محتويات
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي: التعريف والتركيب والخصائص والدرجات والتطبيقات والمزيد
- جون
ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي؟
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ذو بنية بلورية رباعية الزوايا مركزية الجسم مغطاة بسلسلة 400 إلى جانب الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي. يتكون بشكل أساسي من الكروم 12-18% والكربون 0.1-1.2%. يمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي وتقويته بالمعالجة الحرارية لتحسين الأداء، ولكن مقاومته للتآكل أقل عمومًا من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
يُستخدم على نطاق واسع في أدوات المائدة والأدوات الجراحية والصمامات والمحامل وشفرات التوربينات وما إلى ذلك، حيث تكون هناك حاجة إلى قوة عالية ومقاومة للتآكل. يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي جزءًا من عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي تشمل التصلب الأوستنيتي والفريتي والثنائي والترسيب.
التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي
يتكون الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي بشكل أساسي من الحديد والكروم والكربون. ويحتوي عادةً على 12% إلى 17% من الكروم (Cr)، مما يساعد على مقاومة الصدأ والتآكل. ويمكن أن تتراوح كمية الكربون (C) من 0.1% إلى 1.2%.
يُستخدم الفولاذ الذي يحتوي على نسبة كربون تصل إلى 0.4% عادةً في أجزاء مثل المضخات والصمامات والأعمدة نظرًا لقوته. إذا كان يحتوي على نسبة كربون تزيد عن 0.4%، فهو أكثر ملاءمة للأشياء التي تحتاج إلى مقاومة التآكل، مثل السكاكين والشفرات الجراحية والقوالب.
على عكس النوع الأوستنيتي، والذي يتكون أساسًا من سبائك الكروم والنيكل، لا يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي عادةً على النيكل (Ni)، باستثناء عدة درجات محددة. على سبيل المثال، يُضاف النيكل في 431 (1.4057) لزيادة الصلابة والتحمل وفي 1.4418 لتحسين مقاومة التآكل (أيضًا أعلى من جميع درجات المارتنسيتي).
يمكن إضافة عناصر أخرى مثل البورون (B)، والكوبالت (Co)، والنيوبيوم (Nb)، والتيتانيوم (Ti) لتحسين الأداء في درجات الحرارة العالية.
خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي هو نوع خاص جدًا من الفولاذ المقاوم للصدأ. وفيما يلي ثلاثة أسباب رئيسية تجعله فريدًا من نوعه:
- قوة وصلابة عالية جدًا بعد المعالجة الحرارية.
- مغناطيسي، على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
- مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة معتدلة للتآكل.
قم بمراجعة الجدول أدناه للتعرف على الخصائص الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي:
| ملكية | وصف | أداء | ملاحظات |
| قوة | القدرة على تحمل القوة المطبقة دون فشل. | قوة عالية، خاصة في الظروف القاسية والمقسّاة. | تتمتع الفولاذ المارتنسيتي بقوة شد وزحف عالية، وهي مناسبة للتطبيقات ذات الإجهاد العالي. |
| صلابة | مقاومة للتشوه أو الانبعاج. | عالية جدًا، خاصة بعد المعالجة الحرارية، ويمكن أن تصل إلى 60 HRC. | تزداد الصلابة مع زيادة محتوى الكربون؛ ويحدث التصلب الثانوي عند درجة حرارة تتراوح بين 450 إلى 500 درجة مئوية. |
| مقاومة التآكل | القدرة على مقاومة التدهور بسبب التفاعلات الكيميائية. | متوسطة، أقل من الدرجات الأوستنيتية. | يتم تحقيق مقاومة مثالية للتآكل في حالة صلبة ومخففة. |
| مقاومة الحرارة | القدرة على الحفاظ على الأداء في درجات الحرارة المرتفعة. | مقاومة جيدة للحرارة، معتدلة لتطبيقات درجات الحرارة العالية. | مناسب لدرجات حرارة تصل إلى حوالي 600 درجة مئوية في توليد الطاقة والصناعات الأخرى. |
