الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي: التعريف، التركيب، الخصائص، المعالجة، الدرجات، التطبيقات، والمزيد

الفولاذ المقاوم للصدأ هو مادة مرنة معروفة بمقاومتها الكبيرة للصدأ وجودتها طويلة الأمد. ويأتي بأشكال مختلفة، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفريتي والمارتنسيتي والثنائي والمقاوم للترسيب.

يختلف الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي عن الفولاذ الأوستنيتي. فهو يتميز بترتيب مكعب مركزي الجسم (BCC) ويحتوي على كمية أقل من النيكل. كما ينجذب الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي إلى المغناطيس ويُستخدم في المواقف التي تكون فيها هذه الخصائص مفيدة.

ستركز هذه المقالة على الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، وتغطي تعريفه وتكوينه وخصائصه الرئيسية وطرق معالجته والدرجات الشائعة. هدفنا هو منحك نظرة عامة واضحة حول متى ولماذا قد يكون الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي هو الخيار الصحيح لاحتياجاتك.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي؟

الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي هو فولاذ مقاوم للصدأ ذو ترتيب بلوري مكعبي مركزي يشبه الحديد النقي في درجة حرارة الغرفة. يحتوي التركيب عادة على 10.5% إلى 18% من الكروم (ولكن يمكن أن يصل مستوى معين إلى 30%) مع القليل من النيكل أو بدونه ومحتوى منخفض من الكربون. 

إنه أحد فئات الفولاذ المقاوم للصدأ الخمس، والذي يستخدم على نطاق واسع في أنظمة عادم السيارات والأجهزة المنزلية والمعدات الصناعية. تشمل الدرجات الشائعة 430 و409 و439. إنه مغناطيسي ولا يمكن تقويته من خلال المعالجة الحرارية.

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

يتكون الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي بشكل أساسي من الحديد والكروم والكربون. الحديد هو العنصر الرئيسي، ويشكل الجزء الأكبر من التركيبة. الكروم، الذي يشكل 10.5-30%، هو المادة المضافة الرئيسية التي تمنح مقاومة للتآكل. محتوى الكربون منخفض، وعادة ما يكون أقل من 0.1%، مما يحافظ على ليونة الفولاذ وقابليته للطرق. قد تكون عناصر أخرى مثل الموليبدينوم والألمنيوم والتيتانيوم موجودة بكميات أقل لتحسين خصائص معينة.

الحديد، Fe	الكروم، الكروم	الكربون، ج	المنغنيز، المنغنيز	السيليكون	الفوسفور، ف	الكبريت، س	النيكل، ني	الموليبدينوم، مو
توازن	10.5-30%	≤ 0.12%	≤ 1.00%	≤ 1.00%	≤ 0.040%	≤ 0.030%	≤ 0.50%	≤ 1.00%

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

الميزات الثلاث التالية هي الخصائص الأكثر بروزًا للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي.

• مقاومة التآكل:يقاوم الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي التآكل بشكل جيد، وخاصة في بيئات الكلوريد، بسبب محتواه من الكروم 11-30%.
• المغناطيسية:إنه مغناطيسي، على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مما يجعله مفيدًا في التسخين الحثي.
• قابلية التشكيل:لديه قابلية تشكيل جيدة، مشابهة للفولاذ الكربوني، مثالي للأجزاء المعقدة.

ترتبط هذه الخصائص بالخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، والتي تضمن موثوقيته وفعاليته. دعنا نستكشف هذه الخصائص بالتفصيل.

الخواص الكيميائية

تتضمن الخصائص الكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي سلوكه في البيئات الكيميائية، وأبرزها مقاومة التآكل والأكسدة، حيث تكون الخصائص الرئيسية هي:

الخاصية الكيميائية	أداء	وصف
مقاومة التآكل	رد فعل خفيف.	مقاومة جيدة للأكسدة والتآكل.
مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد	رد فعل منخفض جدًا.	مقاومة أعلى مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وخاصة في بيئات الكلوريد.
مقاومة التآكل الموضعي وتآكل الشقوق	رد فعل معتدل.	مقاومة معتدلة في البيئات الكلوريدية.
قابلية منخفضة للتقصف بسبب الهيدروجين	رد فعل ضئيل.	حساسية أقل، مناسبة للتعرض للهيدروجين.
الاستقرار الكيميائي	لا يوجد رد فعل.	مستقرة في البيئات الكيميائية المختلفة.
مقاومة الأكسدة	لا يوجد رد فعل.	مقاومة قوية للصدأ في درجات الحرارة العالية.

