شرح الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب: الدرجات والاستخدامات والفوائد

يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ الخيار الأمثل عندما تحتاج إلى معدن قوي، يدوم طويلًا، ومقاوم للتآكل. مع ذلك، لا تتشابه جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ؛ فبعضها مصمم لتحمّل إجهادات وأحمال إضافية، فضلًا عن ظروف العمل الشاقة. ويُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب أحد هذه الأنواع الخاصة التي تتميّز بفعاليتها العالية في هذا المجال.

سيعلمك هذا الدليل معنى الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب، وآلية عمله، وتطبيقاته، والدرجة التي يجب استخدامها.

1. ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب؟

الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب، والمعروف أيضاً باسم الفولاذ المقاوم للصدأ PH، هو نوع متخصص من الفولاذ المقاوم للصدأ، يكتسب قوته من خلال التسخين. وبدلاً من أن تبقى قوته ثابتة عند مستوى واحد، يمكن استخدام هذا المستوى للتحكم في صلابة وقوة الفولاذ عن طريق تعديل دورات التسخين والتبريد.

تبدأ العملية بمادة مرنة وأكثر ليونة. بعد تشكيلها أو معالجتها آلياً، تُخضع للمعالجة الحرارية. في هذه العملية، تُثبّت قوة الفولاذ دون تغيير شكله.

كيف يختلف عن أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى

يختلف الفولاذ المقاوم للصدأ PH في ثلاثة جوانب رئيسية وهي:

• يمكن اكتساب القوة بعد التصنيع.
• تتمتع بقوة كبيرة بالإضافة إلى مقاومة جيدة للتآكل.
• أنت مستقر الأبعاد ومعالج حرارياً.

تتميز أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مثل 304، بمقاومة عالية للتآكل، ولكنها ليست عالية الصلابة. أما أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي فهي قوية، ولكنها أقل مقاومة للتآكل. يوفر لك الفولاذ المقاوم للصدأ PH حلاً وسطاً بين النوعين.

2. كيف تعمل عملية تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ بالترسيب

أثناء المعالجة الحرارية المُتحكَّم بها، يزداد الفولاذ المقاوم للصدأ PH قوةً. ينتج عن ذلك جزيئات صغيرة داخل بنية المعدن تمنع الحركة وتزيد من صلابته.

شرح عملية المعالجة الحرارية

تتكون عملية المعالجة الحرارية من خطوتين رئيسيتين:

• حل
• التقادم (التصلب بالترسيب).

تُجرى المعالجة الحرارية بتسخين الفولاذ إلى درجة حرارة عالية، وذلك لمنع توزيع عناصر السبائك بالتساوي داخل المعدن. بعد التبريد، يصبح الفولاذ ليناً وسهل التشكيل.

آلية الشيخوخة والتقوية

مع تقدم العمر، تتم إعادة تدوير الفولاذ عند درجة حرارة منخفضة. وتؤدي هذه الخطوات إلى تكوين جزيئات دقيقة داخل بنية المعدن. تمنع هذه الجزيئات الحركة الداخلية وتزيد من قوته.

تُكتسب الصلابة من خلال التحكم في درجة حرارة ومدة التقادم. فخفض درجات الحرارة يُنتج قوة أكبر، بينما يؤدي رفع درجة الحرارة إلى تحسين المتانة ومقاومة التآكل.

3. الخصائص الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ PH بمزيج من الخصائص المتنوعة التي تجعله مناسبًا للاستخدام في التطبيقات الصعبة والتي تتعرض لإجهاد عالٍ. تُمكّنك هذه الخصائص من استخدام هذا الفولاذ عندما تكون القوة والموثوقية ومقاومة التآكل عوامل بالغة الأهمية في آن واحد.

قوة وصلابة عاليتان

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ PH بقوة شد وخضوع عالية للغاية بعد المعالجة الحرارية. تُمكّن عملية التقسية المعدن من الوصول إلى مستويات قوة تُضاهي تلك الموجودة في سبائك الفولاذ عالية الجودة، دون فقدان مزايا الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن تعديل الصلابة بتغيير درجة حرارة التقسية، مما يتيح التحكم في الأداء تبعًا للأحمال المختلفة.

مقاومة التآكل

تتميز غالبية أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع PH بمقاومة أعلى للتآكل مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، ما يجعلها مناسبة للاستخدام في العديد من التطبيقات العملية. كما أنها لا تتأثر بسهولة بالرطوبة أو المواد الكيميائية الخفيفة أو الملح. هذه الميزة تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع PH خيارًا مثاليًا للأجزاء الصناعية والبحرية والخارجية.

المتانة والصلابة

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ PH بمتانته العالية حتى في أقوى حالاته. هذه الميزة تجعل الأجزاء مقاومة للتشقق، وأضرار الصدمات، والإجهاد الناتج عن الصدمات. كما أن مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ PH أكثر مقاومة للاهتزازات والأحمال الدورية، مما يزيد من عمرها الافتراضي ويعزز سلامتها.

4. أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب

حدد المصنعون ثلاث مجموعات رئيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ المعالج بالهيدروجين وفقًا لبنيته المجهرية. وتُستخدم هذه الأنواع في متطلبات مختلفة من حيث القوة ومقاومة التآكل والتصنيع.

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي PH

يُعدّ هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة من بين أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ PH. وهو مناسب للاستخدام في صناعات الطيران والفضاء، والصناعات العسكرية، والمكونات الميكانيكية عالية الأحمال التي تتعرض لأحمال شديدة. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي PH بمقاومة أقل للتآكل، وهو مناسب للظروف البيئية المعتدلة أو ذات الظروف المنظمة.

الفولاذ المقاوم للصدأ شبه الأوستنيتي PH

يبدأ هذا النوع من الفولاذ بتركيب أوستنيتي، ثم يتغير أثناء المعالجة الحرارية. يتميز بسهولة تشكيله ومعالجته بالآلات، ثم يخضع لعملية تقادم. بعد المعالجة الحرارية، يكتسب قوة عالية ومتانة جيدة، مما يجعله مناسبًا للأشكال المعقدة والمكونات الدقيقة.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي PH

يتميز هذا النوع من الفولاذ بمقاومة جيدة للتآكل وقوة عالية. كما أنه يتمتع بأداء ممتاز في الأعمال الكيميائية، والتطبيقات البحرية، والتطبيقات التي تكون فيها مقاومة التآكل أهم من الصلابة القصوى.

تهدف هذه الأنواع إلى إنجاز وظائف مختلفة حسب القوة المطلوبة، والتعرض للتآكل، ومتطلبات التشكيل.

5. أنواع شائعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب

17-4 PH الفولاذ المقاوم للصدأ

أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا في عملية التصليد بالترسيب هو 17-4 PH. فهو يوفر مزيجًا ممتازًا من القوة ومقاومة التآكل وسهولة المعالجة الحرارية.

غالباً ما ترى هذه الدرجة في:

• مكونات الفضاء الجوي
• الصمامات والوصلات
• معدات النفط والغاز

كما أنه يعمل بشكل جيد في حالة المعالجة بالمحلول.

15-5 PH الفولاذ المقاوم للصدأ

تتميز فولاذ 15-5 PH بمتانة وقوة انحناء أفضل من فولاذ 17-4 PH. وهو مناسب لأوعية الضغط، وهياكل الطائرات، والمكونات المعرضة لأحمال اتجاهية. كما أنه يوفر تجانسًا محسنًا في المساحات الكبيرة.

الفولاذ المقاوم للصدأ 13-8 PH

يتميز الفولاذ 13-8 PH بقوة ومتانة ومقاومة عالية للإجهاد. وهو خيار شائع بين المهندسين في تركيبات الطائرات، والأعمدة، والمكونات عالية الإجهاد التي لا مجال فيها للفشل.

الفولاذ المقاوم للصدأ 17-7 PH

قبل المعالجة الحرارية، يتمتع الفولاذ 17-7 PH بقابلية تشكيل جيدة، مما يسهل تشكيله إلى أجزاء رقيقة أو معقدة. وهو متوافق مع النوابض، والمثبتات، والمشابك، والأجزاء الهيكلية خفيفة الوزن، التي يجب أن تتمتع بخاصية الانحناء قبل المعالجة الحرارية.

جدول مقارنة بين درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الرئيسية PH

6. التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ PH

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ PH بمكونات مدروسة بعناية تحدد درجة قوته ومتانته ومقاومته للتآكل. أي تغيير طفيف في هذه العوامل قد يؤثر على أداء الفولاذ.

دور الكروم والنيكل والنحاس والألومنيوم

• يعزز الكروم مقاومة التآكل ويحمي السطح من الصدأ.
• يُضفي النيكل مزيداً من الاستقرار على الهيكل ويعزز صلابته وليونته.
• يساعد النحاس في تصلب عملية الترسيب ويعزز القوة.
• يساعد الألومنيوم في إنتاج جزيئات تقوية دقيقة في عملية التقادم.

كيف يؤثر التكوين على الأداء

تؤثر التغييرات الطفيفة في تركيب السبيكة على قوتها ومقاومتها للتآكل وسلوكها مع مرور الوقت. فزيادة كميات النحاس أو الألومنيوم تعزز المقاومة بعد المعالجة الحرارية، بينما يعزز الكروم والنيكل المقاومة للعوامل البيئية. كل درجة من درجات PH تحتوي على مزيج متوازن لتحقيق الأهداف الميكانيكية والصناعية المطلوبة.

7. شروط وتصنيفات المعالجة الحرارية

يتم تنظيم سلوك الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب بواسطة المعالجة الحرارية. وبهذه الطريقة، يمكنك تحديد النسبة المناسبة من القوة والصلابة.

معالجة المحلول

تتضمن معالجة المحلول تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة عالية أثناء المعالجة. في هذه الخطوة، تذوب جميع عناصر التقوية في المعدن. يصبح الفولاذ ليناً ومرناً وسهل التشكيل بعد التبريد.

يتم عادةً إجراء عمليات القطع والحفر والتشكيل في هذه المرحلة.

ظروف الشيخوخة (H900، H1025، H1150)

تتحسن قوة التحمل مع التقدم في العمر بعد المعالجة بالمحلول.

• H900: هذه هي الحالة التي توفر أقصى قدر من القوة والصلابة. وهي فعالة في المكونات التي تتعرض لأحمال عالية.
• H1025: هذه حالة من التوازن بين القوة والمتانة. وهي تُستخدم في العديد من الصناعات التي تحتوي على مكونات بالغة الأهمية للسلامة.
• H1150: هذه حالة تعزز المتانة ومقاومة التآكل، وهي مناسبة للبيئات القاسية والنابضة بالحياة.

تأثير المعالجة الحرارية على المتانة

تؤدي درجات حرارة التقادم المنخفضة إلى زيادة الصلابة والمتانة. بينما تؤدي درجات حرارة التقادم المرتفعة إلى انخفاض المتانة وزيادة الصلابة والمرونة. هذه إحدى طرق التحكم التي تساعدك في اختيار الفولاذ المناسب للتطبيق المحدد. 

8. فوائد تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ بالترسيب

ميزة القوة بالنسبة للوزن

يُوفر الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب قوةً فائقةً دون أي زيادة في الوزن. تُمكّنك هذه الميزة من تطوير أجزاء خفيفة الوزن دون المساس بوظائفها.

مقاومة محسّنة للإجهاد

كانت المقابض الفولاذية أقل عرضة للضغط المتكرر والاهتزاز مقارنة بمعظم المعادن الأخرى. هذه المقاومة مفيدة في إطالة عمر الآلات والمركبات.

الاستقرار البُعدي

لا يتغير شكل الفولاذ المقاوم للصدأ PH عند تسخينه. هذه الخاصية تضمن دقة تركيب الأجزاء وتوافقها التام ضمن حدود التفاوتات الضيقة.

9. التطبيقات والاستخدامات الصناعية للفولاذ المقاوم للصدأ PH

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ PH في العديد من الصناعات التي تتطلب القوة والدقة والموثوقية.

مكونات الفضاء والطيران

تتطلب مكونات الطائرات القوة، وخفة الوزن، والسلامة. ويلبي الفولاذ المقاوم للصدأ PH هذه الشروط الثلاثة. ويستخدمه المهندسون في مكونات معدات الهبوط، والمثبتات، والمكونات الهيكلية.

صناعة النفط والغاز

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ PH بشكل فعال في الصمامات, مضخات, ومكونات الضغط التي تتعرض لضغط عالٍ وظروف قاسية. إنه قوي ومقاوم للتآكل والتلف.

الأدوات الطبية والجراحية

يجب أن تكون المعدات الطبية قوية ومتينة وموثوقة. يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع PH فعالاً لأنه لا يتآكل ويحافظ على شكله بعد الاستخدام المتكرر.

آلات السيارات والآلات الصناعية

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ PH في أنظمة السيارات كـ التروس, تُستخدم هذه التقنية في الأعمدة والمثبتات والمكونات عالية التحميل. كما تُستخدم في الآلات الصناعية في المكونات التي تتعرض لحركة وإجهاد مستمرين.

البيئات البحرية والكيميائية

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ PH بمقاومته العالية للماء المالح والمواد الكيميائية الخفيفة الأخرى مقارنةً بالعديد من الأنواع الأخرى. ويُستخدم عادةً في المعدات البحرية وكذلك في أنظمة المعالجة الكيميائية.

10. الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب مقابل أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى

مقارنة بين الرقم الهيدروجيني والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يتمتع هذا النوع من الفولاذ بقدرة جيدة جدًا على مقاومة التآكل، ولكنه يتميز بضعف في المتانة. أما الفولاذ المقاوم للصدأ PH فيوفر متانة أكبر مع الحفاظ على مقاومته للتآكل.

مقارنة بين الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي والفولاذ المقاوم للصدأ ذي الرقم الهيدروجيني

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي يتميز بمستوى عالٍ من المتانة ومستوى منخفض من مقاومة التآكل. يعمل الرقم الهيدروجيني على تحقيق توازن أفضل بين مقاومة التآكل والمتانة والقوة في الفولاذ المقاوم للصدأ.

مقارنة بين الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطبقة والفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطبقة

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج يتميز بمقاومته للتآكل، لكن قوته ليست قابلة للتحكم بنفس القدر. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ PH مرونة أكبر في المعالجة الحرارية.

جدول المقارنة

11. اعتبارات قابلية التشغيل والتصنيع

التشغيل الآلي في حالة التلدين المحلول

يُنصح بمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ PH بالتصليد الآلي. عند هذه المرحلة، يبقى المعدن طريًا، مما يقلل من تآكل الأدوات. هذه الطريقة موفرة للوقت والمال.

تحديات اللحام وأفضل الممارسات

يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ PH، ولكن يجب ضبط كمية الحرارة المُدخلة. بعد اللحام، تُستعاد المتانة والأداء من خلال المعالجة الحرارية الجيدة.

نصائح حول التشكيل والتشطيب

يُشكّل الفولاذ قبل عملية التقادم. فبعد التقادم، يصبح الفولاذ شديد الصلابة ويصعب تشكيله. وقبل المعالجة الحرارية النهائية، تُعدّ عمليات التشطيب فعّالة.

12. مقاومة التآكل والأداء البيئي

يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب خيارًا مثاليًا لمعظم البيئات التي تتطلب قوةً ومقاومةً عاليةً للتآكل. يتميز هذا الفولاذ بتركيبة متوازنة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام اليومي دون أن يتلف بسرعة.

الأداء في بيئة قاسية

عند اختيار النوع المناسب من الفولاذ المقاوم للصدأ والمعالجة الحرارية الملائمة، يُصبح الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع PH مقاومًا للرطوبة والمواد الكيميائية الخفيفة. وهو مادة موثوقة للاستخدامات الخارجية والبحرية والصناعية، حيث يتآكل الفولاذ الكربوني العادي بسهولة. كما يتحمل التشغيل العادي درجات مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع PH، بما في ذلك رذاذ الملح الخفيف والمواد الكيميائية.

مقاومة التشققات الناتجة عن التآكل الإجهادي

تتمتع العديد من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المصنّع بتقنية PH بمقاومة أعلى لتشقق التآكل الإجهادي مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي. تُساعد هذه المقاومة الأجزاء على تحمّل الإجهاد المُركّب والتعرّض للتآكل، لا سيما في أنظمة الضغط والأجزاء والمكونات الدوّارة. كما تُعزّز المعالجة الحرارية المناسبة مقاومة انتشار الشقوق مع مرور الوقت.

13. قيود الفولاذ المقاوم للصدأ PH

اعتبارات التكلفة

الفولاذ المقاوم للصدأ PH أغلى ثمناً من الفولاذ المقاوم للصدأ العادي بسبب عناصر السبائك وعملية المعالجة الحرارية.

قيود درجة الحرارة

قد تنخفض قوة الفولاذ المقاوم للصدأ بمرور الوقت نتيجة ارتفاع درجة الحرارة. ويمكن استخدامه في درجات حرارة معتدلة.

حدود التآكل مقارنة بالدرجات الأوستنيتية

يستمر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في التمتع بمقاومة أفضل للتآكل في الظروف الكيميائية شديدة العدوانية.

14. كيفية اختيار درجة الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة للتصليد بالترسيب

ينبغي دائمًا اختيار نوع الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب المناسب لمتطلبات التطبيق. يُحسّن الاختيار الجيد السلامة والأداء، بالإضافة إلى إطالة عمر الخدمة.

متطلبات الحمل والقوة

اختر الدرجة وحالة التقادم بناءً على مستوى الأحمال والإجهاد المطلوب. تستفيد الأجزاء المعرضة لأحمال عالية من درجات حرارة تقادم منخفضة، بينما قد تحتاج مكونات الإجهاد المختلط إلى حل وسط بين القوة والمتانة.

التعرض للتآكل

قبل اختيار درجة مقاومة التآكل، افحص البيئة المحيطة. ضع في اعتبارك الرطوبة والمواد الكيميائية ودرجة الحرارة ومدة التعرض. يساعد تعديل مقاومة التآكل وفقًا لظروف التشغيل الفعلية على تجنب الأعطال المبكرة.

نصائح اختيار خاصة بالصناعة

يحظى كل من الفولاذ 13-8 PH والفولاذ 15-5 PH بشعبية واسعة في صناعة الطيران والفضاء نظرًا لمتانتهما وقوتهما العالية. أما الفولاذ 17-4 PH فيُستخدم عادةً في التطبيقات الصناعية والعامة لأنه يوفر توازنًا بين الأداء والتكلفة والتوافر.

15. الخاتمة

يُوفر الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب القوة والمتانة ومقاومة التآكل في مادة بسيطة. كما يُتيح تصنيع الأجزاء بسهولة وتصليدها لاحقًا دون تشوه. هذه الميزة تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب خيارًا مثاليًا للصناعات التي تتطلب ظروفًا قاسية.

في شركة HDC، ندرك أهمية اختيار المواد المناسبة لمشروعك. نساعدك في اختيار وتوريد واستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب، والذي يضمن كفاءة طويلة الأمد. إذا كنت بحاجة إلى خدمة احترافية، أو توريد موثوق، أو دعم فني، فاتصل بنا اليوم ودع فريقنا يساعدك في ابتكار حلول أقوى وأكثر ذكاءً وأمانًا.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا التي تتصلب بالترسيب؟

الدرجة الأكثر شيوعًا هي 17-4 PH لأنها أفضل درجة توازن بين القوة ومقاومة التآكل.

2. هل الفولاذ المقاوم للصدأ PH مغناطيسي؟

نعم، معظم أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ PH مغناطيسية.

3. هل يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ PH؟

نعم، ولكن الأمر يختلف عندما يتم تسخين اللحام بشكل صحيح.

4. هل الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع Ph أقوى من الفولاذ المقاوم للصدأ من نوع 304؟

نعم، الفولاذ المقاوم للصدأ المعالج حرارياً أقوى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بعد المعالجة الحرارية.

5. هل يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب؟

نعم، يمكن لحامه، ولكن من المهم معالجته حرارياً بعد اللحام.

6. هل يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ PH؟

كما أنه مقاوم جداً للصدأ، ومع ذلك قد تؤدي البيئات القاسية إلى التآكل بمرور الوقت.