304 مقابل 309S – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات
شارك
Table Of Content
Table Of Content
مقدمة
اختيار بين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304 و 309S هو توازن هندسي متكرر يوازن بين مقاومة التآكل، وأداء درجات الحرارة العالية، وقابلية اللحام، والتكلفة. تختار فرق الشراء والتصنيع عادة 304 لمقاومة التآكل العامة وقابلية التشكيل، بينما يتم اختيار 309S حيث تكون مقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة المرتفعة ومقاومة التآكل هي القضايا الرئيسية.
التمييز الأساسي هو أن 309S يتم سبكه لتحسين الاستقرار عند درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة (كروم ونيكل أعلى مع كربون منخفض)، بينما يتم تحسين 304 لمقاومة التآكل واسعة النطاق، وقابلية التشكيل، والفعالية من حيث التكلفة. نظرًا لأن كلاهما من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، غالبًا ما يتم مقارنتهما عندما تواجه التصاميم متطلبات التآكل ودرجات الحرارة.
1. المعايير والتسميات
- ASTM/ASME:
- 304 — AISI/UNS S30400; ASTM A240 (ألواح/صفائح)، A276 (قضبان)، A312 (أنابيب) النطاقات.
- 309S — AISI/UNS S30908; ASTM A240 (الدرجة 309S) للوحة/الصفائح، A312 للأنابيب.
- EN (الأوروبية): 304 تتوافق مع EN 1.4301/1.4306 (304L)؛ 309S تتوافق تقريبًا مع EN 1.4828 عائلات المتغيرات للدرجات عالية الحرارة (ملاحظة: تتفاوت خرائط الأسماء المباشرة لـ EN).
- JIS/GB: المعايير المحلية توفر تسميات مكافئة (مثل، SUS304 لـ 304).
- التصنيف: كلاهما من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (سبائك مقاومة للصدأ والتآكل). ليسا من الفولاذ الكربوني، أو الفولاذ الأدوات، أو HSLA.
2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبك
توضح الجدول أدناه حدود/نطاقات التركيب النموذجي وفقًا للمواصفات المستخدمة بشكل شائع. القيم هي القيم القصوى النموذجية أو النطاقات الاسمية للدرجات التجارية؛ يرجى استشارة أوراق المعايير المعمول بها لحدود المواد التعاقدية.
| عنصر | 304 (نموذجي، wt%) | 309S (نموذجي، wt%) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.08 | ≤ 0.03 |
| Mn | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 |
| Si | ≤ 0.75 | ≤ 1.0 |
| P | ≤ 0.045 | ≤ 0.045 |
| S | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| Cr | 18.0–20.0 | 22.0–24.0 |
| Ni | 8.0–10.5 | 12.0–15.0 |
| Mo | — (عادة لا يوجد) | — (عادة لا يوجد) |
| V | — | — |
| Nb (Cb) | — | — |
| Ti | — | — |
| B | — | — |
| N | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 |
كيف يؤثر السبك على السلوك: - الكروم (Cr): العنصر الرئيسي للتمرير ومقاومة الأكسدة. يزيد الكروم الأعلى في 309S من مقاومة التآكل عند درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل في بعض البيئات ذات درجات الحرارة العالية. - النيكل (Ni): يثبت الهيكل الأوستنيتي ويحسن المتانة ومقاومة التآكل؛ النيكل الأعلى في 309S يثبت الأوستنيت عند درجات الحرارة المرتفعة ويزيد من القوة الساخنة. - الكربون (C): يقلل الكربون المنخفض في 309S ("درجات S") من ترسيب الكربيد أثناء اللحام ويحسن مقاومة التآكل بين الحبيبات؛ الحد الأقصى لـ 304 أعلى ولكنه لا يزال تحت السيطرة. - يمكن أن يحسن السيليكون (Si) مقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة العالية؛ المنغنيز (Mn) يساهم في إزالة الأكسدة وسلوك المعالجة الباردة. - غياب الموليبدينوم يعني أن أي من الدرجتين ليست محسنة لمقاومة التآكل الناتجة عن الكلور مقارنة بالدرجات التي تحتوي على الموليبدينوم (مثل 316).
