درجات الفولاذ المقاوم للصدأ: الدليل النهائي
هل تساءلت يومًا عن الأنواع المختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ وتطبيقاتها؟ في منشور المدونة هذا، سوف نتعمق في عالم درجات الفولاذ المقاوم للصدأ، ونستكشف أنواعها الفريدة...
ما الذي يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ 321 متميزًا في البيئات الصعبة؟ تتعمق هذه المقالة في التركيب والخصائص الفريدة للفولاذ المقاوم للصدأ 321 وتسلط الضوء على مقاومته الفائقة للتآكل بين الخلايا الحبيبية ودرجات الحرارة العالية. سوف تكتشف كيف تعزز إضافة التيتانيوم من أدائه، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في التطبيقات عالية الضغط والحرارة العالية مثل صناعة الطيران والمعالجة الكيميائية. تعرّف على خواصه الميكانيكية والفيزيائية المحددة، واستكشف التطبيقات المتنوعة التي يتفوق فيها الفولاذ المقاوم للصدأ 321.
الفولاذ المقاوم للصدأ 321 هو فولاذ مقاوم للصدأ Ni-Cr-Ti من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ Ni-Cr-Ti المستخدم في تصنيع الحاويات المقاومة للأحماض وبطانات المعدات وخطوط الأنابيب المقاومة للتآكل.
يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ 321 بإضافة عنصر التيتانيوم إلى التركيبة الأساسية للفولاذ المقاوم للصدأ 304. ويشبه أداؤه إلى حد كبير أداء الفولاذ المقاوم للصدأ 304.
إضافة تيتانيوم ينتج عنه مقاومة استثنائية للتآكل الحمضي والقلوي. حتى أن إضافة كمية صغيرة من التيتانيوم (حوالي 1%) إلى الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن يعزز مقاومته للصدأ بشكل كبير.
يتعرض الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ للتحسس عند تعريضه لدرجات حرارة تتراوح بين 450 ℃ و850 ℃.
أثناء عملية التحسيس، تترسب الكربيدات، وبشكل رئيسي كربيد الكروم (C23C6)، على طول حدود الحبيبات والتوأم، مما يؤدي إلى تلف في الحبيبات المجاورة عناصر السبائك. وهذا يؤدي إلى التآكل بين الخلايا الحبيبية في بيئات تآكل محددة.
321 الفولاذ المقاوم للصدأ 321 قادر على تحمل تكوين كربيد الكروم بين 426 ℃ و815 ℃ بسبب إضافة التيتانيوم كعنصر استقرار. ونتيجة لذلك، فإنه يُظهر مقاومة أفضل للتآكل بين الخلايا الحبيبية وأداءً في درجات الحرارة العالية ومقاومة أعلى للزحف والكسور الإجهادية مقارنةً بالأنواع 304 و304L.
وعلاوة على ذلك، يتميز 321 أيضًا بصلابة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة، وقابلية التشكيل، و اللحام الخصائص. لا يتطلب التلدين بعد اللحام.
من خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 321 وجود عنصر Ti كعنصر استقرار.
ومع ذلك، فهو أيضًا صنف من الفولاذ المقاوم للحرارة مع جانب أفضل بكثير في درجات الحرارة العالية مقارنةً بـ 316L.
في التركيزات ودرجات الحرارة المختلفة للأحماض العضوية وغير العضوية، خاصةً في الوسائط المؤكسدة، يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 321 مقاومة ممتازة للتآكل والتآكل. ويُستخدم في تصنيع حاويات الأحماض والبطانات وخطوط الأنابيب المقاومة للتآكل.
الفولاذ المقاوم للصدأ 321 هو نوع من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ Ni-Cr-Ti. يتشابه أداؤه إلى حد كبير مع 304، ولكن إضافة معدن التيتانيوم يمنحه مقاومة أفضل للتآكل بين الخلايا الحبيبية وقوة في درجات الحرارة العالية. تتحكم إضافة التيتانيوم بفعالية في تكوين كربيد الكروم.