| الخصائص المغناطيسية | الانجذاب إلى المجال المغناطيسي. | مغناطيسية بسبب البنية المارتنستية. | تتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي بخصائص مغناطيسية مشابهة للفولاذ الكربوني العادي. |
| قابلية التشكيل | سهولة تشكيلها أو تشكيلها دون تشقق. | محدودة، وعرضة للتشقق بسبب صلابتها وهشاشتها. | تتطلب عمليات التشكيل عادة عملية التلدين لتجنب التشقق والإجهاد. |
| قابلية اللحام | سهولة اللحام بدون عيوب. | ضعف قابلية اللحام بسبب التصلب أثناء اللحام. | يعد التسخين المسبق (400-600 درجة فهرنهايت) والتحكم في درجة الحرارة بين الممرات ضروريين لمنع التشقق. |
| قابلية التصنيع | سهولة القطع أو التشكيل باستخدام الآلات. | قابلية جيدة للتصنيع، خاصة في حالة التلدين أو التخفيف. | تكون عملية التصنيع أسهل في الحالة المخففة (المُلَيَّنة)؛ وتعمل إضافات الكبريت في 416 على تحسين قابلية التصنيع. |
| هشاشة | الميل إلى الكسر أو الانكسار مع القليل من التشوه. | يمكن أن تكون هشة، وخاصة بعد التصلب دون التلطيف. | زيادة الهشاشة بسبب الصلابة العالية؛ حيث تعمل عملية التلطيف على تقليل الهشاشة وتحسين الصلابة. |
مميزات وعيوب الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي
وفيما يلي مزايا وفوائد الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي:
- قوة وصلابة عالية.
- مقاومة جيدة للتآكل.
- مقاوم للتآكل في البيئات المعتدلة.
- يمكن معالجتها حرارياً لتحسين خصائصها.
- مناسبة لأدوات القطع والشفرات.
العيوب والقيود مدرجة أدناه:
- ضعف قابلية اللحام.
- عرضة للكسر عند درجات الحرارة المنخفضة.
- مقاومة محدودة للتآكل في البيئات القاسية.
- يتطلب معالجة حرارية دقيقة لتجنب التشقق.
- أقل ليونة من الفولاذ المقاوم للصدأ الآخر.
المعالجة الحرارية وكيف تتشكل البنية المارتنسيتية في الفولاذ المقاوم للصدأ؟
يتم تشكيل البنية المارتنسيتية في الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق تسخين الفولاذ لتشكيل الأوستينيت ثم تبريده بسرعة (التبريد)، مما يتسبب في تحول بدون انتشار للأوستينيت إلى مارتنسيت صلب وهش.
هكذا يحدث الأمر:
1. التسخين لتكوين الأوستينيت (الأوستينيت)
قم بتسخين الفولاذ إلى درجة حرارة عالية، عادة ما تكون بين 925 درجة مئوية – 1070 درجة مئوية (1700 درجة فهرنهايت – 1950 درجة فهرنهايت). عند هذه الدرجة من الحرارة:
- يصبح هيكل الفولاذ أوستنيتيًا، مما يعني أن ذرات الحديد تنظم نفسها في مكعب مركز الوجه (FCC) شعرية.
- ذرات الكربون حل بشكل موحد داخل هذه الشبكة.
2. التبريد السريع (التبريد)
بعد الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، يتم تسخين الفولاذ. تبريد سريع، أو مُطْفَأ، عادة في:
- زيت
- هواء
- ماء
يعتمد اختيار وسط التبريد على السبائك المحددة والخصائص المرغوبة.
3. تكوين المارتنسيت
أثناء الإخماد:
- التبريد السريع يمنع ذرات الكربون من انتشار خارج الشبكة الحديدية.
- مع انخفاض درجة الحرارة إلى ما دون درجة حرارة بداية المارتنسيت (مللي ثانية)، عادة حول 300 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية (570 درجة فهرنهايت إلى 750 درجة فهرنهايت)يبدأ هيكل FCC الأوستنيتي في التحول إلى رباعي الزوايا مركز الجسم (BCT) الهيكل المعروف باسم مارتنسيت.
- يستمر التحول مع انخفاض درجة الحرارة نحو درجة حرارة تشطيب المارتنسيت (Mf)، والتي يمكن أن تكون أقل من درجة حرارة الغرفة، في بعض الأحيان منخفضة مثل 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية (300 درجة فهرنهايت إلى 390 درجة فهرنهايت) أقل من درجة حرارة Ms.
- هذا التحول هو عملية بدون انتشاروهذا يعني أن الذرات تغير مواقعها دون انتشار طويل المدى.
4. التلطيف لتحسين الصلابة
للتخفيف هشاشة:
- يخضع الفولاذ للتلطيف، والذي يتضمن إعادة التسخين إلى درجة حرارة أقل (عادةً بين 200 درجة مئوية – 600 درجة مئوية).
- يسمح التلطيف لبعض ضغوط الشبكة بالاسترخاء وترسيب الكربيدات، مما يعزز الصلابة دون تقليل الصلابة بشكل كبير.
درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي
قم بإلقاء نظرة على الدرجات الشائعة في عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي:
| درجة | الدرجة المكافئة | وصف | طلب |
| 403 | EN 1.4003 / UNS S40300 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ذو التركيب المتحكم فيه والكروم 12% (Cr)، المصمم للبيئات عالية الضغط وعالية الحرارة مثل مكونات التوربينات والضواغط. | أجزاء التوربينات البخارية، مكونات الضاغط، أجزاء الطيران، الشفرات ذات درجات الحرارة العالية |
| 410 | EN 1.4006 / UNS S41000 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الأساسي مع الكروم 12% (Cr)، المعروف بمقاومته المعتدلة للتآكل وصلابته الجيدة بعد المعالجة الحرارية. | أدوات التثبيت، وشفرات التوربينات، وأدوات المائدة، ومكونات الصمامات |
| 416 | EN 1.4005 / UNS S41600 | الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ مع المعالجة الحرة مع إضافة الكبريت (S) لتحسين قابلية التصنيع، ولكن مع انخفاض طفيف في مقاومة التآكل والقوة. | التروس، الأعمدة، المحاور، البراغي |
| 416 سي | ايسي 416Se | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي المعالج بالتشغيل الآلي الحر مع السيلينيوم (Se) لتحسين قابلية التشغيل، مما يوفر سطحًا أكثر سلاسة مقارنة بنظرائه المعتمد على الكبريت. | البراغي، البراغي، الصواميل، مقاعد الصمامات |
| 420 | EN 1.4021 / UNS S42000 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي عالي الكربون (C) الذي يوفر قوة وصلابة ومقاومة للتآكل محسنة بعد المعالجة الحرارية. | الأدوات الجراحية، أدوات المائدة، التروس، أجزاء الصمامات |
| 420 فهرنهايت | EN 1.4028 + S / UNS S42020 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مع إضافة الفوسفور (P) والكبريت (S) لتحسين قابلية التصنيع، ويستخدم عادة في تطبيقات التصنيع عالية السرعة. | الأجزاء الميكانيكية، المضخات، مكونات الصمامات، البراغي |
| 431 | EN 1.4057 / UNS S43100 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مع النيكل (Ni) لمقاومة التآكل المعززة، والمعروف بقوته العالية ومتانته، وخاصة في البيئات البحرية. | أجزاء الطائرات، مسامير البحرية، أعمدة المروحة، أعمدة المضخات |
| 431ف | ايسي 431F | نسخة التصنيع الحر من 431 مع إضافة الكبريت أو السيلينيوم لتحسين القدرة على التصنيع. | مكونات الصمامات، أعمدة المضخة، الأجزاء التي تتطلب مقاومة للتآكل وقابلية التصنيع. |
| 440أ | EN 1.4109 / UNS S44002 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ذو محتوى كربون (C) أقل من 440B، مما يوفر صلابة أفضل ومقاومة أفضل للتآكل، على الرغم من صلابته المنخفضة. | سكاكين الصيد، والمشارط الجراحية، والمحامل الكروية، وأدوات القطع |
