13-8 PH موصل فولاذ مقاوم للصدأ: الخصائص والتطبيقات الرئيسية
شارك
Table Of Content
Table Of Content
الإصدارة 13-8 PH Mo من الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتغيرات القوية هي فولاذ مقاوم للصدأ عالي القوة بدقة التصلب، وتصنف على أنها فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي. يتم سبكه بشكل أساسي مع الكروم والنيكل والموليبدينوم، والتي تساهم في خصائصه الميكانيكية الممتازة ومقاومته للتآكل. يتميز هذا النوع من الفولاذ بقدرته على تحقيق مستويات عالية من القوة من خلال المعالجة الحرارية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا.
نظرة شاملة
يعرف الفولاذ المقاوم للصدأ 13-8 PH Mo بمزيجه الفريد من القوة العالية والصلابة ومقاومة التآكل. تشمل عناصر السبائك الرئيسية الكروم (12-14٪)، والنيكل (8-10٪)، والموليبدينوم (2-3٪)، التي تعزز خصائصه الميكانيكية ومقاومته لمجموعة متنوعة من البيئات التآكلية. يمكن التلاعب بميكروستركتوره من خلال عمليات المعالجة الحرارية، مما يسمح له بتحقيق توازن بين القوة والمرونة.
الخصائص الرئيسية:
- قوة عالية: تحقق قوة إحداث تصل إلى 1,200 ميغاباسكال (174,000 رطل لكل بوصة مربعة) في حالة المعالجة الحرارية.
- مقاومة التآكل: تقدم مقاومة جيدة للتآكل الجوي ومجموعة متنوعة من المواد الكيميائية.
- صلابة: تحافظ على صلابتها في درجات الحرارة دون الصفر، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات تحت الصفر.
المزايا:
- خصائص ميكانيكية ممتازة، بما في ذلك قوة يلتزم عالية وحدود الشد.
- قابلية جيدة للحام والتشكيل مقارنةً بالفولاذات عالية القوة الأخرى.
- مقاومة لكسر التآكل الناتج عن الإجهاد (SCC) في بيئات معينة.
القيود:
- مقاومة محدودة للتآكل الناتج عن النقر في بيئات الكلور مقارنة بالفولاذات المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
- تتطلب معالجة حرارية دقيقة لتحقيق الخصائص المطلوبة، مما قد يعقد التصنيع.
تاريخيًا، تم استخدام 13-8 PH Mo في مجالات الطيران والجيش والتطبيقات عالية الأداء بسبب نسبة القوة إلى الوزن الممتازة ومقاومته للبيئات القاسية. موقعه في السوق قوي، وخاصة في القطاعات التي تتطلب مواد عالية الأداء.
أسماء بديلة ومعايير ومعادلات
| منظمة المعايير | التصنيف / الدرجة | دولة / منطقة المنشأ | ملاحظات / ملاحظات |
|---|---|---|---|
| UNS | S13800 | الولايات المتحدة الأمريكية | أقرب مكافئ لـ AISI 630 |
| AISI/SAE | 13-8 PH | الولايات المتحدة الأمريكية | درجة صلابة هطول الأمطار |
| ASTM | A564 | الولايات المتحدة الأمريكية | مواصفات معيارية للفولاذ المقاوم للصدأ الخاضع للتصلب |
| EN | 1.4548 | أوروبا | خصائص مماثلة ولكن قد تختلف في التركيب |
| JIS | SUS 630 | اليابان | درجة مكافئة مع اختلافات تركيبية طفيفة |
يمكن أن تؤثر الاختلافات بين هذه الدرجات المكافئة على الأداء في تطبيقات معينة. على سبيل المثال، بينما UNS S13800 وAISI 630 متشابهان، يمكن أن تؤدي عمليات المعالجة الحرارية المحددة والهياكل المجهرية الناتجة إلى تباينات في الصلابة ومقاومة التآكل.
الخصائص الرئيسية
تركيب كيميائي
| العنصر (الرمز والاسم) | نسبة التركيب (%) |
|---|---|
| Cr (الكروم) | 12.0 - 14.0 |
| Ni (النيكل) | 8.0 - 10.0 |
| Mo (الموليبدينوم) | 2.0 - 3.0 |
| C (الكربون) | ≤ 0.07 |
| Mn (المنغنيز) | ≤ 1.0 |
| Si (السيليكون) | ≤ 1.0 |
| P (الفوسفور) | ≤ 0.04 |
| S (الكبريت) | ≤ 0.03 |
تتمثل الدور الرئيسي للكروم في تعزيز مقاومة التآكل والصلابة، بينما يساهم النيكل في الصلابة والمرونة. يحسن الموليبدينوم من مقاومة التآكل الناتج عن النقر والشقوق، خاصة في بيئات الكلور. يلعب الكربون، على الرغم من وجوده بكميات قليلة، دورًا حاسمًا في عملية صلابة الهطول.