3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية
- البنى المجهرية النموذجية: كلا من 304 و 309S هما في الأساس أوستنيتيان بالكامل (مكعب مركزي الوجه) في حالة المعالجة الحرارية. لا يتحولان إلى مارتنسيت عند درجة حرارة الغرفة تحت ظروف التلدين القياسية.
- الاستجابة للمعالجة الحرارية:
- تلدين الحل (شائع): تسخين إلى ~1010–1120 درجة مئوية يتبعه تبريد سريع (ماء أو هواء حسب حجم المقطع) لاستعادة هيكل أوستنيتي مرن ومجدد البلورات.
- لا يتم تقوية أي من الدرجتين عن طريق التبريد والتقسية (لا يوجد تصلب مارتنسيت)؛ يتم تحقيق التقوية عن طريق العمل البارد (تصلب الإجهاد) أو عن طريق السبك.
- عند درجات حرارة الخدمة المرتفعة، يحتفظ 309S بالاستقرار الهيكلي ويقاوم التآكل بشكل أفضل من 304 بسبب الكروم والنيكل الأعلى. يمكن أن يؤدي التعرض المطول في نطاق التحسس (~450–850 درجة مئوية) إلى ترسيب الكربيد في المتغيرات ذات الكربون الأعلى؛ يساعد الكربون المنخفض في 309S على تجنب التحسس بين الحبيبات.
- تنتج المعالجة الحرارية الميكانيكية (الدرفلة الباردة + التلدين) أوستنيت دقيق الحبيبات ومرن في كلا الدرجتين؛ درجات حرارة إعادة التبلور متشابهة ولكن تركيبة 309S تغير سلوك إعادة التبلور قليلاً.
4. الخصائص الميكانيكية
فيما يلي نطاقات الخصائص الميكانيكية التمثيلية في حالة التلدين لمنتجات الصفائح/الألواح. هذه هي القيم النموذجية؛ القيم الفعلية تعتمد على شكل المنتج، والتشطيب، والمعيار.
| الخاصية (تلدين) | 304 (نموذجي) | 309S (نموذجي) |
|---|---|---|
| قوة الشد (ميغاباسكال) | ~485–620 | ~515–690 |
| قوة العائد 0.2% (ميغاباسكال) | ~205–310 | ~215–360 |
| التمدد (%) | ≥40 (سمك رقيق) | ≥35 (سمك رقيق) |
| صلابة التأثير (جول، درجة حرارة الغرفة) | جيدة؛ متانة عالية | جيدة؛ قابلة للمقارنة، قد تكون أقل قليلاً حسب المعالجة |
| الصلابة (HB) | ~120–200 | ~130–220 |
التفسير: - عادةً ما يظهر 309S قوة شد وعائد أعلى قليلاً في حالة التلدين بسبب محتوى السبائك الأعلى (تقوية الحل الصلب). - 304 عادةً ما تكون أكثر مرونة قليلاً وأسهل في التشكيل، مع متانة ممتازة عند درجات الحرارة المحيطة والمنخفضة. - الاختلافات معتدلة؛ يجب أن تستخدم قرارات التصميم بيانات اختبار معتمدة من المورد لتحليلات حاسمة.
5. قابلية اللحام
- كلا من 304 و 309S تلحم بسهولة باستخدام المعادن المالئة الأوستنيتية القياسية؛ يتم استخدام 309S بشكل متكرر كمالئ أو تغطية لربط الفولاذات المختلفة أو للخدمة عند درجات الحرارة العالية بسبب توازن الكروم/النيكل الأعلى.
- تكون قابلية اللحام والتشقق الساخن عمومًا منخفضة لكلا الدرجتين، ولكن اختيار المالئ، وتصميم الوصلة، ومدخل الحرارة مهم.
- استخدام التحكم في الكربون (309S منخفض الكربون) يقلل من خطر التحسس والتآكل بين الحبيبات بعد اللحام.
- مؤشرات قابلية اللحام الشائعة:
- للمكافئ الكربوني (IIW):
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - للتنبؤ الأوسع بقابلية اللحام:
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - التفسير النوعي: كلا الدرجتين لهما مكافئات كربونية منخفضة مقارنة بالفولاذات المارتنسيتية أو الفولاذات عالية القوة منخفضة السبائك، لذا نادرًا ما تكون هناك حاجة للتسخين المسبق واحتياطات اللحام الخاصة. بالنسبة للحامات الحرجة، أو ذات الأقسام السميكة، أو المتعرضة للإجهاد الدوري، يرجى استشارة مواصفات إجراءات اللحام والنظر في المعادن المالئة المطابقة (مثل، ER309L لربط 304 بالفولاذات عالية السبائك).