الخصائص الفيزيائية

تعتبر الخصائص الفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي أساسية لاختياره للاستخدامات الهندسية والصناعية، وخاصة في تطبيقات التبادل الحراري والمغناطيسية. بعد ذلك، يرجى مراجعة الخصائص الفيزيائية المهمة في الجدول أدناه:

الممتلكات المادية	القيم المحددة	وصف
كثافة	7.7-8.1 جرام/سم3	كثافة عالية نسبيًا، مما يوفر الاستقرار في التطبيقات الهيكلية.
الموصلية الحرارية	16-25 واط/متر·كلفن	قدرة جيدة على نقل الحرارة، مما يجعلها مناسبة لاستخدامات تبادل الحرارة.
التمدد الحراري	10-12 ميكرومتر/متر·ك	تمدد حراري أقل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مما يقلل من خطر التشوه الحراري.
مقاومة الحرارة	تصل إلى 800 درجة مئوية	يحافظ على القوة ويقاوم الصدأ في درجات الحرارة العالية.
المقاومة الكهربائية	600-750 نانو أوم·متر	المقاومة الكهربائية المعتدلة، تستخدم في المواقف التي لا تكون فيها التوصيل الكهربائي ضروريًا.
النفاذية المغناطيسية	500-2000 ساعة/دقيقة	نفاذية مغناطيسية عالية، مثالية للتطبيقات المغناطيسية.
نقطة الانصهار	1425-1510 درجة مئوية	نقطة انصهار عالية، مما يضمن المتانة في ظل ظروف درجات الحرارة العالية.

الخواص الميكانيكية

تحدد السمات الفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي قوته ومتانته في تطبيقات البناء. يرجى قراءة الجدول أدناه للتعرف على الخصائص الميكانيكية الرئيسية:

الخواص الميكانيكية	القيم المحددة	وصف
قوة الشد	400-600 ميجا باسكال	أعلى قوة يمكنها التعامل معها أثناء التمدد أو السحب.
قوة الخضوع	250-450 ميجا باسكال	الضغط الذي يبدأ عنده بتغيير الشكل بشكل دائم.
استطالة	20-30%	القدرة على التمدد قبل الانكسار.
صلابة	150-200 هـ ب	مقاومة للخدش أو التجويف.
معامل المرونة	200 جيجا باسكال	نسبة القوة إلى التمدد في التشوه المرن.
مقاومة التأثير	معتدل	القدرة على امتصاص الطاقة وتحمل الصدمات.
الخاصية المغناطيسية	عالي	خصائص مغناطيسية قوية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات المغناطيسية.
صلابة	معتدل	القدرة على امتصاص الطاقة والتشوه بشكل دائم دون أن ينكسر.
قابلية التشكيل	جيد	سهولة تشكيل الأشكال المرغوبة.
قابلية اللحام	جيد	يمكن لحامه دون فقدان القوة أو المتانة.
مقاومة التعب	معتدل	مقاومة التلف تحت التحميل الدوري.

هل تريد أن تعرف عن خصائص الفولاذ الأوستنيتي؟ يرجى قراءة هذا مقالة نظرة عامة على الأوستنيتي.

معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والمارتنسيتي والثنائي البلور والمتصلب بالترسيب، يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي معالجة خاصة أثناء الإنتاج. فيما يلي، سنستكشف طرق المعالجة الفريدة هذه والقضايا التي تتطلب الاهتمام.

1. التشكيل

يبدأ الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي بعملية صهر وصب بسيطة. ثم يتم تشكيله بسهولة، تمامًا مثل الفولاذ الكربوني. وعلى عكس الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، لا يتصلب الفولاذ الفريتي بشكل كبير أثناء التشكيل، لذا فهو لا يتطلب التلدين المتكرر.

2. المعالجة الحرارية

يخضع الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي عادة للمعالجة بالمحلول والتلدين لتخفيف الضغط وتحسين اللدونة. وعلى عكس الفولاذ المارتنسيتي، يتم تبريده بالهواء بدلاً من إخماده. ولا يمكن تقويته بالتسخين مثل الفولاذ المتصلب بالترسيب.

من الضروري توخي الحذر لتجنب هشاشة المادة عند درجة حرارة 475 درجة مئوية، والتي يمكن أن تحدث مع التعرض لفترات طويلة، مما يؤدي إلى انخفاض صلابتها.

3. الدرفلة الباردة

يساعد الدرفلة الباردة على الحفاظ على خصائص الفولاذ الفريتي المغناطيسية، على عكس الفولاذ الأوستنيتي الذي قد يفقد مغناطيسيته أثناء هذه العملية. تزداد قوة وصلابة الفولاذ الفريتي بشكل ملحوظ بعد الدرفلة الباردة. 

ومع ذلك، فإن قابلية تشكيله ضعيفة نسبيًا، مما يجعله عرضة للتجعد والتشوه أثناء العملية. ولضمان جودة تشكيل جيدة، يجب التحكم بعناية في معلمات الدرفلة مثل الاختزال وسرعة الدرفلة.

4. التصنيع

عادةً ما يكون العمل باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي أسهل من العمل باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. فهو يتعرض لتآكل أقل، مما يجعله أكثر قابلية للإدارة في عمليات التصنيع المختلفة. كما تساهم بنيته الدقيقة المستقرة في تحقيق أداء تصنيع ثابت.

5. اللحام

يتطلب لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي عناية خاصة لمنع نمو الحبيبات وهشاشتها. تشمل الطرق الشائعة اللحام بالغاز الخامل (TIG) واللحام بالغاز الخامل (MIG) واللحام النقطي. وعلى عكس الفولاذ الأوستنيتي، قد يحتاج الفولاذ الفريتي إلى معالجة حرارية بعد اللحام لاستعادة صلابته. 

يساعد التمدد الحراري المنخفض على تقليل تشوهات اللحام. ولمنع التحسس، من المهم اللحام في درجات حرارة منخفضة وتقليل مدخلات الحرارة.

التحول الطوري للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

إن التحول الطوري في الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، والذي يعد ضروريًا في اللحام والمعالجة الحرارية، يعتمد بشكل أساسي على تركيبته السبيكية، وخاصة الكروم والعناصر الأخرى. ويغطي هذا القسم الجوانب الرئيسية لهذه التحولات.

مرحلة الفريت المستقرة:

يظل الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي في المقام الأول في طور الفريت المكعب ذو الجسم المركزي (BCC). هذه المرحلة مستقرة من درجة حرارة الغرفة حتى حوالي 912 درجة مئوية.

محتوى الكروم واستقرار الطور:

• محتوى عالي من الكروم (11-30%):يقاوم الفولاذ عادةً التحول إلى مراحل أخرى، حتى في درجات الحرارة المرتفعة.
• درجة حرارة التحول الطوري:
  • يحدث عادة عند درجة حرارة أعلى من 950 درجة مئوية.
  • عند هذه الدرجة من الحرارة، قد يتحول الفريت إلى أوستينيت، وخاصة عندما يتأثر بعناصر السبائك معينة.

تأثيرات مستويات الكروم:

• حوالي 13% كروم:يتحول الفولاذ من الفريت إلى الأوستينيت ثم يعود إلى الفريت أثناء تبريده.
• التبريد السريع باستخدام الكربون:يمكن أن يؤدي هذا إلى تكوين مارتنسيت، والذي يمكن بعد ذلك تحويله إلى فيريت.
• أكثر من 17% كروميوم:يبقى الفولاذ في الطور الفريتي في جميع درجات الحرارة.
• فوق 25% الكروم:قد تتشكل المرحلة σ، مما يؤدي إلى هشاشة في درجة حرارة الغرفة.

التحسس في الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

يحدث التحسس عندما يتعرض الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي لدرجات حرارة تتراوح بين 450 درجة مئوية و850 درجة مئوية. وفي هذا النطاق، تتشكل كربيدات الكروم عند حدود الحبوب، مما يقلل من الكروم ويؤدي إلى انخفاض مقاومة التآكل. وهذا يجعل الفولاذ أكثر عرضة للتآكل بين الحبيبات. ويتطلب منع ذلك التحكم الدقيق في الحرارة أثناء اللحام والمعالجة الحرارية.

ما هي مميزات وعيوب الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي؟

على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي يتمتع بمزايا فريدة تجعله مناسبًا لتطبيقات محددة، إلا أنه يعاني أيضًا من بعض العيوب بسبب خصائصه المتأصلة. يمكن معالجة هذه العيوب من خلال طرق مختلفة. يعد فهم هذه الإيجابيات والسلبيات أمرًا بالغ الأهمية لاختيار المادة المناسبة لاحتياجاتك.

مميزات الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

• مقاومة التآكل:يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي مقاومة جيدة للأكسدة والتآكل، وخاصة في البيئات المعتدلة.
• الخصائص المغناطيسية:إنه يحتفظ بالخصائص المغناطيسية، والتي يمكن أن تكون مفيدة في تطبيقات معينة مثل التسخين الحثي.
• قابلية التشكيل:من السهل تشكيله ويمكن معالجته مثل الفولاذ الكربوني، مما يجعله مناسبًا للتصميمات المعقدة.
• القوة والصلابة:يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي مزيجًا جيدًا من القوة والمتانة للعديد من الاستخدامات.
• فعالة من حيث التكلفة:عادةً ما تكون تكلفته أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بسبب انخفاض تكاليف السبائك.

