الفولاذ المقاوم للصدأ 316N: التعريف والتركيب والخصائص والتطبيقات والمعالجة والمزيد

من بين الأنواع المختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ، يبرز الفولاذ 316N بسبب خصائصه الميكانيكية المتفوقة ومقاومته المحسنة للبيئات ذات درجات الحرارة العالية. تتعمق هذه المقالة في الجوانب التفصيلية للفولاذ المقاوم للصدأ 316N، وتغطي تعريفه وتركيبه الكيميائي وخصائصه وتطبيقاته وطرق معالجته ومقارنته بأنواع أخرى مثل 316 و316L.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 316N؟

الفولاذ المقاوم للصدأ 316N هو فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي يحتوي على الموليبدينوم ويستخدم بشكل أساسي في التطبيقات الصناعية والبناء والنقل. يتم تشكيله ولحامه بسهولة وله مقاومة ممتازة للتآكل، ولكنه سيعاني من التآكل السطحي في مياه البحر الدافئة. نظرًا لمحتوى النيتروجين المتزايد، فإنه يتمتع بقوة شد أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي من الدرجة 316.

الدرجات المكافئة للفولاذ المقاوم للصدأ 316N

• الولايات المتحدة: S31651
• دين: 1.4429
• عربي:X2CrNiMo17-12-3
• JIS: SUS 316LN

معايير الفولاذ المقاوم للصدأ 316N

• معايير ASTM A240
• معايير ASTM A276
• EN 10088-2
• جي اي اس جي 4303

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 316N

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 316N هو كما يلي:

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 316N

الميزات الرئيسية

يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 316N العديد من الميزات الرئيسية التي تجعله مناسبًا لمجموعة من التطبيقات الصعبة. 

• قوة الشد العالية: بفضل محتواه من النيتروجين، يتمتع 316N بقوة فائقة مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ 316 القياسي، وخاصة في درجات الحرارة المرتفعة.

• ليونة جيدة: يحافظ 316N على ليونة ممتازة على الرغم من قوته العالية ويمكن تطبيقه على مجموعة واسعة من عمليات القولبة.

• مقاومة التآكل: مثل أنواع الفولاذ الأخرى من الدرجة 316، يظهر الفولاذ 316N مقاومة ممتازة للتآكل في مجموعة واسعة من البيئات، بما في ذلك التعرض للكلوريدات والمياه المالحة.

• قابلية اللحام ممتازة: يمكن لحام هذه المادة باستخدام جميع طرق اللحام القياسية، ولا تكون عملية التلدين بعد اللحام ضرورية في معظم الحالات.

• غير مغناطيسي في الحالة الملدنة: الفولاذ المقاوم للصدأ 316N في الحالة الملدنة غير مغناطيسي، ولكن أثناء العمل البارد يصبح مغناطيسيًا قليلاً.

الخصائص الفيزيائية

تتضمن الخصائص الكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ 316N استجابته للتآكل والحرارة والعوامل البيئية الأخرى:

الخواص الميكانيكية

الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ 316N لها أهمية كبيرة لأدائها في البيئات ذات الضغط العالي:

أشكال الفولاذ المقاوم للصدأ 316N

بعد الخضوع لطرق المعالجة المختلفة، أصبح الفولاذ المقاوم للصدأ 316N متاحًا في مجموعة واسعة من أشكال المنتجات لتناسب التطبيقات الصناعية المختلفة. 

• الصفائح والألواح: تستخدم في البناء والمعالجة الكيميائية والصناعات البحرية بسبب مقاومتها للتآكل وسهولة التصنيع.

• الأنابيب: شائعة الاستخدام في الصناعات البتروكيماوية والصيدلانية لنقل المواد المسببة للتآكل. تتوفر الأنابيب الملحومة وغير الملحومة بأحجام مختلفة.

• القضبان والقضبان: تستخدم في تصنيع المكونات الميكانيكية مثل أدوات التثبيت والأعمدة والدعامات الهيكلية.

• التركيبات والفلنجات: تُستخدم هذه المكونات غالبًا في أنظمة الأنابيب، وهي مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316N لتوفير وصلات قوية ومقاومة للتآكل.

• الملفات والأشرطة: هذه الأشكال مثالية للتطبيقات التي تتطلب الدقة والاتساق، مثل صناعات السيارات والفضاء والإلكترونيات.

تطبيق الفولاذ المقاوم للصدأ 316N

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 316N على نطاق واسع في الصناعات التي تعتبر فيها القوة ومقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية. 