| 440ب | EN 1.4112 / UNS S44003 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مع نسبة كربون (C) أقل قليلاً من 440C، مما يوفر التوازن بين الصلابة والصلابة المحسنة. | شفرات السكاكين، والأزاميل، والصمامات الصناعية، وأدوات القطع |
| 440 ج | EN 1.4125 / UNS S44004 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي عالي الكربون (C) يوفر أقصى قدر من الصلابة ومقاومة التآكل، مع الكروم (Cr) لمقاومة التآكل المعتدلة. | المحامل والسكاكين والقوالب والأدوات الجراحية |
| 440 فهرنهايت | EN 1.4104 / AISI 440F | نسخة التصنيع الحر من 440A مع إضافة الكبريت لتحسين القدرة على التصنيع. | أدوات المائدة والأدوات الجراحية والسكاكين والتطبيقات التي تحتاج إلى مقاومة التآكل والقدرة على التصنيع. |
| 422 | EN 1.4935 / UNS S42200 | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مع إضافة الموليبدينوم (Mo) والفاناديوم (V) والتنغستن (W)، مما يوفر قوة عالية ومقاومة ممتازة للحرارة في درجات الحرارة المرتفعة. | شفرات التوربينات، وأجزاء الطائرات الفضائية، والمسامير عالية الحرارة، وأدوات التثبيت |
| 17-4 درجة مئوية | EN 1.4542 / UNS S17400 | *الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب مع مصفوفة مارتينسيتية تقدم قوة عالية ومقاومة معتدلة للتآكل. | مكونات الطيران والفضاء، وشفرات التوربينات، والمعدات عالية الأداء التي تتطلب القوة والمقاومة للتآكل. |
*1.4418 يتمتع بأعلى مقاومة للتآكل من بين جميع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، والذي لم يتم إدراجه في الجدول أعلاه.
ما هي أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي شيوعًا؟
الصف 410 هو الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الأكثر شيوعًا نظرًا لتوازنه بين مقاومة التآكل الجيدة والقوة العالية والصلابة. كما أنه متوفر على نطاق واسع وفعال من حيث التكلفة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات.
تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي
وفيما يلي بعض الصناعات والتطبيقات الشائعة للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي:
| صناعة | طلب |
| السيارات | مكونات المحرك، أنظمة العادم، حاقنات الوقود، الصمامات، وما إلى ذلك. |
| الفضاء الجوي | معدات الهبوط، أدوات التثبيت، المكونات الهيكلية، شفرات التوربينات، وما إلى ذلك. |
| طبي | الأدوات الجراحية، وأدوات طب الأسنان، والغرسات العظمية، والمشارط، وما إلى ذلك. |
| النفط والغاز | أعمدة المضخة، وأجزاء الصمامات، وخطوط الأنابيب، ومكونات رأس البئر، وما إلى ذلك. |
| توليد الطاقة | شفرات التوربينات، ومكونات المضخة، ومولدات البخار، ومقاعد الصمامات، وما إلى ذلك. |
| الدفاع | براميل البنادق، والسكاكين، والدروع، ومكونات الصواريخ، وما إلى ذلك. |
| المعالجة الكيميائية | المضخات والصمامات والمبادلات الحرارية ومكونات المفاعل وما إلى ذلك. |
| معالجة الأغذية | الشفرات، وأدوات القطع، ومفرمات اللحوم، وأحزمة النقل، وما إلى ذلك. |
هل الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي جيد للسكاكين؟
نعم، يعد الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ جيدًا للسكاكين بسبب صلابته ومقاومته للتآكل وقدرته على الاحتفاظ بالحافة الحادة.
