اشرح صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ ومخطط الصلابة

باعتبارها مؤشرًا مهمًا لقدرة المواد، فإن الصلابة ضرورية لتقييم الأداء واختيار تطبيق الفولاذ المقاوم للصدأ. نشرح بالتفصيل مفهوم وطريقة القياس والعوامل المؤثرة وأهمية وطرق تحسين صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ، ونقارنها بالفولاذ الكربوني حتى تتمكن من فهم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أفضل. أخيرًا، تم إرفاق جدول صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ للرجوع إليه.

ما هي صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

الصلابة هي قدرة المادة على مقاومة تشوه الضغط المحلي أو الخدش. وهي ليست متأصلة في المادة وتتأثر بطريقة الاختبار والظروف. يعد قياس الصلابة أمرًا بالغ الأهمية لتقييم مقاومة التآكل وأداء المعالجة وعمر المادة. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ، ترتبط الصلابة بشكل مباشر بمدى تطبيقه ومتانته.

ما هي صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ القياسية؟

تختلف صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ القياسية حسب الدرجة:

• الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 304 و 316) عادة ما يكون معامل التمدد 70 إلى 90 HRB (Rockwell B).
• يمكن أن تصل الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي (مثل 410 و 420) إلى 40 إلى 60 HRC (Rockwell C) بعد المعالجة الحرارية، وقد تكون أكثر صلابة.
• الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي (مثل 430) يكون عادة 60 إلى 90 HRB.

يمكن أن تختلف هذه القيم اعتمادًا على تركيبة السبائك المحددة وطرق المعالجة.

طريقة اختبار صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ

صلابة برينيل

اختبار صلابة برينيل هو طريقة شائعة الاستخدام لتقييم الصلابة ومناسبة للمواد الأكثر ليونة. يتم حساب الصلابة من خلال حجم الانبعاج الذي تتركه كرة فولاذية عند ضغطها على المادة. يتم التعبير عنها بوحدة HB، وكلما كانت القيمة أكبر، زادت صلابة المادة. ومع ذلك، نظرًا لانبعاجها الكبير، فهي غير مناسبة لقياس الألواح الرقيقة أو الأجزاء الصغيرة.

صلابة روكويل

يُستخدم اختبار صلابة روكويل على نطاق واسع لمجموعة متنوعة من المواد. يتم استخدام المخروط الماسي للضغط برفق على سطح المادة، ويتم قياس عمق التجويف للحصول على الصلابة. هناك مقاييس HRA وHRB وHRC وغيرها. يُستخدم مقياس HRC بشكل شائع للفولاذ المقاوم للصدأ. كلما زادت قيمة HRC، زادت صلابة المادة.

صلابة فيكرز

صلابة فيكرز (HV) هي تقنية شائعة لتقييم صلابة المعادن (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ) والمواد غير المعدنية. يتم استخدام مثقب مخروطي مربع الشكل لتطبيق الحمل على المادة، ويتم تحديد الصلابة عن طريق قياس الطول القطري للانبعاج الصغير. كلما كان الانبعاج أصغر، كانت المادة أكثر صلابة. تشتهر هذه التقنية بدقتها العالية وانبعاجها الصغير وإمكانية تكرارها الجيدة، ولكن من الضروري التأكد من أن العينة مسطحة وأن ظروف الاختبار مستقرة لضمان نتائج دقيقة.

صلابة موس

صلابة موس هي طريقة اختبار صلابة نسبية تقارن بين قدرة المادة على مقاومة الخدش. وهي مقسمة إلى عشرة مستويات، حيث المستوى 1 هو الأكثر ليونة، مثل التلك، والمستوى 10 هو الأكثر صلابة، مثل الماس. هذا الاختبار بسيط ولكنه شخصي للغاية ولا يصلح لقياس صلابة المعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ بدقة.

ما هي العوامل المؤثرة على صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

تتأثر صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ بالعديد من العوامل، بما في ذلك بشكل أساسي التركيب الكيميائي، وعملية المعالجة الحرارية، ودرجة العمل البارد والبنية الدقيقة.

التركيب الكيميائي

في الفولاذ المقاوم للصدأ، يؤثر محتوى الكروم والنيكل والموليبدينوم على صلابته ومقاومته للتآكل. يؤدي زيادة الكربون إلى زيادة صلابته، ولكنه يقلل من مقاومته للتآكل.

عملية المعالجة الحرارية

يمكن تغيير البنية الدقيقة للفولاذ المقاوم للصدأ من خلال طرق المعالجة الحرارية مثل التبريد والتصلب، مما يؤثر على صلابته. يمكن للتبريد أن يزيد بشكل كبير من صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن من السهل زيادة الهشاشة؛ يمكن للتبريد أن يحسن من صلابة المادة مع الحفاظ على صلابة معينة.

درجة العمل الباردة

إن المعالجة الباردة مثل الدرفلة الباردة والسحب البارد سوف تتسبب في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ لصلابة العمل، أي أنه مع زيادة كمية التشوه، تزداد الصلابة تدريجيًا. ومع ذلك، فإن المعالجة الباردة المفرطة قد تؤدي إلى هشاشة المادة والتأثير على خصائصها.

البنية الدقيقة

تؤثر البنية الدقيقة للفولاذ المقاوم للصدأ، مثل حجم الحبيبات وتركيب الطور، بشكل كبير على صلابته. تعد تنقية الحبيبات وتحسين تركيب الطور من الطرق الفعالة لتحسين صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ.

أهمية صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ

إن صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ لها تأثير مهم على أدائه في التطبيقات العمليةتتميز المواد ذات الصلابة العالية عادةً بمقاومة أفضل للتآكل ومقاومة للخدش، وهي مناسبة للمناسبات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل، مثل الأدوات والمحامل والقوالب وما إلى ذلك. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ ذو الصلابة المنخفضة بقدرة أفضل على السحب والتشغيل الآلي، وهو مناسب للمناسبات التي تتطلب معالجة التشكيل، مثل الأنابيب والحاويات وما إلى ذلك.

الصلابة تؤثر أيضا على cutting performance المواد ذات الصلابة العالية معرضة لتآكل الأداة أثناء القطع، ولكن جودة السطح الميكانيكي أفضل. بالنسبة للأجزاء التي تتطلب دقة معالجة أعلى، فإن الصلابة المناسبة ضرورية.

كيفية تحسين صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

هناك العديد من الطرق لتحسين صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ، بما في ذلك بشكل أساسي تعديل التركيب الكيميائي، وتحسين عملية المعالجة الحرارية، وزيادة درجة المعالجة الباردة، واستخدام تكنولوجيا المعالجة السطحية.

ضبط التركيب الكيميائي

يمكن تحسين صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق زيادة محتوى الكربون، أو إضافة عناصر السبائك (مثل الموليبدينوم والفاناديوم، وما إلى ذلك) أو استخدام تقنية السبائك الخاصة. ومع ذلك، يجب الانتباه إلى حقيقة أن زيادة محتوى الكربون قد تقلل من مقاومة التآكل للمادة.

تحسين عملية المعالجة الحرارية

من خلال التحكم الدقيق في معلمات مثل درجة حرارة التبريد ووقت الاحتفاظ ومعدل التبريد، يمكن الحصول على البنية الدقيقة والصلابة المثالية. في الوقت نفسه، يمكن أن تحافظ معالجة التلطيف المعقولة على صلابة معينة مع زيادة صلابة المادة.

زيادة درجة المعالجة الباردة

من خلال طرق المعالجة الباردة مثل الدرفلة الباردة والسحب البارد، يتم تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ، وبالتالي زيادة صلابته. ومع ذلك، من الضروري التحكم في حجم المعالجة لتجنب المعالجة المفرطة التي تتسبب في هشاشة المادة.

استخدام تكنولوجيا معالجة السطح

مثل عملية الكربنة، والنترتة، ومعالجة تصلب السطح، وما إلى ذلك، يمكن أن تحسن بشكل كبير صلابة ومقاومة التآكل لسطح المادة دون تغيير أداء مصفوفة الفولاذ المقاوم للصدأ.

هل الفولاذ المقاوم للصدأ هو الفولاذ الصلب؟

لا يعد الفولاذ المقاوم للصدأ دائمًا فولاذًا صلبًا. على الرغم من أن بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، يمكن أن تصل إلى صلابة عالية جدًا مع المعالجة الحرارية المناسبة، إلا أن معظم الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، يكون عادةً أقل صلابة وأكثر تركيزًا على مقاومة التآكل. يشير الفولاذ الصلب عادةً إلى الفولاذ عالي الكربون أو فولاذ الأدوات المصنوع من السبائك، والذي يتمتع بصلابة وقوة أعلى بكثير من معظم الفولاذ المقاوم للصدأ.

جدول صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ

فيما يلي قيم الصلابة النموذجية لبعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الشائعة. يرجى ملاحظة أن قيم الصلابة المحددة قد تختلف بسبب عمليات معالجة المواد المختلفة والمعالجة الحرارية. وهي للإشارة فقط. في التطبيقات الفعلية، يوصى بتحديدها بناءً على نتائج اختبار مواد معينة.

صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ الكربوني

يوجد اختلافات معينة في الصلابة بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني، والتي تنبع أساسًا من تركيبتهما الكيميائية وبنيتهما الدقيقة المختلفة.