الخصائص الميكانيكية
| الخاصية | الحالة / النسيج | درجة حرارة الاختبار | القيمة النموذجية / النطاق (متري) | القيمة النموذجية / النطاق (إمبراطوري) | معيار مرجعي لطريقة الاختبار |
|---|---|---|---|---|---|
| قوة الشد | مبرد وملدن | درجة حرارة الغرفة | 1,200 - 1,300 ميغاباسكال | 174 - 188 رطل لكل بوصة مربعة | ASTM E8 |
| قوة الإلتزام (0.2% انزلاق) | مبرد وملدن | درجة حرارة الغرفة | 1,100 - 1,200 ميغاباسكال | 160 - 174 رطل لكل بوصة مربعة | ASTM E8 |
| امتداد | مبرد وملدن | درجة حرارة الغرفة | 6 - 10% | 6 - 10% | ASTM E8 |
| الصلابة (روكويل C) | مبرد وملدن | درجة حرارة الغرفة | 38 - 42 HRC | 38 - 42 HRC | ASTM E18 |
| قوة التأثير | مبرد وملدن | -196 درجة مئوية | 50 - 70 جول | 37 - 52 قدم-رطل | ASTM E23 |
تجعل مجموعة القوة العالية من 13-8 PH Mo الفولاذ المقاوم للصدأ مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب سلامة هيكلية تحت أحمال ثقيلة. تسمح صلابته في درجات الحرارة المنخفضة باستخدامه في البيئات الفرغية، بينما تضمن صلابته مقاومة التآكل.
الخصائص الفيزيائية
| الخاصية | الحالة / درجة الحرارة | القيمة (متري) | القيمة (إمبراطوري) |
|---|---|---|---|
| الكثافة | - | 7.85 جرام/سنتيمتر³ | 0.284 رطل/بوصة³ |
| درجة انصهار الفولاذ | - | 1,400 - 1,500 درجة مئوية | 2,552 - 2,732 درجة فهرنهايت |
| الموصلية الحرارية | 20 درجة مئوية | 16 واط/م·ك | 92 وحدة حرارية بريطانية·إنش/ساعة·قدم²·درجة فهرنهايت |
| سعة الحرارة النوعية | 20 درجة مئوية | 500 جول/كيلوجرام·ك | 0.12 وحدة حرارية بريطانية/رطل·درجة فهرنهايت |
| المقاومة الكهربائية | 20 درجة مئوية | 0.72 ميكروأوم·م | 0.0000013 أوم·إنش |
| معامل التمدد الحراري | 20 - 100 درجة مئوية | 15.5 × 10⁻⁶ /°C | 8.6 × 10⁻⁶ /°F |
تجعل كثافة 13-8 PH Mo الفولاذ مناسبًا للتطبيقات التي تهم الوزن، مثل مكونات الطيران. كما أن موصليته الحرارية معتدلة، مما يفيد في التطبيقات حيث مطلوب تبديد الحرارة. تشير سعة الحرارة النوعية إلى أنه يمكن أن يمتص كمية كبيرة من الحرارة دون زيادة كبيرة في درجة الحرارة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.
مقاومة التآكل
| عامل التآكل | التركيز (%) | درجة الحرارة (°م) | تصنيف المقاومة | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| الكلوريدات | 3-5 | 20-60 | عادل | عرضة للنقر |
| حمض الكبريتيك | 10-20 | 20-50 | جيد | مقاوم عند تركيزات معتدلة |
| حمض النيتريك | 20-40 | 20-60 | ممتاز | مقاوم للغاية |
| مياه البحر | - | 20-30 | جيد | خطر التآكل المحلي |
تظهر فولاذ 13-8 PH Mo المقاوم للصدأ مقاومة جيدة للتآكل في بيئات مختلفة، لا سيما في حمض النيتريك وتركيزات حمض الكبريتيك المعتدلة. ومع ذلك، فإنه عرضة للتآكل الناتج عن النقر في بيئات الكلور، وهو ما قد يكون مصدر قلق في التطبيقات البحرية. مقارنة بالفولاذات المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 304 أو 316، قد لا يكون 13-8 PH Mo بأداء جيد في البيئات شديدة التآكل ولكن يوفر قوة تفوق.