المعالجة الكيميائية والبتروكيماوية: يعد 316N مثاليًا للاستخدام في مصانع المعالجة التي تتعامل مع المواد المسببة للتآكل مثل المواد الكيميائية والأحماض والأملاح.

البيئات البحرية: لقد أصبح الخيار المفضل للتطبيقات البحرية بسبب مقاومته الممتازة للتآكل بمياه البحر.

معالجة الأغذية والمشروبات: إن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 316N للتآكل تجعله مناسبًا أيضًا للاستخدام في معدات إنتاج الأغذية والمشروبات، حيث تكون النظافة ومقاومة عوامل التنظيف مهمة.

صناعة الأدوية: يتم استخدام 316N في معدات معالجة الأدوية لمقاومته الكيميائية وسهولة التنظيف.

المبادلات الحرارية: إن موصليتها الحرارية العالية وقوتها الميكانيكية في درجات الحرارة المرتفعة تجعل 316N مثاليًا للمبادلات الحرارية.

المكونات المعمارية: بالنسبة للهياكل المعرضة للبيئات البحرية أو التلوث الصناعي، يوفر 316N المتانة والجماليات.

صناعة الطائرات: يتم استخدامه في المكونات التي تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل في صناعة الطائرات.

إيجابيات وسلبيات الفولاذ المقاوم للصدأ 316N

المزايا

• قوة عالية بسبب إضافة النيتروجين
• مقاومة ممتازة للتآكل، خاصة في بيئات الكلوريد
• ليونة جيدة وقابلية للتشكيل
• غير مغناطيسي في حالة التلدين
• قابلية اللحام ممتازة

العيوب

• تكلفة أعلى مقارنة بأنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى مثل 304
• مغناطيسية طفيفة عند العمل في البرد
• في ظل ظروف معينة، مثل مياه البحر الدافئة، يكون أكثر عرضة للتآكل السطحي من 316L

ما هي طرق معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ 316N؟

يمكن تحسين الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل والتشطيب السطحي للفولاذ المقاوم للصدأ 316N من خلال تقنيات المعالجة المناسبة مثل اللحام والمعالجة الحرارية والمعالجة السطحية.

تشكيل

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316N بقدرة ممتازة على التشكيل وهو مناسب لمجموعة من عمليات التصنيع مثل الثني والدحرجة والختم. يساعد محتوى النيتروجين في 316N على الاحتفاظ بالصلابة مع تعزيز قوته، مما يسمح بتشكيله في أشكال معقدة دون خطر التشقق أو الكسر.

التشكيل البارد: يمكن استخدام عمليات التشكيل البارد، مثل الدرفلة الباردة أو السحب البارد، لتعزيز قوة وصلابة 316N. يزيد التشكيل البارد من قوة خضوع السبائك مع إدخال قدر طفيف من المغناطيسية إلى المادة. تشمل المنتجات الشائعة المصنوعة من خلال التشكيل البارد الأسلاك والألواح والقضبان.

التشكيل الساخن: تُستخدم عملية التشكيل الساخن، حيث يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة عالية (فوق نقطة إعادة التبلور)، عندما تكون هناك حاجة إلى تشوه كبير. بعد التشكيل الساخن، يتم عادةً معالجة 316N بالتسخين لاستعادة قابليتها للسحب ومقاومتها للتآكل.

اللحام

اللحام is one of the most common processing methods for stainless steels, including 316N. One of the benefits of 316N stainless steel is its excellent weldability, allowing it to be joined by all standard fusion methods such as Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), Gas Metal Arc Welding (GMAW), and Shielded Metal Arc Welding (SMAW).

اللحام بالصهر: يمكن لحام 316N دون الحاجة إلى التسخين المسبق، مما يقلل من خطر التشقق الحراري. لا يلزم عمومًا التلدين بعد اللحام للأقسام الرقيقة، حيث يُظهر 316N الحد الأدنى من التحسس (الذي يمكن أن يؤدي إلى التآكل بين الحبيبات) بسبب محتواه المنخفض من الكربون. ومع ذلك، بالنسبة للأقسام الأكثر سمكًا، قد يوصى بالمعالجة الحرارية بعد اللحام لتخفيف الضغوط الداخلية.

اللحام بالليزر وشعاع الإلكترون: يمكن أيضًا تطبيق تقنيات اللحام المتقدمة هذه على الفولاذ المقاوم للصدأ 316N، وخاصة في الصناعات مثل صناعة الطيران والسيارات حيث تكون الدقة والتشويه الحراري الأدنى مطلوبة.