التركيب الكيميائي: يتكون الفولاذ الكربوني بشكل أساسي من الحديد والكربون وقد يحتوي على بعض عناصر السبائك لتحسين الخواص. بالإضافة إلى الحديد والكربون، يضيف الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا عناصر السبائك مثل الكروم والنيكل، والتي لها تأثير مهم على مقاومة التآكل وصلابة الفولاذ المقاوم للصدأ.

مدى الصلابة: تتمتع الفولاذ الكربوني بنطاق واسع من الصلابة، من المنخفضة إلى العالية. تتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بصلابة متفاوتة، من المنخفضة للأوستنيت إلى العالية للمارتنسيت والتصلب بالترسيب.

مجال التطبيق: بسبب مقاومته الممتازة للتآكل وخصائصه الميكانيكية الجيدة، تم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في المناسبات التي يجب فيها مراعاة مقاومة التآكل والصلابة في نفس الوقت (مثل المعدات الكيميائية وآلات معالجة الأغذية وما إلى ذلك). يعد الفولاذ الكربوني أكثر شيوعًا في المواقف التي لا تشكل فيها مقاومة التآكل مصدر قلق خاص (مثل هياكل المباني والجسور وما إلى ذلك) بسبب تكلفته المنخفضة وأدائه الجيد في المعالجة.

صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الألومنيوم

الألومنيوم:عادةً ما يكون أكثر ليونة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وتعتمد قيم الصلابة على السبائك. على سبيل المثال، تتمتع السبائك الشائعة مثل 6061 بصلابة تبلغ حوالي 60 إلى 70 ساعةفي حين أن السبائك الأكثر صلابة مثل 7075 يمكن أن تصل إلى حوالي 90 ساعة.

الفولاذ المقاوم للصدأ:يتمتع عمومًا بصلابة أعلى مقارنة بالألومنيوم. تتراوح الدرجات الشائعة مثل 304 و316 عادةً من 70 إلى 90 ساعة (Rockwell B) في حالتها الملدنة، في حين يمكن للدرجات المارتنسيتية مثل 420 و440C تحقيق 50 إلى 65 درجة مئوية (روكويل سي) بعد المعالجة الحرارية.

ما هي صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟

صلابة 316 الفولاذ المقاوم للصدأ typically ranges from 70 to 90 HRB (Rockwell B) in its annealed condition. When subjected to cold working or other processes, its hardness can increase, reaching about 30 to 40 HRC (Rockwell C). The exact hardness can vary based on specific processing methods and the material’s condition.

ما هي صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 304؟

صلابة 304 الفولاذ المقاوم للصدأ typically ranges from 70 to 90 HRB (Rockwell B) in its annealed condition. Similar to 316 stainless steel, if 304 stainless steel undergoes cold working or other processes, its hardness can increase, potentially reaching about 30 to 40 HRC (Rockwell C). The exact hardness can vary based on specific processing methods and conditions.

ما هي صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8؟

تتراوح صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 304، المعروف أيضًا باسم الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8 بسبب تركيبته من الكروم 18% والنيكل 8%، عادةً من 70 إلى 90 HRB (Rockwell B) في حالته الملدنة. إذا تم العمل عليه على البارد، يمكن أن تزيد الصلابة إلى حوالي 30 إلى 40 HRC (Rockwell C). يمكن أن تختلف الصلابة المحددة بناءً على طرق المعالجة وحالة المادة.

ما هي صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 420؟

صلابة 420 الفولاذ المقاوم للصدأ تتراوح عادة من 50 إلى 60 HRC (روكويل سي) بعد المعالجة الحرارية. في حالته الملدنة، يكون له عمومًا صلابة تبلغ حوالي 30 إلى 40 ساعة عمليمكن أن تختلف الصلابة الدقيقة وفقًا لطرق المعالجة والمعالجة الحرارية المحددة.

ما هي أصعب درجة من الفولاذ المقاوم للصدأ؟

غالبًا ما يُعتبر أصعب نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ هو 440 ج، وهو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي. ويمكنه تحقيق صلابة تتراوح بين 58 إلى 62 HRC (Rockwell C) بعد المعالجة الحرارية المناسبة. وتشمل درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الصلبة الأخرى 420 و ايسي 630ولكن عادة ما يتم التعرف على 440C بسبب صلابتها العالية ومقاومتها للتآكل، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مثل السكاكين وأدوات القطع الأخرى.

احصل على الفولاذ المقاوم للصدأ المُرضي!

توفر لك مجموعة SteelPRO منتجات وخدمات عالية الجودة. يمكننا إنتاج مجموعة متنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ التي تلبي متطلبات الصلابة المتنوعة لديك. إذا كنت بحاجة إلى الشراء أو التخصيص، فلا تتردد في الاتصال بنا. اتصل بنا.