محتويات
دليل الفولاذ المقاوم للصدأ 422: الخصائص والمعالجة الحرارية والتطبيقات الصناعية
- جون
الفولاذ المقاوم للصدأ 422 هو مادة خاصة معروفة بقوتها ومقاومتها للحرارة. وعادة ما تستخدم في الصناعات مثل التوربينات والطائرات، حيث تتعرض الأجزاء لدرجات حرارة وإجهاد شديدين.
ستوضح هذه المقالة ماهية الفولاذ المقاوم للصدأ 422 وتركيبه وخصائصه. كما ستساعدك على التعرف على مزاياه وعيوبه واستخداماته الشائعة.
ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 422؟
الفولاذ المقاوم للصدأ 422 هو سبيكة مصنوعة من حوالي 12% من الكروم، إلى جانب عناصر مثل الموليبدينوم والفاناديوم، والجزء المتبقي هو الحديد. وهو جزء من فئة الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، والمعروف بقوته الكبيرة ومقاومته للحرارة. وعادة ما يستخدم في صناعات مثل الفضاء وتوليد الطاقة، وخاصة في مكونات التوربينات.
مكافئات الفولاذ المقاوم للصدأ 422
يُعرف الفولاذ المقاوم للصدأ 422 بالعديد من التسميات القياسية والدرجات المكافئة في مختلف المناطق والمعايير.
معيار
- يو إن إس S42200
- معايير ASTM A276 وA493
- معايير ASTM A276 وA493
- ام اس 5655
الدرجات المكافئة
- EN X20CrMoV12-1
- دين 1.4935
التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 422
| عنصر | في | ج | كر | شهر | الخامس | ني | من | سي | ص | س |
| محتوى | توازن | 0.20–0.25 | 11.50–13.50 | 0.90–1.25 | 0.20–0.30 | 0.50–1.00 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.025 | ≤0.025 |
خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 422
الخصائص الفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ 422
| ملكية | القيمة المترية | القيمة الإمبراطورية |
| كثافة | 7.75 جرام/سم3 | 0.280 رطل/بوصة مكعبة |
| نقطة الانصهار | 1450–1510 درجة مئوية | 2642–2750 درجة فهرنهايت |
| الموصلية الحرارية | 24.9 واط/م·ك | 14.4 وحدة حرارية بريطانية/ساعة قدم مربع درجة فهرنهايت |
| التمدد الحراري | 10.3 ميكرومتر/متر·ك | 5.72 × 10⁻⁶ بوصة/بوصة·°فهرنهايت |
| الموصلية الكهربائية | 1.4 × 10⁶ س/م | حوالي 2.4% IACS |
| الخصائص المغناطيسية | مغناطيسي | مغناطيسي |
الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ 422
| ملكية | القيمة النموذجية |
| قوة الشد | 515 ميجا باسكال (75 كيلوباسكال) |
| قوة الخضوع | 205 ميجا باسكال (30 كيلوباسكال) |
| صلابة برينيل | 201 هـ ب |
| صلابة روكويل | ≤ 20 ساعة عمل |
| صلابة فيكرز | 200 فولت عالي |
| استطالة | 40% |
| معامل المرونة | 193 جيجا باسكال (28 × 10⁶ رطل لكل بوصة مربعة) |
الخصائص الكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ 422
- مقاومة الحرارة
يتمتع هذا الفولاذ بأداء جيد في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، حيث يتحمل درجات حرارة تصل إلى 650 درجة مئوية. ويرجع هذا إلى تركيبته المحددة، التي تتضمن عناصر مثل الكروم والموليبدينوم والفاناديوم. تساعد هذه العناصر المادة على مقاومة التليين أو الضعف عند تعرضها للحرارة الشديدة.
- قابلة للمعالجة بالحرارة
يمكن تقوية هذه المادة من خلال عمليات المعالجة الحرارية. تسمح المعالجة الحرارية للفولاذ بأن يصبح أقوى وأكثر صلابة، مما يجعله مناسبًا للأجزاء التي يجب أن تتحمل أحمالًا ميكانيكية عالية.
أشكال مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ 422
يتوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 422 في مجموعة متنوعة من الأشكال لتناسب الاحتياجات الصناعية المختلفة. فيما يلي الأشكال الشائعة.
قضبان و قضبان
غالبًا ما يتم إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ 422 في أشكال أسطوانية صلبة.
الصفائح والألواح
الصفائح عبارة عن قطع رقيقة ومسطحة من الفولاذ، في حين أن الصفائح أكثر سمكًا وأكثر قوة.
الأنابيب والمواسير
أنابيب ومواسير الفولاذ المقاوم للصدأ 422 هي عبارة عن أسطوانات مجوفة تختلف في القطر وسمك الجدار.
المسبوكات
المطروقات هي قطع من الفولاذ المقاوم للصدأ 422 تم تشكيلها بالضغط أو الطرق، وعادةً ما تكون ساخنة.
