خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ وتصنيفه

هناك أنواع عديدة من الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي يمكن تصنيفها إلى عدة فئات بناءً على بنيتها المجهرية في درجة حرارة الغرفة:

: تشمل الأمثلة 304 و 321 و 316 و 310 وما إلى ذلك. تمثل سلسلة 200 فولاذًا مقاومًا للصدأ منخفض النيكل وفعال من حيث التكلفة، وينتمي أيضًا إلى الفئة الأوستنيتية.

: تشمل الأمثلة 430 و 420 و 410 وما إلى ذلك. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مغناطيسي أو مغناطيسي بشكل ضعيف، بينما الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيت أو الفيريت مغناطيسي.

بالنسبة لمنتجات الأجهزة، يجب أخذ عوامل مثل مقاومة الصدأ، الصلابة، وقابلية التشغيل في الاعتبار. تتحسن مقاومة الصدأ، مقاومة الحرارة، والصلابة للفولاذ المقاوم للصدأ 201، 202، 301، 304، و316 بشكل متسلسل. الكثافات المقابلة لـ 202، 304، و316 هي 7.74، 7.93، و7.98، على التوالي. لوحة الفولاذ المقاوم للصدأ 316، المعينة وفقًا للمعايير الأمريكية، هي نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، مقاوم للحرارة، ومقاوم للصدأ، ينتمي إلى عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. إنه متفوق على الفولاذ المقاوم للصدأ 304 ويتوافق مع 0Cr17Ni12Mo2 وفقًا للمعايير الوطنية الصينية (GB).

تأتي الألواح الفولاذية المقاومة للصدأ المستخدمة بشكل شائع في نوعين رئيسيين: 201 و 304، اللذان يختلفان في التركيب. من بينهما، تعتبر لوحة الفولاذ المقاوم للصدأ 304 الأكثر استخدامًا كفولاذ مقاوم للصدأ ومقاوم للحرارة، حيث إنها فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي. تمثل السلسلة 400 الفولاذ المقاوم للصدأ مارتنسيت. الفولاذ المقاوم للصدأ 304 غير مغناطيسي، بينما السلسلة 400 مغناطيسية. ومع ذلك، قد يتم جذب بعض الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بواسطة مغناطيس بسبب المغناطيسية الطفيفة (قد يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مغناطيسية طفيفة تحت ظروف العمل الباردة أو الصهر غير السليم). مقارنة بالسلسلة 400، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 304 على محتوى نيكل أعلى، حوالي 8-10%.

تتميز سلسلة 400 من الفولاذ المقاوم للصدأ بتركيب ميكروهيكلي داخلي من المارتنسيت المعالج، مما يظهر خصائص مغناطيسية ويمكن جذبها بواسطة مغناطيس. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مغناطيسي، حيث يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 304# ممثلاً نموذجياً. ومع ذلك، لا يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير المغناطيسي تحقيق قوة عالية من خلال المعالجة الحرارية التقليدية ولا يُستخدم في تصنيع شفرات السكاكين، بل فقط في مقابض السكاكين وحواملها. لذلك، لا يمكن استخدام وجود أو عدم وجود المغناطيسية ببساطة لتحديد ما إذا كان المادة فولاذ مقاوم للصدأ.

تتميز سلسلة 400 من الفولاذ المقاوم للصدأ بمحتوى كروم أقل من سلسلة 300 لكنها لا تعاني من مشاكل ترسب الكربون مثل سلسلة 300. يمكن معالجتها حرارياً وهي مناسبة لبيئات العمل التي تصل درجات حرارتها إلى 1200°F (حوالي 393°C)، مما يزيد من صلابتها. الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريت والمارتيزيت في سلسلة 400، مثل 410، يتمتع عمومًا بمقاومة أفضل للصدأ ومقاومة للتآكل مقارنةً بـ 304 في بعض التطبيقات الخاصة حيث تكون الصلابة العالية مطلوبة ولكن لا تكون مقاومة الصدأ الممتازة ومقاومة التآكل ضرورية. في مثل هذه الحالات، قد يكون 410 متفوقًا على 304. يمكن تقوية سلسلة 400 من الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال المعالجة الحرارية. حاليًا، تُستخدم سلسلة 400 عمومًا لمنتجات أدوات المائدة ذات المستوى الأدنى، بينما تُستخدم 304 للمنتجات ذات المستوى الأعلى.

عندما تظهر بقع صدأ بنية (أو بقع) على سطح أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، غالبًا ما يتفاجأ الناس ويفترضون أن "الفولاذ المقاوم للصدأ لا يصدأ، وإذا حدث ذلك، فإنه ليس فولاذًا مقاومًا للصدأ، مما قد يشير إلى مشكلة في جودة الفولاذ." هذه وجهة نظر أحادية الجانب وخاطئة ناتجة عن نقص الفهم للفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن أن يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ تحت ظروف معينة.

الفولاذ المقاوم للصدأ يمتلك القدرة على مقاومة الأكسدة الجوية - أي، مقاومة الصدأ - بالإضافة إلى مقاومة التآكل في الوسائط التي تحتوي على الأحماض والقلويات والأملاح - أي، مقاومة التآكل. ومع ذلك، فإن مقاومته للتآكل تختلف اعتمادًا على تركيبه الكيميائي، وحالته المعالجة، وظروف الاستخدام، ونوع الوسط البيئي. على سبيل المثال، أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 304 تتمتع بمقاومة ممتازة للصدأ في الأجواء الجافة والنظيفة ولكنها ستصدأ بسرعة عند نقلها إلى المناطق الساحلية ذات المحتوى العالي من الملح في ضباب البحر. بالمقابل، أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 تؤدي بشكل جيد في مثل هذه البيئات. لذلك، ليس كل الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومًا للتآكل وخاليًا من الصدأ في أي بيئة.

يكتسب الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومته للصدأ من خلال تشكيل فيلم أكسيد غني بالكروم رقيق ومستقر وكثيف (فيلم واقي) على سطحه، مما يمنع التغلغل المستمر لذرات الأكسجين والأكسدة الإضافية. بمجرد أن يتعرض هذا الفيلم للتلف المستمر لسبب ما، ستتغلغل ذرات الأكسجين من الهواء أو السائل باستمرار، أو ستنفصل ذرات الحديد في المعدن باستمرار، مما يشكل أكسيد الحديد الفضفاض ويسبب الصدأ المستمر على سطح المعدن. يمكن أن يتعرض هذا الفيلم السطحي للتلف بطرق مختلفة، مع كون ما يلي شائعًا في الحياة اليومية: