304 مقابل 316Ti - التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات
شارك
Table Of Content
Table Of Content
مقدمة
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304 و 316Ti هما من أكثر السبائك المحددة بشكل متكرر في معدات العمليات، والأنابيب، والهندسة المعمارية، والمكونات المصنعة. يقوم المهندسون ومحترفو الشراء عادةً بوزن المزايا والعيوب بين مقاومة التآكل، وسلوك التصنيع، وتكلفة المواد، والأداء على المدى الطويل عند الاختيار بينهما. تشمل سياقات القرار النموذجية اختيار درجة لبيئات ذات تآكل خفيف حيث تكون التكلفة وقابلية التشكيل مهمة (تفضل 304)، مقابل الخدمة في بيئات تآكلية أو درجات حرارة مرتفعة حيث تكون مقاومة التحسس أو مقاومة التآكل الحراري حرجة (تفضل المتغيرات المستقرة 316).
التمييز المعدني الأساسي هو أن 316Ti هو نسخة مستقرة من عائلة 316: يتم إضافة التيتانيوم عمدًا لربط الكربون كتيتانيدات (TiC/TiN) ومنع ترسيب كربيد الكروم (التحسس) عند حدود الحبيبات. تعمل هذه الاستقرار على تحسين مقاومة التآكل بين الحبيبات بعد التعرض لدورات حرارية حساسة ويمكن أن تحسن الاستقرار عند درجات الحرارة العالية، مع الاحتفاظ بالخصائص العامة للفولاذ المقاوم للصدأ 316.
1. المعايير والتسميات
- المعايير الشائعة:
- ASTM / ASME: النوع 304 (UNS S30400)، النوع 316Ti (UNS S31635)
- EN: 304 (1.4301)، 316Ti (1.4571)
- JIS: SUS304، SUS316Ti
- GB (الصين): 0Cr18Ni9 (304)، 0Cr17Ni12Mo2Ti (316Ti)
- فئة المواد: كلاهما من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مقاوم للصدأ، غير مغناطيسي في الحالة المعالجة). لا ينتميان إلى الفولاذ الكربوني ولا HSLA؛ بل ينتميان إلى عائلة السبائك المقاومة للصدأ المخصصة لمقاومة التآكل وقابلية التشكيل بدلاً من التصلب الكامل عن طريق التبريد/التسخين.
2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك
| عنصر | 304 النموذجي (wt%) | 316Ti النموذجي (wt%) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.08 | ≤ 0.08 |
| Mn | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 |
| Si | ≤ 1.0 | ≤ 1.0 |
| P | ≤ 0.045 | ≤ 0.045 |
| S | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| Cr | 17.5–19.5 | 17.0–19.0 |
| Ni | 8.0–10.5 | 10.0–13.0 |
| Mo | — (أثر) | 2.0–2.5 |
| V | — | — |
| Nb | — | — |
| Ti | — | 0.4–0.8 (يعتمد على المواصفات) |
| B | — | — |
| N | ≤ 0.11 (أثر) | ≤ 0.11 (أثر) |
ملاحظات: - تعكس النطاقات أعلاه المواصفات الصناعية الشائعة (EN/ASTM/JIS) والممارسات التجارية النموذجية. تعتمد النطاقات المسموح بها بدقة على المعيار وشكل المنتج. - يختلف 316Ti عن 316 القياسي بشكل أساسي من خلال الإضافة المتعمدة للتيتانيوم بمقدار مرتبط عادةً بمحتوى الكربون (ما يكفي من Ti للارتباط بالكربون الحر).
كيف تؤثر السبائك على الخصائص: - يوفر الكروم (Cr) الفيلم الأكسيدي الساكن لمقاومة التآكل. يحسن الكروم الأعلى من مقاومة التآكل العامة ومقاومة التآكل عند درجات الحرارة المرتفعة. - يثبت النيكل (Ni) المرحلة الأوستنيتية، ويحسن من المتانة والليونة، ويقلل من الاستجابة المغناطيسية. - يحسن الموليبدينوم (Mo) في 316Ti من مقاومة التآكل الناتج عن التآكل والتشققات في البيئات التي تحتوي على الكلوريد. - يربط التيتانيوم (Ti) في 316Ti الكربون لتشكيل كربيدات/نيتريدات التيتانيوم، مما يمنع تشكيل كربيد الكروم عند حدود الحبيبات وبالتالي يقلل من التحسس والتآكل بين الحبيبات بعد التعرض الحراري. - يزيد الكربون (C) من القوة (عندما لا يكون مستقرًا) ولكنه يزيد من التحسس في نطاق 450–850 درجة مئوية ما لم يكن مستقرًا أو منخفضًا (كما في 316L).