سلك
يمكن أيضًا سحب الفولاذ المقاوم للصدأ 422 إلى شكل سلكي، يتراوح من خيوط رفيعة ومرنة إلى أشكال أكثر سمكًا وصلابة.
الشفاه
الحواف هي مكونات دائرية تستخدم لتوصيل الأنابيب أو الأجزاء الميكانيكية.
تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ 422
شفرات التوربينات
يستخدم في توربينات الغاز والبخار حيث تكون هناك حاجة إلى القوة العالية والمقاومة للحرارة.
أجزاء محرك الطائرات
يستخدم عادة في مكونات المحرك مثل الأعمدة والأقراص التي يجب أن تتحمل درجات الحرارة العالية والضغط.
مثبتات تتحمل درجات الحرارة العالية
مثالي للمسامير والبراغي وأدوات التثبيت الأخرى في البيئات الساخنة حيث تكون المتانة أمرًا بالغ الأهمية.
معدات محطة الطاقة
تُستخدم في الغلايات والصمامات وغيرها من المعدات عالية الحرارة في أنظمة توليد الطاقة.
مكونات توربينات الغاز
يتواجد في مكونات توربينات الغاز الصناعية بسبب قدرته على مقاومة الحرارة والإجهاد الميكانيكي.
ما هي مميزات الفولاذ المقاوم للصدأ 422؟
قوة عالية
يُعرف الفولاذ المقاوم للصدأ 422 بقوته الممتازة، وخاصة بعد المعالجة الحرارية. يساعد محتوى الكروم العالي في تحسين قوته ومتانته. وهذا يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تحتاج إلى تحمل ضغوط عالية.
خصائص جيدة لمقاومة الزحف والإجهاد
يحتفظ الفولاذ المقاوم للصدأ 422 بخواصه الميكانيكية لفترات طويلة، حتى تحت الضغط العالي في درجات الحرارة المرتفعة. ولهذا السبب يتم استخدامه غالبًا في التوربينات والآلات الأخرى التي تعمل في ظل ظروف حرارة وضغط عالية مستمرة.
مقاومة جيدة للتعب
يؤدي الفولاذ المقاوم للصدأ 422 أداءً جيدًا في التطبيقات التي تتعرض فيها المواد لضغوط متكررة أو دورية. وهذا مهم للمكونات التي تتعرض لتغيرات متكررة في درجات الحرارة والحمل.
أشكال متعددة الاستخدامات
يتوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 422 في أشكال عديدة، بما في ذلك القضبان والألواح والصفائح والمسبوكات. وهذا التنوع يجعله قابلاً للتكيف مع عمليات التصنيع والتطبيقات المختلفة.
ما هي عيوب الفولاذ المقاوم للصدأ 422؟
وفيما يلي العيوب والقيود الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ 422:
مقاومة أقل للتآكل
يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 422 أقل مقاومة للتآكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 304 أو 316. وهو ليس مثاليًا للاستخدام في البيئات شديدة التآكل أو البحرية.
الهشاشة في ظروف معينة
عندما لا تتم معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ 422 بالحرارة بشكل صحيح، فإنه قد يصبح هشًا. وهذا يجعله أكثر عرضة للتشقق تحت الضغط، وخاصة في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة.
صعوبة التصنيع
بمجرد أن يتصلب الفولاذ المقاوم للصدأ 422، يصبح من الصعب تصنيعه. هناك حاجة إلى أدوات وتقنيات خاصة لقطعه أو تشكيله، مما قد يزيد من تكاليف التصنيع.
قابلية اللحام المحدودة
نظرًا لمحتواه العالي من الكربون، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ 422 أكثر صعوبة في اللحام مقارنة بالدرجات الأخرى. لاستعادة خصائصه، غالبًا ما يتم إجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام، مما يضيف تعقيدًا إلى عملية التصنيع.
التكلفة العالية
بسبب عناصر السبائك وعمليات التصنيع المحددة، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ 422 أكثر تكلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع مثل 304 أو 430.
طرق معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ 422
تشكيل
الخطوة الأولى في تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ 422 هي عملية التشكيل بالطرق. يتم تسخينه إلى 1900-2150 درجة فهرنهايت (1040-1175 درجة مئوية) للتشكيل بالطرق ويجب تبريده ببطء بعد ذلك إلى درجة حرارة الغرفة. تعمل عملية التشكيل بالطرق على تحسين بنية الحبوب، مما يجهز المادة لمزيد من المعالجة.
العمل الساخن
إذا كانت هناك حاجة إلى تشكيل إضافي، يتم إجراء المعالجة الساخنة بعد التشكيل. يتم إعادة تسخين الفولاذ إلى 2100-2150 درجة فهرنهايت (1149-1177 درجة مئوية). خلال هذه المرحلة، يمكن تشكيل المادة بأشكال محددة مع الحفاظ على خصائصها الميكانيكية.