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مقابل الفولاذ الأوستينيتي مقابل الفولاذ الفيريتي مقابل الفولاذ المزدوج مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ المقسى بالترسيب
قم بمقارنة الفئات الخمس من الفولاذ المقاوم للصدأ في الجدول أدناه:
| ملكية | الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي | الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي | الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي | دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ | الفولاذ المقاوم للصدأ PH |
| البنية البلورية | مارتنسيتي (BCT) | الأوستنيتي (FCC) | الفريتي (BCC) | أوستينيتي + فيريتي، عادةً 50% + 50% | التصلب المارتنسيتي أو الأوستينيتي + التصلب بالترسيب |
| القوة الميكانيكية | قوة عالية، صلابة عالية | صلابة عالية، ليونة جيدة | قوة معتدلة، صلابة جيدة | قوة عالية، مقاومة ممتازة للكسر | قوة عالية جدًا بعد المعالجة الحرارية |
| مقاومة التآكل | معتدل، عرضة للتآكل في البيئات القاسية | ممتاز، خاصة في البيئات الحمضية والكلوريدية | جيد، خاصة في البيئات المؤكسدة | ممتاز، خاصة في البيئات البحرية والكلوريدية | جيد، ولكن أقل من الأنواع الأوستينيتية أو المزدوجة |
| قابلية اللحام | فقير، يتطلب معالجة حرارية مسبقة ولاحقة | ممتاز، تأثير ضئيل من اللحام | مطلوب معالجة حرارية معتدلة بعد اللحام | جيد ولكن يجب التحكم بمعدل التبريد | جيد ولكن يلزم المعالجة الحرارية بعد اللحام |
| المعالجة الحرارية | التبريد والتلطيف لضبط الصلابة | لا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية، يمكن تقويتها بالعمل البارد | غير قابل للمعالجة بالحرارة، يمكن تقويته بالعمل البارد | يحافظ على خصائصه الجيدة بعد المعالجة الحرارية | تم تعزيزها عن طريق المعالجة الحرارية للتصلب بالترسيب |
| التطبيقات النموذجية | الشفرات والأعمدة والمكونات الميكانيكية | تجهيز الأغذية، المعدات الكيميائية، الأجهزة الطبية | أنظمة عادم السيارات والمبادلات الحرارية | الهندسة البحرية وخطوط أنابيب النفط والغاز | تطبيقات الفضاء والنووية والقوة العالية |
ما قد يثير قلقك أيضًا
الآن بعد أن أصبح لديك فهم أعمق للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، لا تزال هناك بعض المشكلات الشائعة التي تستحق اهتمامك:
هل يمكن أن يصدأ الفولاذ المارتنسيتي؟
نعم، يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي أن يصدأ لأنه يحتوي على كمية أقل من الكروم، خاصة إذا لم يتم صيانته بشكل صحيح.
لماذا يتم دائمًا تقسية الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ؟
يتم دائمًا معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي لتقليل الهشاشة وزيادة الصلابة. تعمل المعالجة على تخفيف الضغوط الداخلية وتحسين الخصائص الميكانيكية، مما يجعل الفولاذ أكثر ملاءمة للاستخدام العملي.
هل يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي؟
نعم، يمكنك لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، لكن الأمر صعب لأنه من السهل أن يتشقق ويفقد قوته. إن التسخين المسبق المناسب والمعالجة الحرارية بعد اللحام ضرورية لإدارة هذه المشكلات.
هل الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مغناطيسي أم لا؟
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مغناطيسي لأنه يحتوي على مستويات عالية من الحديد وله بنية بلورية مارتينسيتية، والتي تحتفظ بخواص مغناطيسية. إن عدم وجود كمية كافية من النيكل أو العناصر الأخرى التي من شأنها أن تقلل من المغناطيسية يسمح له بالبقاء مغناطيسيًا.
قراءة ذات صلة
هل الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسي؟
ما هو الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي والأوستنيت؟
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي صلب وقوي ويمكن معالجته بالحرارة، مما يجعله مثاليًا للأدوات وأدوات المائدة، في حين أن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مغناطيسي ومقاوم للغاية للتآكل ويستخدم على نطاق واسع في معالجة الأغذية والمعدات الطبية بسبب قابليته الممتازة للتلحيم والتشكيل.
هل المارتنسيت أم الأوستينيت أقوى؟
يعتبر المارتنسيت أقوى من الأوستينيت بسبب بنيته الجسمية المركزية الأكثر صلابة والأكثر هشاشة والتي تتشكل عن طريق التبريد السريع (التبريد)، في حين أن الأوستينيت أكثر ليونة ومرونة.
الملخص و المزيد
تشرح هذه المقالة بإيجاز تعريف الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي وتكوينه وخصائصه وتكوين بنيته 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.
باعتبارها شركة رائدة في تصنيع وتوريد حلول الفولاذ المتخصص، تقدم SteelPRO حلول تطبيقات متعددة الصناعات وخدمات مخصصة. نحن نضمن جودة منتج 100% ونلتزم بالنمو مع عملائنا. قم بزيارة موقعنا لتعلم المزيد، أو أرسل لنا استفسارسوف نتصل بك قريبا!