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 321 بمقاومة ممتازة للتمزق الإجهادي في درجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف في درجات الحرارة العالية. وتتفوق خواصه الميكانيكية الإجهادية على الفولاذ المقاوم للصدأ 304.
| قياسي | GB/T20878 | ASTM A276 | JIS G4303 | DIN EN10088-3 |
| الصف | 06Cr18Ni11Ti（0Cr18Ni10Ti） | S32100321 | SUS 321 | X6CrNiTi18-101.4541 |
| C | ≤0.08 | ≤0.08 | ≤0.08 | 0.08 |
| سي | 1.00 | 1.00 | ≤1.00 | 1.00 |
| من | ≤2.00 | ≤2.00 | 2.00 | ≤2.00 |
| P | 0.045 | 0.045 | 0.045 | 0.045 |
| S | ≤0.030 | ≤0.030 | ≤0.030 | 0.030 |
| ني | 9.00~12.00 | 9.00~12.00 | 9.00~13.00 | 9.00~12.00 |
| كر | 17.0~19.0 | 17.0~19.0 | 17.0~19.0 | 17.0~19.0 |
| تي | 5C~0.70 | 5 （ج+ن+ن） ~ 0.70 | >5 × C% | 5×C~0.70 |
| الكثافة (جم/سم3) 20 ℃ | 8.03 | |
| نقطة الانصهار (℃) | 1398~1427 | |
| السعة الحرارية النوعية [كيلو جول/(كجم كلفن)] 0 ~ 100 ℃ | 0.50 | |
| التوصيل الحراري [واط/(م-ك)] | 100℃ | 16.3 |
| 500℃ | 22.2 | |
| معامل التمدد الخطي (10-6/K) | 0~100℃ | 16.6 |
| 0~500℃ | 18.6 | |
| المقاومة (𞸍2/m) 20 ℃ | 0.72 | |
| معامل المرونة الطولية (كيلو نيوتن/مم2) 20 ℃ | 193 | |
| مغناطيسي | مغناطيسية قليلاً بعد التشوه البارد | |
الخواص الميكانيكية
وتعزز إضافة التيتانيوم إلى الفولاذ المقاوم للصدأ 321 من ملاءمته للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، مما يجعله خيارًا أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 الذي قد يتعرض لتفاعلات التحسس، والفولاذ المقاوم للصدأ 304L الذي قد لا يتمتع بقوة كافية في درجات الحرارة العالية.
الاستخدامات الشائعة ل 321 غير القابل للصدأ صفيحة فولاذية وتشمل منتجات الأنابيب وصلات التمدد الحراري، والأنابيب المموجة، ومكونات أنظمة عوادم الطائرات، وأغلفة عناصر التسخين، ومكونات جسم الفرن، والمبادلات الحرارية.
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه في المجالات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل في الحدود الحبيبية مثل الصناعات الكيميائية والفحم والبترول، وللآلات الخارجية المعرضة للعناصر، ومواد البناء المقاومة للحرارة، والأجزاء التي يصعب معالجتها بالحرارة، مثل
الأبعاد والانحرافات المسموح بها للفولاذ المقاوم للصدأ 321.
| درجة الانحراف | الانحراف المسموح به للقطر الخارجي الموحد |
| D1 | ± 1.5%، بحد أدنى ± 0.75 مم. |
| D2 | ± 1.0%، بحد أدنى ± 0.5 مم. |
| D3 | ± 0.75%، بحد أدنى ± 0.30 مم. |
| D4 | ± 0.50%، بحد أدنى ± 0.10 مم. |
معادلة الوزن لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ: [(القطر الخارجي - سُمك الجدار) * سُمك الجدار] * 0.02491 = كجم/م (الوزن لكل متر).
مواصفات المعالجة الحرارية:
1) المعالجة الحرارية بالمحلول عند درجة حرارة 920-1150 ℃ مع تبريد سريع;
2) يمكن إجراء المعالجة بالتثبيت عند الطلب عند درجة حرارة معالجة حرارية تتراوح بين 850-930 درجة مئوية، ولكن يجب تحديدها في العقد.
3) يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المحلول 1066 ℃. وإذا حدث ذلك، يجب إجراء معالجة تثبيت لمنع ترسيب الكروم.
البنية المجهرية:
تتميز بالبنية الأوستنيتي.
حالة التوصيل: يتم تسليم المنتج بشكل عام في حالة معالجة حرارية. ويتم تحديد نوع المعالجة الحرارية في العقد. وإذا لم يتم تحديده، يتم تسليم المنتج في حالة غير معالجة حرارياً.
ينتمي كل من 304 و 321 إلى السلسلة 300 من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولا يظهران فرقًا كبيرًا في مقاومة التآكل.
ومع ذلك، في ظل ظروف مقاومة للحرارة تتراوح بين 500-600 درجة مئوية، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 321 في الغالب. هناك نوع من الفولاذ المقاوم للحرارة يسمى 321H، مع درجة حرارة أعلى قليلاً من محتوى الكربون من 321، على غرار 1Cr18Ni9Ti الصيني، تم تطويره خصيصًا في الخارج.