العمل البارد (إذا لزم الأمر)
يمكن إجراء معالجة باردة بسيطة لإجراء تعديلات صغيرة في الشكل أو تشطيب السطح. تتبع هذه الخطوة المعالجة الساخنة بشكل عام، ولكنها محدودة لأن الفولاذ المقاوم للصدأ 422 لا يتم معالجته بالبرودة بشكل شائع.
عادة ما يتبع أي عمل بارد عملية التلدين لتخفيف الضغط.
المعالجة الحرارية
التلدين
- يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة تتراوح بين 1350 و1430 درجة فهرنهايت (730 و780 درجة مئوية) ويتم الاحتفاظ بها لعدة ساعات، ثم يتم تبريدها بالهواء. تعمل هذه العملية على تليين المادة وتحسين قابلية التصنيع وتحسين بنية الحبوب.
- تساعد عملية التلدين على تحقيق بنية مارتنسيتية، والتي توفر توازنًا جيدًا بين القوة والصلابة.
التصلب
- لتقوية الفولاذ المقاوم للصدأ 422، يتم تسخينه إلى 1900 درجة فهرنهايت (1040 درجة مئوية)، ثم نقعه لفترة، ثم تبريده في الزيت أو الهواء. تعمل هذه العملية على تحويل الفولاذ إلى بنية مارتنسيتية، مما يزيد من صلابته وقوته عند الشد.
- في بعض الأحيان، يتم استخدام طريقة إخماد المارتنسيت لتجنب التشوه في الأجزاء المعقدة، والتي تنطوي على إخماد عند درجات حرارة أعلى بقليل من نقطة بداية المارتنسيت.
التلطيف
- إعادة تسخين المادة إلى درجة حرارة تتراوح بين 1100 درجة فهرنهايت و1400 درجة فهرنهايت (590 درجة مئوية إلى 760 درجة مئوية) بعد أن يتم تقويتها. يتم الاحتفاظ بالفولاذ عند هذه الدرجة من الحرارة لتقليل الهشاشة وتحسين الصلابة. بعد ذلك، يتم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة.
- تؤدي درجات الحرارة المنخفضة للتلطيف إلى صلابة أعلى، في حين تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تحسين الصلابة على حساب بعض الصلابة.
تخفيف التوتر
- تتضمن هذه العملية تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة معتدلة، عادة حوالي 1100 درجة فهرنهايت (590 درجة مئوية)، لتخفيف الضغوط الداخلية التي ربما تطورت أثناء التشغيل أو عمليات التصنيع الأخرى.
- ويضمن الاستقرار الأبعادي ويساعد على منع التشقق أثناء المعالجة الإضافية.
التصنيع
يتم تنفيذ التشغيل الآلي بعد المعالجة الحرارية. يمكن تشغيل الفولاذ المقاوم للصدأ 422 باستخدام أدوات الكوبالت عالية السرعة والتحكم الدقيق لتجنب تآكل الأداة. من الأفضل إجراء التشغيل الآلي في الحالة الملدنة أو بعد معالجات التليين.
اللحام
اللحام is one of the last steps due to the risk of altering the steel’s mechanical properties. It requires preheating to 1100-1400°F (590-760°C) to prevent cracking and post-weld heat treatment is needed to restore strength and relieve stress.
ما هي صلابة AISI 422؟
تبلغ صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ AISI 422 عادة ما بين 21 إلى 25 وفقًا لتصنيف Rockwell C عند التلدين. وبعد التصلب والمعالجة الحرارية، يمكن أن تصل إلى 35 إلى 45 وفقًا لتصنيف Rockwell C، اعتمادًا على المعالجة الحرارية.
كيف يتم مقارنة الفولاذ المقاوم للصدأ 422 بالفولاذ المقاوم للصدأ 304؟
يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 422 قوة أعلى ومقاومة أفضل للحرارة مقارنة بـ 304 الفولاذ المقاوم للصدأ ولكنها تتمتع بمقاومة أقل للتآكل، مما يجعلها أكثر ملاءمة للبيئات ذات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية.
ما هي أقصى درجة حرارة تشغيلية للفولاذ المقاوم للصدأ 422؟
يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ 422 أن يتحمل التشغيل المستمر في درجات حرارة تصل إلى 1200 درجة فهرنهايت (650 درجة مئوية).
ملخص
الفولاذ المقاوم للصدأ 422 عبارة عن سبيكة عالية القوة ومقاومة للحرارة تُستخدم عادةً في البيئات الصعبة مثل الفضاء وتوليد الطاقة. غالبًا ما يستخدم هذا الفولاذ في مكونات التوربينات وأدوات التثبيت وأجزاء المحرك نظرًا لقدرته على الأداء تحت الضغط.
في Steel Pro Group، نحن ملتزمون بتوفير مواد عالية الجودة لتلبية احتياجات الصناعة عالية الأداء. إذا كنت تبحث عن حلول موثوقة لمشاريعك، فيرجى الاتصال بنا. قم بزيارة موقعنا أو اتصل بنا للحصول على استشارة شخصية و عرض أسعار.
