمحلول ما بعد اللحام غالبًا ما يكون مطلوبًا للحشوات الأوستنيتي والمزدوجة لاستعادة مقاومة التآكل وتقليل الضغوط المتبقية.
    • تجنب التبريد البطيء الذي يمكن أن ينتج الطور σ.

بالقطع

  • تختلف قابلية التشغيل الآلي: يعمل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بشكل متين ويتطلب أدوات حادة وسرعات مناسبة; يتم قطع الدرجات المزدوجة بشكل أفضل في بعض الحالات بسبب القوة الأعلى. استخدم معلمات التبريد والقطع المناسبة.

التشطيب السطح

  • يقوم التخليل والتخميل باستعادة أكسيد الكروم وإزالة ملوثات الحديد الحرة.
    يعمل الطلاء الكهروكيميائي أو التشطيب الميكانيكي على تحسين النظافة, يقلل من مواقع الشقوق ويعزز مقاومة التآكل.

11. اقتصادي, اعتبارات دورة الحياة والاستدامة

  • يكلف: تكلفة المواد الخام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى من الفولاذ الكربوني والألومنيوم, ويتطلب الصب درجات حرارة انصهار أعلى وتكاليف حرارية.
    لكن, إن إطالة العمر وانخفاض الصيانة في البيئات المسببة للتآكل يمكن أن يبررا القسط.
  • دورة الحياة: عمر خدمة طويل في البيئات المسببة للتآكل, انخفاض وتيرة الاستبدال وقابلية إعادة التدوير (قيمة الخردة غير القابل للصدأ عالية) تحسين اقتصاديات دورة الحياة.
  • الاستدامة: تحتوي السبائك المقاومة للصدأ على عناصر ذات أهمية استراتيجية (كر, في, شهر); إن المصادر المسؤولة وإعادة التدوير ضرورية.
    الطاقة اللازمة للإنتاج الأولي عالية, لكن إعادة تدوير الفولاذ يقلل بشكل كبير من الطاقة المتجسدة.

12. التحليل المقارن: يلقي الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل. المنافسين

ملكية / وجه يلقي الفولاذ المقاوم للصدأ (عادي) الألمنيوم المصبوب (A356-T6) الحديد الزهر (رمادي / مطيلة) سبائك النيكل المصبوبة (على سبيل المثال, درجات صب إنكونيل)
كثافة 7.7-8.1 جم·سم⁻³ 2.65-2.80 جم·سم⁻³ 6.8-7.3 جم·سم⁻³ 8.0-8.9 جم·سم⁻³
UTS نموذجي (كما) الأوستنيتي: 350-650 ميجا باسكال; دوبلكس: 600-900 ميجا باسكال 250-320 ميجا باسكال رمادي: 150-300 ميجا باسكال; مطيلة: 350-600 ميجا باسكال 600-1200+ ميجا باسكال
قوة العائد النموذجية 150-700 ميجا باسكال (ثنائي عالي) 180-260 ميجا باسكال رمادي منخفض; مطيلة: 200-450 ميجا باسكال 300-900 ميجا باسكال
استطالة الأوستنيتي: 20-40 ٪; دوبلكس: 10-25 ٪ 3-12 ٪ رمادي: 1-10 ٪; مطيلة: 5-8 ٪ 5-40 ٪ (سبيكة تعتمد)
صلابة (غ.ب) 150-280 حصان 70-110 حصان رمادي: 120-250 حصان; مطيلة: 160-300 HB 200-400 حصان
الموصلية الحرارية
10-25 وات/م·ك 100-180 واط/م·ك 35-55 ث/م · ك 10-40 وات/م·ك
مقاومة التآكل ممتاز (تعتمد على الدرجة) جيد (فيلم أكسيد; قطرات في الكلوريدات) فقير (يصدأ بسرعة ما لم يكن مطليًا) ممتاز حتى في البيئات الكيميائية أو درجات الحرارة العالية الشديدة
أداء في درجات الحرارة العالية جيد; يعتمد على السبائك (تختلف على الوجهين / الأوستنيتي) محدودة فوق ~ 150-200 درجة مئوية معتدل; بعض الدرجات تتحمل درجات حرارة أعلى متميز (مصمم ل >600-1000 درجة مئوية الخدمة)
القابلية للصب (تعقيد, جدران رقيقة) جيد; درجة حرارة انصهار عالية ولكنها متعددة الاستخدامات ممتاز (سيولة متفوقة) جيد (صديقة للرمل) معتدل; أكثر صعوبة; ارتفاع درجة حرارة الانصهار
المسامية / حساسية التعب معتدل; يتحسن HIP/HT معتدل; المسامية تختلف حسب العملية رمادي منخفض التعب; ليونة أفضل منخفض عند صب الفراغ أو HIP'd
القدرة على التصنيع عادل للفقراء (تصلب العمل في بعض الدرجات) ممتاز عدل فقير (قاسٍ, استخدام الأدوات بشكل مكثف)
قابلية اللحام / قابلية الإصلاح
عموما قابلة للحام مع الإجراءات جيد مع الحشو المناسب قابلة للحام الدكتايل; الرمادي يحتاج إلى رعاية قابلة للحام ولكنها مكلفة & حساسة للإجراءات
التطبيقات النموذجية مضخات, الصمامات, البحرية, كيميائية, الغذاء/الأدوية المساكن, قطع غيار السيارات, بالوعة الحرارة آلات, أنابيب, كتل المحرك, قواعد ثقيلة توربينات, مفاعلات البتروكيماويات, التآكل الشديد/أجزاء درجة الحرارة العالية
المواد النسبية & تكلفة المعالجة عالي واسطة قليل عالية جدا
المزايا الرئيسية تآكل ممتاز + قوة ميكانيكية جيدة; مجموعة واسعة من الدرجة خفيف الوزن, الأداء الحراري الجيد, تكلفة منخفضة تكلفة منخفضة, التخميد الجيد (رمادي) وقوة جيدة (الدكتايل) التآكل الشديد + القدرة على درجة حرارة عالية
القيود الرئيسية يكلف, تذوب النظافة, يتطلب HT المناسب انخفاض الصلابة & قوة التعب; خطر كلفاني ثقيل; تآكل ما لم المغلفة مكلفة للغاية; عمليات الصب المتخصصة