3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية
كلا من 304 و 316Ti هما أوستنيتيان بالكامل في الحالة المعالجة. اعتبارات البنية المجهرية:
-
304: البنية المجهرية المعالجة هي أوستنيت مع كيمياء حدود الحبيبات موزعة بشكل موحد. عند التعرض لدرجات حرارة حساسة (~450–850 درجة مئوية) أو التبريد البطيء، قد يترسب كربيد الكروم (Cr23C6) عند حدود الحبيبات إذا كان الكربون متاحًا، مما يتسبب في نقص محلي في الكروم ويجعل الفولاذ عرضة للتآكل بين الحبيبات. يمكن أن يؤدي العمل البارد إلى إدخال مارتنسيت ناتج عن الإجهاد في 304، مما يؤثر على الاستجابة المغناطيسية والصلابة المحلية.
-
316Ti: أيضًا أوستنيتي، لكن التيتانيوم يربط الكربون كتي سي/تي إن أو تي (C، N) ترسبات، والتي تكون أكثر استقرارًا وتتكون عند درجات حرارة أعلى من كربيدات الكروم. يساعد ذلك في منع نقص الكروم أثناء الانحرافات الحرارية ودورات اللحام. ومع ذلك، إذا لم يكن التيتانيوم متوازنًا بشكل صحيح مع الكربون (تي غير كافٍ)، قد تتشكل الكربيدات. يمكن أن يؤدي التعرض المفرط عند درجات حرارة عالية جدًا إلى إنشاء ترسبات أخرى (مرحلة سيغما) قد تجعل السبيكة هشة إذا تم الاحتفاظ بها في نطاق 600–900 درجة مئوية لفترات طويلة؛ لا يلغي الاستقرار الحراري وحده جميع آليات الهشاشة عند درجات الحرارة العالية.
استجابة المعالجة الحرارية: - تعيد المعالجة الحرارية (الممارسة القياسية) الليونة وتذيب الترسبات غير المرغوب فيها: تتراوح درجات حرارة المعالجة الحرارية النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عادةً في نطاق $1010–1150^\circ\text{C}$ (استشر المعيار المعني). يتم استخدام التبريد السريع (ماء أو هواء) للحفاظ على الحالة المذابة. - لا يستجيب كل من 304 و 316Ti للتبريد والتسخين من أجل تعزيز القوة كما تفعل الفولاذات الفريتية أو المارتنسيتية. يزيد العمل البارد من القوة (صلابة العمل) ولكنه يقلل من الليونة. - تتحكم المعالجة الحرارية الميكانيكية (الدرفلة الباردة، دورات المعالجة الحرارية) في حجم الحبيبات والخصائص الميكانيكية لمنتجات الصفائح والشريط.
4. الخصائص الميكانيكية
| الخاصية (المعالجة، النموذجية) | 304 | 316Ti |
|---|---|---|
| قوة الشد (UTS) | النطاق النموذجي لمنتجات المعالجة: ~480–700 ميغاباسكال* | مماثل لـ 316؛ عادةً ~480–700 ميغاباسكال* |
| قوة الخضوع (0.2% إثبات) | الحد الأدنى الشائع ≈ 190–205 ميغاباسكال* | الحد الأدنى الشائع ≈ 190–205 ميغاباسكال* |
| التمدد (A%) | ليونة عالية؛ النموذجية ≥ 40% حسب شكل المنتج | ليونة قابلة للمقارنة؛ النموذجية ≥ 40% |
| صلابة التأثير | ممتازة عند درجة حرارة الغرفة؛ تحتفظ بالمتانة عند درجات الحرارة المنخفضة | قابلة للمقارنة عند درجة حرارة الغرفة؛ متانة جيدة عند درجات الحرارة المنخفضة |
| الصلابة (المعالجة) | صلابة منخفضة، قابلية تشكيل جيدة (تقريبًا 70–95 HRB النطاقات النموذجية حسب شكل المنتج)* | مماثل لـ 304 في الحالة المعالجة* |
*تختلف القيم حسب شكل المنتج (ورقة، لوح، قضيب، معالجة باردة) والحرارة الدقيقة. استشر المعيار المحدد أو شهادات اختبار المصنع للقيم الميكانيكية المضمونة.
التفسير: - في الحالة المعالجة، تتمتع كلا الدرجتين بقوة ومتانة قابلة للمقارنة. يزيد العمل البارد من القوة لكليهما؛ يمكن أن يظهر 316Ti قوة أعلى قليلاً في بعض الظروف بسبب سبائكه ولكن الفروق متواضعة. المتانة عمومًا ممتازة لكليهما بسبب البنية المجهرية الأوستنيتية.