تتم إضافة كمية معتدلة من Ti إلى الفولاذ المقاوم للصدأ لتعزيز مقاومته للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
ويرجع ذلك إلى عدم القدرة على تقليل محتوى الكربون في الفولاذ في بداية إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ بسبب تدني تقنية الصهر، لذلك تم استخدام طريقة إضافة عناصر أخرى.
ومع التقدم التكنولوجي، يمكن الآن إنتاج أصناف من الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون ومنخفض الكربون للغاية، ومن ثم الاستخدام الواسع النطاق لمادة 304.
في هذه المرحلة، تصبح خصائص المقاومة الحرارية ل 321 أو 321H أو 1Cr18Ni9Ti واضحة.
304 عبارة عن 0Cr18Ni9Ti، و321 عبارة عن 304 مع إضافة Ti لتحسين ميول التآكل بين الخلايا الحبيبية.
يعمل عنصر Ti في الفولاذ المقاوم للصدأ 321 كعنصر استقرار، ولكنه أيضًا نوع من الفولاذ ذو قوة حرارية، وهو أفضل بكثير في درجات الحرارة العالية من 316L.
يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 321 بمقاومة ممتازة للتآكل في التركيزات ودرجات الحرارة المختلفة للأحماض العضوية، خاصةً في الأوساط المؤكسدة، ويستخدم لتصنيع حاويات الأحماض المقاومة للتآكل وبطانات المعدات المقاومة للتآكل، وأنابيب النقل.
321 الفولاذ المقاوم للصدأ هو فولاذ Ni-Cr-Mo الأوستنيتي المقاوم للصدأ، وأداؤه مشابه جدًا لـ 304، ولكن إضافة معدن التيتانيوم يمنحه مقاومة أفضل للتآكل بين الخلايا الحبيبية وقوة في درجات الحرارة العالية.
تتحكم إضافة معدن التيتانيوم بفعالية في تكوين كربيد الكروم.
يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 321 خواص ميكانيكية فائقة في مقاومة التمزق الإجهادي في درجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف في درجات الحرارة العالية مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 304.
المكونات الرئيسية لكل من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 304L تحتوي على 18% من الكروم (Cr) و 8% من النيكل (Ni) ؛ الفرق الرئيسي بينهما هو أن الفولاذ المقاوم للصدأ 304L هو فولاذ 304 منخفض الكربون 304، في ظل الظروف العادية، فإن مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ 304L تشبه مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ 304L، ولكن بعد اللحام أو تخفيف الضغط، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ 304L لديه مقاومة ممتازة للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
من حيث السعر، الفولاذ المقاوم للصدأ 304L أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ 304. 304L الفولاذ المقاوم للصدأ 304L هو الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون، ومناسب بشكل أساسي لعمليات اللحام. أثناء اللحام، يمكن أن يؤدي استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304L إلى تقليل تآكل اللحام بشكل فعال.
ووفقًا لمعايير الصلابة، يتفوق الفولاذ المقاوم للصدأ 304 على الفولاذ المقاوم للصدأ 304L لأن محتوى الكربون يؤثر بشكل مباشر على صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ. هناك أيضًا سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ 304H، حيث تشير H إلى المحتوى العالي من الكربون.
304L هو نوع مختلف من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بمحتوى أقل من الكربون، ويستخدم في مناسبات اللحام.
يقلل المحتوى المنخفض من الكربون من الكربيدات المترسبة في المنطقة المتأثرة بالحرارة بالقرب من اللحام إلى الحد الأدنى، وقد يتسبب ترسيب الكربيدات في التآكل بين الخلايا الحبيبية (اضمحلال اللحام) للفولاذ المقاوم للصدأ في بيئات معينة.
الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 321
304 و 321 كلاهما من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، ومظهرهما وخصائصهما الفيزيائية متشابهان للغاية. يكمن الاختلاف الطفيف الوحيد في تركيبها الكيميائي:
أولًا، يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ 321 كميات ضئيلة من عنصر التيتانيوم (Ti) (وفقًا لمعيار ASTM A182-2008، يجب ألا يقل محتوى التيتانيوم فيه عن 5 أضعاف محتوى الكربون (C)، ولكن ليس أكثر من 0.7%. لاحظ أن محتوى الكربون (C) في كل من 304 و321 يبلغ 0.08%)، بينما لا يحتوي 304 على التيتانيوم (Ti).
وثانيًا، تختلف متطلبات محتوى النيكل (Ni) اختلافًا طفيفًا، حيث يتراوح محتوى النيكل (Ni) بين 304 بين 8% و11%، و321 بين 9% و12%.
ثالثًا، تختلف متطلبات المحتوى من الكروم (Cr) اختلافًا طفيفًا، حيث يتراوح محتوى الكروم (Cr) بين 304 بين 18-20%، و321 بين 17-19%.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO