جدول المحتويات
ملخص
يتناول المحتوى التفصيلي التالي خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 316 والتي تتضمن طبيعته الكيميائية وخصائصه الفيزيائية والميكانيكية وخصائصه الكهربائية والحرارية. كما يركز أيضًا على عملية نقل الفولاذ المقاوم للصدأ 316 المصبوب، والذي يقدم جميع مزاياه، بما في ذلك مقاومة التآكل المحسنة وقوة الشد العالية بالإضافة إلى قابلية التشكيل المحسنة للصناعات مثل المعالجة الكيميائية والنقل البحري وما إلى ذلك. تتكون عملية الصب من بناء الأنماط وإعداد القوالب لملئها بالفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر وإنهاء الأجزاء الناتجة معًا أو المعالجة الحرارية الاختيارية تحت تدابير صارمة لمراقبة الجودة. بشكل عام، يمكن استخدام هذا المحتوى كدليل مفيد لطبيعة واستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على نطاق واسع.
ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟
الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هو عبارة عن سبيكة من النوع الأوستنيتي والتي تمتلك مقاومة جيدة للتآكل، وخاصة في البيئات ذات المحتوى العالي من الكلوريد. يعتبر السبائك الغنية بالكروم والنيكل والموليبدينوم مقاومة فائقة للتآكل الحفري والشقوق. الفولاذ المقاوم للصدأ 316 والذي يستخدم عادة في المعدات البحرية والمعالجة الكيميائية والأجهزة الطبية هو أيضًا جيد التشكيل وقابل للحام وجذاب للنظر وبالتالي يمكن استخدامه أيضًا في التطبيقات الهيكلية والديكورية.
ما هي أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟
الفولاذ المقاوم للصدأ ذو التسمية 316 له عدة إصدارات تستهدف تطبيقات مختلفة. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 316L على نسبة كربون أقل، مما يجعل الهيكل أكثر مقاومة لمخاطر التحسس والتآكل أثناء اللحام بسبب انخفاض انتقال الحرارة عبر منطقة اللحام. وبالتالي، فهو مادة مفضلة للهياكل المعرضة للحام. على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ 316H مصنوع من المزيد من الكربون، إلا أنه يوفر للفولاذ قوة متزايدة، وخاصة فيما يتعلق بدرجة الحرارة. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 316Ti على ذرات التيتانيوم لتجنب التحسس والتآكل بين الحبيبات، وبالتالي فهو مثالي للبيئات غير المواتية ودرجات الحرارة المرتفعة. علاوة على ذلك، يمكن لبعض المواد أن تكون معتمدة بـ 316 و 316L مما يوفر طبقات إضافية ممكنة. يتيح هذا للمهندسين الميكانيكيين فرصة إنشاء تصميمات مخصصة للغاية توفر المرونة للتغيرات في الأداء والمرونة عبر التطبيقات المختلفة.
ما هو تكوين العنصر الذي يؤثر بشكل كبير على خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بمقاومة ممتازة للتآكل والتي تدعمها بشكل ملحوظ محتوياته من الكروم الذي يشكل 16-18% من السبائك. يشكل الكروم طبقة أكسيد مقاومة للتآكل على سطح الفولاذ تحميه من البيئات المختلفة، بما في ذلك البيئات المسببة للتآكل، مثل الغلاف الجوي والمواد الكيميائية والملوحة. علاوة على ذلك، تضيف هذه العناصر النيكل والموليبدينوم اللذين يعززان مقاومة التآكل والطواعية، كما يوفران أيضًا بعض المقاومة للتآكل النقطي والشقوق عندما يتم دمجهما مع الكلوريدات. على الرغم من أن عناصر أخرى مثل الكربون والمنجنيز والسيليكون والنيتروجين تساهم أيضًا، إلا أن الكروم يظل حاسمًا في تحديد أهم خصائص السبائك. وبالتالي، أصبح هذا السبائك الخيار الأول في البيئات الأكثر تطلبًا مثل تطبيقات التآكل في الصناعات البحرية والكيميائية والأجهزة الطبية والآلات التي تتطلب مقاومة أفضل للتآكل.
مقارنة بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و 304
ومن بين سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و304 الأكثر شيوعًا، والتي تتكون من عناصر متشابهة، بشكل أساسي من الكروم والنيكل، على الرغم من أن الفولاذ 316 يحتوي عادةً على نسبة أعلى قليلاً من كليهما. وتكمن القناة بين الاثنين في إضافة الموليبدينوم إلى الفولاذ المقاوم للصدأ 316، مما يحسن مقاومته للتآكل، وخاصة في المساحات الغنية بالكلوريد، وبالتالي يمكن استخدامه في التطبيقات البحرية والكيميائية. ومن الجدير بالذكر أنه يحتوي على كمية أقل بكثير من الموليبدينوم، ولكنه لا يزال مادة مقاومة للتآكل في العديد من البيئات، ومناسبة للاستخدام العام. على الرغم من امتلاكها لقوة شد أكبر ومقاومة أقل للزحف، فإن التكلفة الأعلى للتصنيع واللحام غالبًا ما تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أقل جاذبية مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ 304 الأقل تكلفة. في النهاية، يكمن الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و304 في التفاصيل - المتطلبات المحددة مثل الظروف البيئية، واعتبارات التكلفة، واحتياجات التشطيب.
خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 316
التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 316
خصائص عناصر المكونات | متري |
| الكربون، ج | <= 0.080 % |
| الكروم، الكروم | 16 – 18 % |
| الحديد، Fe | 61.8 – 72 % |
| المنغنيز، المنغنيز | <= 2.0 % |
| الموليبدينوم، مو | 2.0 – 3.0 % |
| النيكل، ني | 10 – 14 % |
| الفوسفور، ف | <= 0.045 % |
| السيليكون | <= 1.0 % |
| الكبريت، س | <= 0.030 % |
الخصائص الفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ 316
الخصائص الفيزيائية | متري | إنجليزي |
| كثافة | 8.00 جرام/سم مكعب | 0.289 رطل/بوصة مكعبة |
الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ 316
الخواص الميكانيكية | متري | إنجليزي |
| صلابة برينيل | 149 | 149 |
| صلابة، نوب | 169 | 169 |
| صلابة روكويل ب | 80 | 80 |
| صلابة فيكرز | 155 | 155 |
| قوة الشد القصوى | 550 ميجا باسكال | 79800 رطل/بوصة مربعة |
| قوة الشد، الخضوع | 240 ميجا باسكال | 34800 رطل/بوصة مربعة |
| الاستطالة عند الكسر | 60% | 60% |
| معامل المرونة | 193 جيجاباسكال | 28000 ك.س. |
| ايزود إمباكت | 129 ج | 95.1 قدم-رطل |
| تأثير شاربي | 105 ج | 77.4 قدم-رطل |
الخصائص الكهربائية للفولاذ المقاوم للصدأ 316
الخصائص الكهربائية | متري | إنجليزي |
| المقاومة الكهربائية | 0.0000740 أوم-سم | 0.0000740 أوم-سم |
| النفاذية المغناطيسية | 1.008 | 1.008 |
الخصائص الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ
الخصائص الحرارية | متري | إنجليزي |
| CTE، خطي | 16.0 ميكرومتر/متر-درجة مئوية @درجة الحرارة 0.000 – 100 درجة مئوية | 8.89 ميكرون/بوصة-درجة فهرنهايت @درجة الحرارة 32.0 – 212 درجة فهرنهايت |
16.2 ميكرومتر/متر-درجة مئوية @درجة الحرارة 0.000 – 315 درجة مئوية | 9.00 ميكرون/بوصة-°فهرنهايت @درجة الحرارة 32.0 – 599 درجة فهرنهايت | |
17.5 ميكرومتر/متر-درجة مئوية @درجة الحرارة 0.000 – 540 درجة مئوية | 9.72 ميكرون/بوصة-درجة فهرنهايت @درجة الحرارة 32.0 – 1000 درجة فهرنهايت | |
| السعة الحرارية النوعية | 0.500 جول/جم-درجة مئوية @درجة الحرارة 0.000 – 100 درجة مئوية | 0.120 وحدة حرارية بريطانية/رطل-درجة فهرنهايت @درجة الحرارة 32.0 – 212 درجة فهرنهايت |
| حراري الموصلية | 16.3 واط/متر كلفن @درجة الحرارة 100 درجة مئوية | 113 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم مربع-درجة فهرنهايت @درجة الحرارة 212 درجة فهرنهايت |
| نقطة الانصهار | 1370 – 1400 درجة مئوية | 2500 – 2550 درجة فهرنهايت |
| سوليدوس | 1370 درجة مئوية | 2500 درجة فهرنهايت |
| ليكويدوس | 1400 درجة مئوية | 2550 درجة فهرنهايت |
| الحد الأقصى لدرجة حرارة الخدمة، الهواء | 870 درجة مئوية | 1600 درجة فهرنهايت |
| 925 درجة مئوية | 1700 درجة فهرنهايت |
* خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 316 المذكورة أعلاه مقتطفة من مات ويب
هل يمكن صب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و 316L؟
يمكن صب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 باستخدام طرق صب مختلفة. الفولاذ المقاوم للصدأ 316، وهو سبيكة شائعة من الفولاذ المقاوم للصدأ تتميز بمقاومة ممتازة للتآكل وقوة عالية في درجات الحرارة العالية وخصائص ميكانيكية جيدة، ويستخدم على نطاق واسع في الصب في الصناعات مثل المعالجة الكيميائية وتجهيز الأغذية والبحرية.
ما هي ميزة الفولاذ المقاوم للصدأ 316 المستخدم في الصب؟
إن صب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هو عملية يتم فيها إنتاج مكونات مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316، وهو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المعروف بمقاومته المحسنة للتآكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ 304. تتضمن ميزات صب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 ما يلي:
- مقاومة معززة للتآكل:نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ 316 يحتوي على الموليبدينوم، فهو مقاوم للتآكل الحفري والشقوق، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات البحرية والكيميائية وغيرها من التطبيقات المسببة للتآكل.
- قوة عالية ومرونة:تتميز أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ 316 المصبوبة بالقوة والمرونة الجيدة، مما يسمح لها بتحمل الأحمال والضغوط المختلفة دون تشوه أو كسر.
- قابلية تشكيل ممتازة:مشابه ل 304 الفولاذ المقاوم للصدأيمكن تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بسهولة إلى أشكال معقدة، مما يجعله مثاليًا لإنتاج مكونات مصبوبة معقدة.
- مقاومة الحرارة:يمكن أن تتحمل صبات الفولاذ المقاوم للصدأ 316 درجات حرارة عالية إلى حد ما (تصل إلى حوالي 870 درجة مئوية) دون فقدان كبير في الخصائص الميكانيكية.
- سهولة التنظيف:تتميز مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب 316 بأسطح ناعمة يسهل تنظيفها وصيانتها، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الصحية، مثل معالجة الأغذية والأدوية والمعدات الطبية
طرق الصب المستخدمة في صب الفولاذ المقاوم للصدأ
تستخدم عملية صب الفولاذ المقاوم للصدأ طرقًا مختلفة، بما في ذلك:
- صب الاستثمار (الشمع المفقود):وتتضمن صنع نموذج من الشمع وتغطيته بالسيراميك وسحب محتوى الشمع المذاب ثم غمره في الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر.
- صب الرمل:يتم استخدام قوالب الرمل ذات الأنماط المضغوطة من الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر.
- صب القوالب:حقن الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر تحت ضغط عالي في قوالب فولاذية ذات أشكال معقدة.
- الصب المستمر:صب الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر لفترة طويلة ومتواصلة في قوالب مبردة بالماء لأقسام طويلة.
- الصب بالطرد المركزي:القوالب المستخدمة في تدوير الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر إلى أجزاء أسطوانية.
- صب الفراغ:صب دقيق تحت الفراغ لتقليل المسامية.
تتميز كل هذه التقنيات بخصائص معينة ويتم اختيارها وفقًا لعدد الأجزاء المعالجة والخصائص المطلوبة وحجم الإنتاج. تتميز عملية صب الفولاذ المقاوم للصدأ بتنوعها الشديد حيث يمكن استخدامها في مواقف مختلفة.
عملية صب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و 316L
تتضمن عملية صب الفولاذ المقاوم للصدأ عادةً الخطوات التالية:
- إنشاء النمط: يتم إنشاء نموذج للمكون المطلوب، عادةً باستخدام الشمع أو مادة مماثلة. هذا النموذج عبارة عن نسخة طبق الأصل من الجزء المراد صبه، بما في ذلك أي تفاصيل وميزات معقدة.
- تجميع القالب: ثم يتم طلاء النموذج بمادة سيراميكية مقاومة للحرارة، والتي تشكل غلافًا حوله. يصبح هذا الغلاف قالبًا لصب الفولاذ المقاوم للصدأ.
- إزالة النمط: بمجرد أن تتصلب القشرة الخزفية، يتم إزالة النمط الموجود بالداخل عن طريق إذابتها أو إذابتها، تاركًا وراءها قالبًا مجوفًا.
- تسخين القالب: يتم تسخين القالب الخزفي إلى درجة حرارة عالية للتخلص من أي رطوبة متبقية، وتعزيز القالب، وتسهيل تدفق المعدن بشكل أفضل أثناء الصب.
- صب الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر: يتم صهر الفولاذ المقاوم للصدأ في الفرن وتسخينه إلى درجة الحرارة المناسبة للصب. ثم يتم صب المعدن المنصهر بعناية في القالب الخزفي المسخن مسبقًا.
- إزالة العفن: بعد أن يتصلب الفولاذ المقاوم للصدأ تمامًا، يتم كسر القالب الخزفي للكشف عن الجزء المصبوب.
- التشطيب: قد يتطلب مكون الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب معالجة إضافية، مثل الطحن أو التشغيل الآلي أو التلميع، لتحقيق التشطيب السطحي المطلوب ودقة الأبعاد.
- المعالجة الحرارية (اختياري): اعتمادًا على المتطلبات المحددة للتطبيق، قد يخضع جزء الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب للمعالجة الحرارية لتحسين خصائصه الميكانيكية، مثل القوة أو الصلابة أو اللدونة.
- ضبط الجودة: أخيرًا، يتم فحص الصب النهائي للفولاذ المقاوم للصدأ بحثًا عن أي عيوب أو انحرافات عن الأبعاد والتسامحات المحددة. قد يتضمن ذلك الفحص البصري، أو تقنيات الاختبار غير المدمرة، أو القياس البعدي
الصعوبات التي تواجه معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ 316
يعد التعامل مع الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أمرًا صعبًا نظرًا لأن هذا الفولاذ يتمتع بصلابة وقوة أكبر من غيره، ومن هنا تأتي الحاجة إلى تقنيات التشغيل والأدوات الخاصة لتقليل شراء الأدوات وتصلب العمل. يمكن أن تؤدي التركيزات المنخفضة من الموليبدينوم إلى تصلب العمل أثناء عمليات التشكيل وبالتالي يتطلب الأمر التحكم الدقيق في معلمات المعالجة من أجل منع التشقق والتشوه. تتطلب عملية اللحام الحراري اللاحقة للفولاذ المقاوم للصدأ 316 معالجة حرارية صارمة لتجنب حساسية الفولاذ المقاوم للصدأ والتي يمكن أن تؤدي إلى مخاطر التآكل اللاحقة. يجب أن يتم التنظيف طوال مسار المعالجة بالكامل للحفاظ على مقاومته للتآكل، كما أن هناك حاجة إلى احتياطات مفصلة للغاية لمنع احتمالية حدوث عيوب أو تلوثات على السطح. باختصار، يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بخصائص ممتازة. ومع ذلك، يجب بذل المزيد من العناية الواجبة أثناء المعالجة لتحسين الأداء والجودة.
التطبيقات الشائعة للفولاذ المقاوم للصدأ 316
يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على نطاق واسع في مختلف القطاعات بسبب مقاومته المعروفة للتآكل والأداء الميكانيكي الكافي والتنوع. ومن بين أهم التطبيقات البيئات البحرية، حيث يتم استخدامه عادة في تجهيزات القوارب والأجهزة الخاصة بالهياكل البحرية بسبب مقاومته لمياه البحر المالحة والتعرض للكلوريد. يعد الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هو الأكثر شيوعًا في معالجة الأغذية والمشروبات لأنه يوصى به للمعدات التي يمكن تعقيمها والتي تكون مقاومة للمواد المسببة للتآكل. توفر توافقيتها الحيوية قيمة التطبيق في المجالات الدوائية والطبية للجراحة والزراعة. وفي المجال الكيميائي، يتم استخدامه في قطاعات المعالجة والفضاء والسيارات والهندسة المعمارية، مما يسلط الضوء على جدواه وأدائه الموثوق به في العديد من القطاعات وفي ظل ظروف قاسية وصعبة.