6. التآكل وحماية السطح
- السلوك المقاوم للصدأ: كلاهما مقاوم للصدأ (يشكل أكسيد غني بالكروم يحمي)، ولكن البيئات وأنظمة درجات الحرارة تحدد الأداء النسبي.
- PREN (لمقاومة التآكل الناتج عن الكلور) ينطبق بشكل رئيسي حيث يساهم الموليبدينوم والنيتروجين بشكل كبير. للمرجع:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ نظرًا لأن الموليبدينوم عادةً ما يكون غائبًا والنيتروجين منخفض، فإن قيم PREN لـ 304 و 309S متواضعة؛ لا أي منهما محسنة لمقاومة التآكل الناتج عن الكلور الشديد مقارنة بالدرجات التي تحتوي على الموليبدينوم. - السلوك النسبي للتآكل:
- 304: مقاومة ممتازة للتآكل العام في العديد من البيئات المائية عند درجات الحرارة المحيطة (معالجة الطعام، التعرض الكيميائي العام).
- 309S: مقاومة متفوقة للأكسدة والتآكل عند درجات الحرارة المرتفعة (مكونات الفرن، أكوام درجات الحرارة العالية). في بعض البيئات الغازية المسببة للتآكل عند درجات الحرارة العالية، يتفوق 309S على 304.
- حماية السطح غير المقاومة للصدأ: لا تنطبق على هذه الدرجات إلا عند الرغبة في طلاء إضافي أو طلاء لأسباب تتعلق بالارتداء أو الجمالية. بالنسبة للفولاذات غير المقاومة للصدأ، فإن المجلفن أو الطلاء سيكونان خيارات، ولكن بالنسبة لـ 304/309S، يكون التركيز على الحفاظ على الفيلم الساكن وتجنب الملوثات (مثل، الكلوريدات).
7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل
- قابلية التشكيل: 304 أسهل في التشكيل (سحب عميق، انحناء) من 309S بسبب مرونتها الأعلى قليلاً ومعدل العمل الصلب المنخفض. قد يتطلب 309S أشعة انحناء أكثر ضيقًا وقوة أكبر؛ التلدين قبل التشكيل هو ممارسة شائعة لـ 309S في التطبيقات ذات الشكل الضيق.
- قابلية التشغيل: كلاهما أكثر تحديًا في التشغيل من الفولاذات القابلة للقطع بحرية. 304 أسهل قليلاً في التشغيل من 309S؛ يجب ضبط الأدوات، والسرعات، والتغذية؛ يُوصى باستخدام سوائل قطع ثقيلة وأدوات كربيد.
- التشطيب: كلاهما يقبل مجموعة متنوعة من التشطيبات السطحية (مُعالج حراري مشرق، مُنقّى، مُعالج بالتمرير). عادةً ما تحتاج التجميعات الملحومة إلى التنظيف والتجديد لاستعادة مقاومة التآكل.
8. التطبيقات النموذجية
| 304 – الاستخدامات النموذجية | 309S – الاستخدامات النموذجية |
|---|---|
| معدات معالجة الطعام، الأحواض، أدوات المطبخ، الخزانات والأوعية للطعام والأدوية | أجزاء الفرن، الأوعية، غرف الاحتراق، والأفران عالية الحرارة |
| زخارف معمارية، درابزين، وتطبيقات زخرفية | مبادلات حرارية ومكونات مداخن معرضة للغازات عالية الحرارة |
| معدات العمليات الكيميائية غير المعرضة لهجوم الكلور الشديد | تغطيات اللحام ولحامات المعادن المختلفة؛ إصلاح البيئات المؤكسدة |
| المثبتات، النوابض (في العديد من الحالات)، الأنابيب والأنابيب للخدمة عند درجات الحرارة المتوسطة | أثاث الأفران، مكونات كاتم الصوت، والدعامات الهيكلية عالية الحرارة |
مبررات الاختيار: - اختر 304 حيث تكون مقاومة التآكل العامة، والتشكيل، والتشطيب السطحي، والتكلفة المنخفضة هي المتطلبات الأساسية. - اختر 309S حيث تكون مقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة التآكل، أو اللحام إلى أنظمة عالية السبائك مطلوبة.
9. التكلفة والتوافر
- التكلفة: 309S عمومًا أكثر تكلفة من 304 بسبب محتوى الكروم والنيكل الأعلى. تتفاوت أسعار السوق مع تكاليف النيكل.
- التوافر: 304 متوفر بشكل واسع ومتاحة في مجموعة واسعة من أشكال المنتجات (صفائح، ألواح، لفات، أنابيب، قضبان، أسلاك). 309S متاحة على نطاق واسع ولكن قد تكون مخزنة في عدد أقل من تركيبات التشطيب/الدرجة وأحيانًا في عدد أقل من السماكات أو الأشكال الخاصة.
- أوقات التسليم: غالبًا ما يكون لـ 304 أوقات تسليم أقصر بسبب أحجام الإنتاج الأعلى؛ بالنسبة للطلبات الكبيرة أو الخاصة من 309S، يرجى استشارة الموردين مبكرًا.
10. الملخص والتوصية
| الجانب | 304 | 309S |
|---|---|---|
| قابلية اللحام | ممتازة؛ ممارسات قياسية | ممتازة؛ غالبًا ما تستخدم للحامات عالية الحرارة أو المختلفة |
| القوة–المتانة (تلدين) | مرونة جيدة، قوة شد/عائد أقل | قوة أعلى قليلاً، متانة جيدة |
| التكلفة | أقل (أكثر اقتصادية) | أعلى (علاوة على الأداء عند درجات الحرارة العالية) |
التوصية: - اختر 304 إذا كنت بحاجة إلى فولاذ مقاوم للصدأ فعال من حيث التكلفة، وقابل للتشكيل بشكل كبير، ومقاوم للتآكل بشكل واسع للخدمة عند درجات الحرارة المحيطة إلى المعتدلة (مثل، معالجة الطعام، خزانات التخزين، التطبيقات المعمارية). - اختر 309S إذا كانت التطبيق يتضمن درجات حرارة مرتفعة مستمرة، أو بيئات أكسدة عدوانية، أو يتطلب مالئًا/تغطية للربط مع المواد عالية السبائك - خاصة حيث تكون مقاومة التآكل وقوة درجات الحرارة العالية ذات أولوية على سهولة التشكيل والتكلفة.
ملاحظة ختامية: كلا الدرجتين هما من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع قدرات متداخلة؛ يجب أن يتم الانتهاء من المواصفات بناءً على درجة حرارة الخدمة الفعلية، والأنواع المسببة للتآكل، وطريقة التصنيع، وتقارير اختبار المواد المعتمدة من المورد.
1 تعليق
Em 2025, o Stake Casino se consolidou como uma das principais opcoes para apostadores do Brasil. Para acessar a plataforma com seguranca, basta entrar pela pagina verificada disponivel aqui — [url=https://stakepokiesbonus.net/br/]Clube de fidelidade com niveis progressivos, bonus exclusivos e saques mais ageis[/url]
. Com uma biblioteca diversificada, navegacao intuitiva e atendimento em portugues, o Stake cativa milhares de usuarios.
“Explore milhares de caca-niqueis de forma facil!”
Registro no Stake para Brasileiros | Cadastro Simplificado Instantaneo
O processo de registro no Stake e rapido. Usuarios do Brasil podem iniciar a diversao em pouco tempo. Basta visitar o portal usando a pagina indicada, selecionar “Criar Conta”, preencher seus dados e confirmar o e-mail. Depois disso, faca seu deposito e aproveite os jogos.
“Registro rapido e ative sua oferta!”
Bonus no Stake para jogadores BR | Promocoes Generosas
Os bonus de boas-vindas sao um dos motivos para jogar. Novos usuarios podem ganhar um extra antes de iniciar as partidas. Entre as vantagens estao beneficios iniciais, giros extras e o clube de recompensas.
“Dobramos seu primeiro deposito para testar a plataforma!”