العيوب وكيفية معالجتها

• صلابة أقل:يمكن أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي أقل صلابة عند درجات الحرارة المنخفضة. يمكنك تحسين الصلابة باستخدام درجات سبائك أو المعالجة الحرارية بعد اللحام.
• قابلية المعالجة الحرارية المحدودة:لا يمكن معالجتها حرارياً للحصول على قوة أكبر. تُستخدم مواد مثل الفولاذ الأوستنيتي أو الفولاذ المارتنسيتي في مثل هذه التطبيقات.
• القابلية للتحسس:قد يصبح حساسًا عند درجات حرارة معينة. تجنب هذه الدرجات من الحرارة وتحكم في معدلات التسخين والتبريد بعناية.
• قضايا قابلية اللحام:قد يكون اللحام صعبًا بسبب الهشاشة المحتملة. استخدم طرق اللحام الصحيحة وقم بتطبيق المعالجة الحرارية بعد اللحام للتعامل مع هذه المشكلات.

الدرجات والتطبيقات الشائعة للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

يشتمل الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي على درجات مختلفة، ولكل منها صفات خاصة لتطبيقات مختلفة. إن معرفة هذه الدرجات وتطبيقاتها تساعد في اختيار المادة المناسبة للاحتياجات المختلفة.

درجة الفولاذ الفريتي	مجال التطبيق	تطبيقات محددة
304	الاستخدام العام	معدات المطبخ، زينة السيارات، الأجهزة
430	الأجهزة المنزلية	التصميمات الداخلية لغسالة الأطباق، وبطانات الفرن، ومصارف المطبخ
446	درجة حرارة عالية	أجزاء الفرن، المبادلات الحرارية، أنظمة العادم
409	السيارات	أنظمة العادم، المحولات الحفازة، تشطيب السيارات
444	البيئات المسببة للتآكل	معدات المعالجة الكيميائية، التطبيقات البحرية
409 لتر	السيارات والصناعة	أنظمة العادم، مكونات السيارات، الآلات الصناعية
430 فهرنهايت	التصنيع	أعمدة الدقة، والبراغي، والمسامير، وأدوات التثبيت الأخرى
441	السيارات والفضاء	أنظمة العادم، مكونات المحرك، تطبيقات الطيران والفضاء

ما قد يثير قلقك أيضًا

هنا، نقوم بتغطية جوانب مهمة أخرى وأسئلة متكررة لمساعدتك على اتخاذ خيارات مستنيرة حول الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي.

كيف يمكنك التعرف على الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي؟

يمكن التعرف على الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي من خلال خصائصه المغناطيسية وترتيب بلوراته المكعبة ذات الجسم المركزي (BCC). وعادةً ما يحتوي على الكروم ويحتوي على كمية أقل من النيكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

هل الفولاذ المقاوم للصدأ سلسلة 400 فريتي؟

نعم، عادةً ما تكون الفولاذ المقاوم للصدأ من السلسلة 400 عبارة عن فولاذ فريتي. تعد الدرجات مثل 409 و430 أمثلة شائعة للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي.

هل الفولاذ المقاوم للصدأ سلسلة 300 فريتي؟

لا، ال سلسلة 300 من الفولاذ المقاوم للصدأتتكون المعادن الأساسية من الأوستنيتيات. وهي تحتوي على كميات أكبر من النيكل والكروم، مما ينتج عنه بنية أوستنيتية وليست فيريتية.

ما هو الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي والأوستنيت؟

تتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي ببنية مكعبية مركزية الجسم (BCC)، وهي مغناطيسية، وتحتوي على نسبة أقل من النيكل. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لها بنية مكعبية مركزية الوجه (FCC)، وهي غير مغناطيسية، وتحتوي على المزيد من النيكل والكروم.

هل الفريت أقوى من الأوستينيت؟

الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي أقل قوة بشكل عام من الفولاذ الأوستنيتي ولكنه يوفر مقاومة أفضل للتشقق الناتج عن التآكل الناتج عن الإجهاد. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عادة قوة وصلابة أعلى.

الملخص و المزيد

تشرح هذه المقالة بإيجاز تعريف الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي وتركيبه وخصائصه ودرجاته وتطبيقاته وغير ذلك من الجوانب المهمة. لمعرفة المزيد عن الفولاذ المقاوم للصدأ أو أنواع الفولاذ الأخرى، راجع مدونتنا أو اتصل بخبرائنا في مجال المعادن.

مجموعة ستيل برو تعد شركة رائدة في تصنيع وتوريد حلول الفولاذ المتخصص، وتقدم حلول تطبيقات متعددة الصناعات وخدمات مخصصة مع ضمان الجودة 100%. نحن نقدم منتجات عالية الجودة وقابلة للتخصيص الفولاذ المقاوم للصدأ و قضبان الفولاذ المقاوم للصدأملتزمون بالنمو مع عملائنا. قم بزيارة موقعنا الإلكتروني لمعرفة المزيد، أو أرسل لنا عرض أسعاروسوف نتصل بك قريبا!