5. قابلية اللحام
اعتبارات قابلية اللحام: - يمكن لحام كل من 304 و 316Ti بسهولة بواسطة طرق الانصهار والمقاومة الشائعة. يحد محتوى الكربون المنخفض نسبيًا من التصلب أثناء اللحام، ولكن يمكن أن يحدث التحسس في 304 و 316 غير المستقر إذا كانت دورات اللحام الحرارية تنتج ترسيب الكربيد. - تجعل استقرار التيتانيوم في 316Ti أكثر تحملًا لمدخلات حرارة اللحام والتبريد بعد اللحام التي قد تجعل الدرجات غير المستقرة حساسة؛ غالبًا ما يتم تحديده للمكونات الملحومة المخصصة للخدمة عند درجات حرارة مرتفعة أو حيث يكون تخفيف الإجهاد بعد اللحام غير عملي.
مؤشرات قابلية اللحام المفيدة (استخدام نوعي فقط): - المعادل الكربوني (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (قابلية التشقق البارد أو الزحف): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
التفسير: تزيد كلا المؤشرين مع عناصر السبائك التي تعزز من قابلية التصلب أو الانفصال. سيظهر 316Ti Pcm مختلف قليلاً بسبب Ti و Mo؛ ومع ذلك، بالنسبة للتراكيب النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، تظل CE و Pcm منخفضة مقارنة بالفولاذات عالية الكربون وليست محدودة لقابلية اللحام في التطبيقات العادية. تعتبر الممارسات قبل وبعد اللحام (التنظيف، التحكم في مدخل الحرارة، اختيار المواد المالئة) مهمة لتجنب التآكل المحلي ولتطابق الخصائص الميكانيكية.
6. التآكل وحماية السطح
- السلوك المقاوم للصدأ: كلاهما يعتمد على أفلام أكسيد الكروم الساكنة. يوفر 316Ti مقاومة محسنة لتآكل الكلوريد مقارنةً بـ 304 بسبب محتوى Mo.
-
استخدام PREN (رقم مقاومة التآكل) يساعد في مقارنة القابلية للهجوم المحلي: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ التفسير: يشير PREN الأعلى إلى مقاومة أفضل للتآكل. سيكون لدى 316Ti، الذي يحتوي على Mo، PREN أعلى من 304؛ كما أن محتوى النيتروجين يساهم أيضًا عند وجوده.
-
التحسس: يمكن أن يكون 304 عرضة للتآكل بين الحبيبات بعد التعرض لدرجات حرارة حساسة. يقاوم 316Ti التحسس لأن Ti يشكل كربيدات ونيتريدات مستقرة بشكل تفضيلي، مما يحافظ على الكروم في المحلول الصلب عند حدود الحبيبات.
- بدائل غير مقاومة للصدأ: غير قابلة للتطبيق هنا؛ تُستخدم طرق الحماية مثل الجلفنة أو الطلاء للفولاذ الكربوني، وليس للدرجات المقاومة للصدأ.
7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل
- التشكيل والسحب العميق: غالبًا ما يُفضل 304 لسهولة التشكيل والسحب العميق بسبب معدل صلابة العمل المنخفض قليلاً والليونة الجيدة.
- قابلية التشغيل: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أصعب في التشغيل من الفولاذ الكربوني. عادةً ما يكون 316Ti (مثل 316) أقل قابلية للتشغيل من 304 بسبب محتوى السبائك الأعلى (Mo، Ni) وميوله للتصلب؛ يجب ضبط الأدوات والسرعة والتغذية.
- إنهاء السطح: كلاهما يتألق ويتفاعل بشكل جيد؛ تعتبر عملية التفجير بالخرز والتلميع الكهربائي شائعة. بالنسبة للتجمعات الملحومة، يقلل 316Ti من الحاجة إلى معالجة حرارية بعد اللحام لتخفيف التحسس مقارنةً بـ 316 أو 304 غير المستقرة، على الرغم من أن التنظيف المحلي والتفاعل لا يزال مطلوبًا لتحقيق أداء تآكل مثالي.
8. التطبيقات النموذجية
| 304 – الاستخدامات النموذجية | 316Ti – الاستخدامات النموذجية |
|---|---|
| معدات المطبخ، مكونات معالجة الطعام، زينة معمارية، أنابيب للأغراض العامة، أجهزة منزلية | مبادلات حرارية وأنابيب للخدمات ذات درجات الحرارة العالية أو الدورات الحرارية، معالجة كيميائية حيث يوجد خطر تآكل الكلوريد أو التحسس، معدات مصفاة معرضة للانحرافات الحرارية |
| زينة السيارات، صناعة المشروبات، قنوات HVAC | أوعية ملحومة وأنابيب تتعرض لدورات حرارية متكررة، مكونات تتطلب مقاومة للتآكل بين الحبيبات بعد التصنيع |
| مكونات مشكّلة باردة تتطلب قابلية تشكيل جيدة بتكلفة أقل | مكونات خاصة حيث يوفر Mo و Ti معًا التحكم في التآكل المحلي والاستقرار الحراري |
مبررات الاختيار: - اختر 304 للاستخدامات العامة حيث تكون التكلفة، وقابلية التشكيل، ومقاومة التآكل المقبولة في البيئات غير الكلوريدية هي المحركات الأساسية. - اختر 316Ti عندما تتضمن الخدمة التعرض للكلوريد، أو درجات الحرارة المرتفعة، أو دورات اللحام/الحرارة التي قد تجعل السبائك غير المستقرة حساسة؛ التكلفة الإضافية مبررة بمقاومة التآكل المحلي المحسنة والاستقرار الحراري.
9. التكلفة والتوافر
- التكلفة النسبية: 316Ti عمومًا أكثر تكلفة من 304 بسبب محتوى النيكل والموليبدينوم الأعلى، وإضافة التيتانيوم. تختلف الأسعار مع أسواق المعادن الأساسية (Ni، Mo) والشكل (قضيب، لوح، أنبوب).
- التوافر: 304 متوفر على نطاق واسع في العديد من أشكال المنتجات وغالبًا ما يكون الأكثر توفرًا من الفولاذ المقاوم للصدأ. 316Ti متوفر بشكل شائع ولكنه أقل انتشارًا من 316/304 القياسي؛ يمكن أن تكون أوقات التسليم لمنتجات 316Ti المعتمدة من المصنع المتخصصة أطول لبعض الأشكال (مثل القطع الكبيرة المصنوعة أو المسامير الخاصة).
10. الملخص والتوصية
| السمة | 304 | 316Ti |
|---|---|---|
| قابلية اللحام | جيدة جدًا؛ قد تتطلب الحذر لتجنب التحسس في بعض الظروف | جيدة جدًا؛ مقاومة محسنة للتحسس للهياكل الملحومة |
| القوة–المتانة | ليونة ومتانة ممتازة؛ قوة خضوع قابلة للمقارنة | قوة ومتانة قابلة للمقارنة؛ استقرار أفضل قليلاً عند درجات الحرارة العالية |
| التكلفة | أقل | أعلى (بسبب Mo، Ni، Ti) |
اختر 304 إذا: - كانت تطبيقاتك عامة بدون تعرض كبير للكلوريد أو دورات حرارية مطولة تسبب التحسس. - كانت قابلية التشكيل، والتوافر، وتكلفة المواد المنخفضة هي القضايا الأساسية. - كانت درجة أوستنيتية غير مستقرة مقبولة ويمكن استخدام إجراءات اللحام/ما بعد اللحام القياسية.
اختر 316Ti إذا: - كانت الخدمة تشمل بيئات الكلوريد، أو وسائل عدوانية، أو درجات حرارة مرتفعة حيث يكون التآكل المحلي أو التحسس مصدر قلق. - كانت المكون سيتعرض للحام أو دورات حرارية وتريد مقاومة محسنة للهجوم بين الحبيبات دون معالجة حرارية مكثفة بعد اللحام. - كانت المتانة وأداء التآكل يبرران تكلفة المواد الأعلى وصعوبة التشغيل قليلاً.
ملاحظة نهائية: تعتمد الأداء الدقيق والملاءمة على ظروف الخدمة المحددة، وهندسة المكون، وشكل المنتج، والمعايير الصناعية المعمول بها. تحقق دائمًا من التركيب والضمانات الميكانيكية مع شهادة اختبار المصنع واستشر متخصصي التآكل للبيئات العدوانية أو غير العادية.
1 تعليق
Hoje em dia, o Stake Casino se consolidou como uma das escolhas populares para apostadores do Brasil. Para entrar no site com seguranca, basta usar o acesso oficial disponivel aqui — [url=https://stakefastpayoutsau.net/br/]Slots novos e jackpots milionarios com promocoes diarias[/url]
. Com uma enorme variedade de opcoes, interface amigavel e suporte local, o Stake conquista muitos jogadores.
“Jogue mais de 3000 jogos sem complicacoes!”
Registro no Stake Brasil | Crie sua Conta Instantaneo
A criacao de conta no Stake e simples. Jogadores brasileiros podem acessar os jogos em pouco tempo. Basta acessar o site oficial usando a pagina indicada, apertar “Inscrever-se”, inserir as informacoes e ativar a conta. Depois disso, realize um deposito e comece a jogar.
“Crie sua conta rapidamente e receba sua recompensa!”
Bonus no Stake para o Brasil | Ofertas Exclusivas
Os bonus para novos usuarios sao um dos principais diferenciais. Novos usuarios podem ganhar um extra antes de fazer a primeira aposta. Entre as vantagens estao ofertas de entrada, free spins e o programa de fidelidade.
“Receba 100% de bonus para aumentar suas chances!”