اللحام بالمقاومة: تُستخدم عادةً تقنيات مثل اللحام النقطي واللحام بالدرزات على الفولاذ المقاوم للصدأ. في اللحام بالمقاومة، يتم إنتاج الحرارة عن طريق تشغيل تيار كهربائي عبر المادة، مما يؤدي إلى ذوبان موضعي في منطقة المفصل. هذه العملية فعالة بشكل خاص لربط الصفائح الرقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316N.

تشكيل

إن التشكيل بالطرق هو طريقة معالجة أساسية أخرى تستخدم لتشكيل منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 316N، تتراوح درجة حرارة التشكيل بالطرق عادةً بين 1150 درجة مئوية و1260 درجة مئوية (2100 درجة فهرنهايت إلى 2300 درجة فهرنهايت).

التشكيل بالقالب المفتوح: تتمثل العملية في تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة معينة لجعله مرنًا ثم دقّه بالمطرقة حتى يصل إلى الشكل المطلوب. يتم تشكيل المادة بين قوالب مسطحة كبيرة، والتي تشكل المعدن في أشكال خشنة مثل الكتل أو القضبان.

التشكيل بالقالب المغلق: تُستخدم هذه العملية، والتي تُعرف أيضًا باسم التشكيل بالضغط، لإنشاء أشكال أكثر دقة وتعقيدًا مثل التروس والأعمدة والتجهيزات. يوضع المعدن في قالب على شكل المنتج النهائي، ومع ضغطه، يملأ التجويف ليأخذ الشكل الدقيق. 

بعد التشكيل، غالبًا ما تكون عملية التلدين ضرورية لتحسين ليونة المادة واستعادة مقاومتها للتآكل.

التصلب

لا يمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ 316N من خلال طرق المعالجة الحرارية التقليدية. وعلى عكس الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، لا يخضع الفولاذ المقاوم للصدأ 316N لتحولات طورية تسمح له بالتصلب من خلال التسخين والتبريد.

ومع ذلك، فإن عمليات التشغيل الباردة مثل الدرفلة الباردة أو السحب يمكن أن تزيد بشكل كبير من صلابة وقوة 316N. يؤدي التشغيل البارد إلى تصلب الإجهاد، مما يعزز قوة الشد للمادة، على الرغم من أنه قد يقلل قليلاً من قابليتها للسحب. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي التشغيل البارد إلى تكوين مغناطيسية طفيفة في المادة، والتي تكون غير مغناطيسية في حالتها الملدنة.

المعالجة الحرارية

تعتبر المعالجة الحرارية خطوة أساسية في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ لتحسين البنية الدقيقة للمادة وخصائصها الميكانيكية.

التلدين: بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 316N، تتراوح درجة حرارة التلدين النموذجية بين 1010 درجة مئوية و1120 درجة مئوية (1850 درجة فهرنهايت إلى 2050 درجة فهرنهايت)، تليها عملية تبريد سريعة لاستعادة ليونة المادة وإزالة الضغوط الداخلية الناجمة عن العمل البارد. كما تعمل عملية التلدين على تحسين مقاومة الفولاذ للتآكل عن طريق إذابة الكربيدات التي قد تؤدي بخلاف ذلك إلى التآكل بين الحبيبات. في حالة التلدين، يكون الفولاذ المقاوم للصدأ 316N غير مغناطيسي.

تخفيف التوتر: يتم إجراء تخفيف الإجهاد عند درجات حرارة تتراوح بين 800 درجة مئوية و900 درجة مئوية (1470 درجة فهرنهايت و1650 درجة فهرنهايت) للتخلص من الضغوط المتبقية التي يمكن أن تؤثر سلبًا على المنتج ويتم تطبيقها عادةً على الفولاذ المقاوم للصدأ 316N بعد عمليات التشكيل أو اللحام الثقيلة.

معالجة الحل: المعالجة بالمحلول هي تسخين الفولاذ إلى درجات حرارة عالية يتبعها تبريد سريع للاحتفاظ بعناصر السبائك في المحلول. ويمكن أن تعمل على استعادة مقاومة الفولاذ للتآكل، وخاصة بعد التعرض لدرجات حرارة عالية أثناء المعالجة.

معالجة السطح

يتم تطبيق المعالجات السطحية على الفولاذ المقاوم للصدأ 316N لتعزيز جاذبيته الجمالية، وتحسين مقاومته للتآكل، أو تحضيره لمزيد من المعالجة.

تخليل: التخليل هو طريقة معالجة سطحية تستخدم لإزالة قشور الأكسيد والشوائب المتكونة أثناء العمل الساخن أو اللحام. وهي تتضمن غمس المادة في محلول حمضي لتنظيف السطح واستعادة طبقة أكسيد الكروم السلبية التي تحمي من التآكل.

التخميل: يمكن تعزيز مقاومة المواد للتآكل بشكل أكبر من خلال عملية التخميد، حيث يتم معالجة الفولاذ بحمض مؤكسد خفيف، مثل حمض النيتريك، لتعزيز طبقة أكسيد الكروم الطبيعية على سطح الفولاذ.

تلميع: يمكن تطبيق التلميع الميكانيكي لتحسين تشطيب سطح الفولاذ المقاوم للصدأ 316N، وخاصة في التطبيقات التي تكون فيها النظافة مهمة، مثل صناعات معالجة الأغذية أو الأدوية. كما يعمل التلميع على تعزيز مقاومة الفولاذ للتآكل السطحي.

التلميع الكهربائي: تعمل عملية التلميع الكهربائي على إزالة طبقة رقيقة من المواد من سطح الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال عملية كهروكيميائية. وتعمل على تحسين مقاومة التآكل، وتخلق سطحًا أملسًا ولامعًا، وتزيل العيوب الصغيرة التي قد تؤوي البكتيريا أو الملوثات.

ما هو الفرق بين 316 و 316N؟

316N stainless steel differs from 316 primarily due to the addition of nitrogen in the alloy. This addition increases the tensile strength of 316N while retaining ductility or corrosion resistance. As a result, 316N is often chosen for applications where strength is a critical factor, especially in high-temperature environments.

• القوة: يتمتع 316N بقوة أعلى من 316 بسبب محتواه من النيتروجين.

• اللدونة: يوفر كلا السبائكين قدرة جيدة على اللدونة، ولكن ميزة القوة التي يتمتع بها 316N تمنحه أفضلية في التطبيقات الصعبة.

• مقاومة التآكل: يعمل 316N بشكل أفضل في البيئات ذات الضغط العالي، على الرغم من أن كلا المادتين تتمتعان بمقاومة ممتازة للتآكل.

316N مقابل 316L

يعتبر كل من 316N و316L متشابهين في كثير من النواحي، ولكن لديهما اختلافات واضحة:

• محتوى الكربون: يحتوي 316L على نسبة كربون أقل (≤0.03%) مقارنة بـ 316N (≤0.08%). وهذا يجعل 316L أكثر مقاومة للحساسية، وهو أمر مفيد في تطبيقات اللحام.

• القوة: يوفر 316N قوة أعلى من 316L بسبب محتواه من النيتروجين.

• مقاومة التآكل: يعتبر 316L أكثر مقاومة للتآكل بين الحبيبات في المقاطع الملحومة، بينما يوفر 316N قوة إجمالية أفضل.

هل الفولاذ المقاوم للصدأ 316N مغناطيسي؟

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ رقم 316N بشكل عام غير مغناطيسي في الحالة الملدنة، ومع ذلك، إذا تعرض لعملية معالجة باردة أو تشوه كبير، فقد يظهر مغناطيسية طفيفة.

هل الفولاذ المقاوم للصدأ 316N يصدأ؟

على الرغم من أن 316N يعتبر "فولاذًا مقاومًا للصدأ بدرجة بحرية"، إلا أنه لا يزال يتمتع بمقاومة محدودة للتآكل في هذه الظروف القاسية. في البيئات الدافئة التي تحتوي على الكلوريد، يحدث التآكل النقطي والشقوق فوق حوالي 60 درجة مئوية، وتحدث تشققات التآكل الإجهادي، والتي ستظهر على شكل بقع بنية اللون. قد يؤثر الهجوم الكيميائي في البيئات شديدة الحموضة أيضًا على هذا الفولاذ.

احصل على الفولاذ المقاوم للصدأ المُرضي!

من خلال فهم تركيبته وخصائصه وطرق معالجته، يمكنك الاستفادة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316N وتطبيقه في مجموعة واسعة من التطبيقات من معالجة البتروكيماويات إلى التصميم المعماري. إذا كنت بحاجة إلى شراء الفولاذ المقاوم للصدأ 316N ومواد فولاذية أخرى، فلا تتردد في الاتصال بنا. اتصل بنا للحصول على منتجات عالية الجودة بسعر رائع. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الفولاذ المقاوم للصدأ، فانقر هنا لتصفح موقعنا مدونة.