13. الاستنتاجات

يحتل الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب موقعًا فريدًا ومهمًا استراتيجيًا بين مواد الصب الهيكلية والمقاومة للتآكل.

خاصية واحدة لا تحدد قيمتها, ولكن من خلال الجمع التآزري لمقاومة التآكل, القوة الميكانيكية, مقاومة الحرارة, براعة في تصميم السبائك, والتوافق مع هندسة الصب المعقدة.

عندما يتم تقييمها عبر الأداء, مصداقية, ومقاييس دورة الحياة, يثبت الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب باستمرار أنه حل عالي الأداء للبيئات الصناعية الصعبة.

إجمالي, يبرز الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب باعتباره عالي النزاهة, متنوع القدرات, واختيار المواد الموثوقة للصناعات التي تتطلب مقاومة للتآكل, المتانة الميكانيكية, ودقة الصب.

 

الأسئلة الشائعة

يتم صب الفولاذ المقاوم للصدأ كمقاوم للتآكل مثل الفولاذ المطاوع?

يمكن أن يكون, ولكن فقط إذا كانت كيمياء الصب, البنية المجهرية والمعالجة الحرارية تلبي نفس المعايير.

تتمتع المسبوكات بفرصة أكبر للفصل والرواسب; غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى حل يصلب وإخماد سريع لاستعادة المقاومة الكاملة للتآكل.

كيف أتجنب مرحلة سيجما في المسبوكات?

تجنب الانتظار لفترة طويلة بين ~600-900 درجة مئوية; تصميم المعالجات الحرارية لمحلول يصلب ويروي, واختيار السبائك الأقل عرضة لسيجما (على سبيل المثال, كيمياء مزدوجة متوازنة) للتاريخ الحراري العدائي.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يجب أن أختاره لخدمة مياه البحر?

سبائك مزدوجة عالية PREN أو أوستنيتيات فائقة محددة (أعلى MO, ن) يفضل عادة. 316/316قد يكون L غير مناسب في مناطق الرش أو حيث تتدفق مياه البحر المؤكسجة بسرعة عالية.

هي مكونات غير قابلة للصدأ قابلة للحام في الموقع?

نعم, لكن اللحام قد يغير التوازن المعدني محليًا. قد تكون هناك حاجة إلى المعالجة الحرارية بعد اللحام أو التخميل لاستعادة مقاومة التآكل بالقرب من اللحامات.

ما هي طريقة الصب التي توفر أفضل سلامة للأجزاء المهمة?

الطرد المركزي الصب (للأجزاء الأسطوانية), الاستثمار/الصب الدقيق (للأجزاء المعقدة الصغيرة) ويوفر صب القالب الفراغي أو المتحكم في الغلاف الجوي جنبًا إلى جنب مع HIP أعلى مستوى من السلامة وأقل مسامية.

هو الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب مناسب لتطبيقات درجات الحرارة العالية?

الدرجات الأوستنيتي (CF8, CF3M) قابلة للاستخدام حتى 870 درجة مئوية; درجات الوجهين (2205) تصل إلى 315 درجة مئوية.

لدرجات الحرارة >870درجة مئوية, استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب المقاوم للحرارة (على سبيل المثال, هونج كونج 40, مع 25% كر, 20% في) أو سبائك النيكل.

قم بالتمرير إلى الأعلى