مقاومة الحرارة
| الخاصية / الحد | درجة الحرارة (°م) | درجة الحرارة (°ف) | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الخدمة المستمرة القصوى | 400 | 752 | مناسب للتطبيقات عالية الحرارة |
| درجة حرارة الخدمة المتقطعة القصوى | 600 | 1,112 | يمكن أن يتحمل التعرض القصير الأمد |
| درجة حرارة التلاشي | 700 | 1,292 | يبدأ في الأكسدة عند هذه الدرجة |
| اعتبارات قوة الزحف | 400 | 752 | تبدأ مقاومة الزحف في الانخفاض |
عند درجات الحرارة المرتفعة، يحافظ فولاذ 13-8 PH Mo المقاوم للصدأ على قوته وصلابته، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتضمن الحرارة. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي التعرض المطول لدرجات حرارة تتجاوز 400 درجة مئوية إلى الأكسدة والتلاشي، مما قد يؤثر على الأداء.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
| عملية اللحام | معدن الحشو الموصى به (تصنيف AWS) | غاز/فلكس الحقول النموذجي | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| TIG | ER630 | الأرجون | جيد للأقسام الرقيقة |
| MIG | ER630 | الأرجون + CO2 | مناسب للأقسام الأكثر سمكًا |
| SMAW | E630 | - | يحتاج إلى تسخين مسبق |
يعتبر فولاذ 13-8 PH Mo المقاوم للصدأ عادة قابل للحام، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب التشقق. يُفضل التسخين المسبق قبل اللحام لتقليل الإجهادات الحرارية. يمكن أن تحسن معالجة الحرارة بعد اللحام الخصائص الميكانيكية للحام.
قابلية التصنيع
| معلمة التصنيع | 13-8 PH Mo | AISI 1212 | ملاحظات / نصائح |
|---|---|---|---|
| مؤشر قابلية التصنيع النسبي | 50% | 100% | قابلية تصنيع معتدلة |
| سرعة القطع النموذجية (تدوير) | 30-50 م/دقيقة | 80-100 م/دقيقة | استخدم أدوات كربيد لتحقيق أفضل النتائج |
تعتبر قابلية تصنيع 13-8 PH Mo معتدلة مقارنة بالفولاذات سهلة التصنيع. من المستحسن استخدام أدوات الصلب عالية السرعة أو كربيد والحفاظ على سرعة القطع المناسبة لتحقيق نتائج مثلى.
قابلية التشكيل
يمكن تشكيل فولاذ 13-8 PH Mo المقاوم للصدأ باستخدام تقنيات قياسية، ولكنه يظهر خصائص تقوية العمل. يكون التشكيل البارد ممكنًا، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب الضغط المفرط الذي يمكن أن يؤدي إلى التشقق. كما أن التشكيل الساخن ممكن، خاصة للأشكال المعقدة.
معالجة حرارية
| عملية المعالجة | نطاق درجة الحرارة (°م/°ف) | مدة النقع النموذجية | طريقة التبريد | الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة |
|---|---|---|---|---|
| تلدين المحلول | 1,000 - 1,050 / 1,832 - 1,922 | 1-2 ساعة | هواء أو ماء | ذوبان الرواسب، تحسين المرونة |
| التقدم | 480 - 620 / 896 - 1,148 | 4-8 ساعات | هواء | زيادة القوة من خلال صلابة الهطول |
تعتبر المعالجة الحرارية ضرورية لتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة في فولاذ 13-8 PH Mo المقاوم للصدأ. تذيب عملية تلدين المحلول الرواسب، بينما تعزز التقدم القوة من خلال تشكيل الرواسب الدقيقة.
التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية
| الصناعة / القطاع | مثال على التطبيق المحدد | الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق | سبب الاختيار |
|---|---|---|---|
| الطيران | مكونات الطائرات | قوة عالية، وصلابة، ومقاومة للتآكل | خفيفة الوزن وقوية |
| عسكري | أنظمة الأسلحة | قوة عالية ومقاومة للبيئات القاسية | موثوقية تحت الضغط |
| النفط والغاز | مكونات الصمام | مقاومة للتآكل وقوة عالية | أداء في البيئات العدوانية |
| طبي | أدوات جراحية | توافق حيوي ومقاومة للتآكل | الأمان والمتانة |
تتضمن التطبيقات الأخرى:
- مكونات السيارات
- الأجهزة البحرية
- المسامير عالية الأداء
الاختيار لفولاذ 13-8 PH Mo في هذه التطبيقات يرجع أساسًا إلى خصائصه الميكانيكية الممتازة ومقاومته للتآكل، والتي تعتبر حرجة في البيئات الصعبة.
اعتبارات هامة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية
| الميزة / الخاصية | 13-8 PH Mo | AISI 316 | AISI 4140 | ملاحظة مختصرة عن المزايا / العيوب أو المقايضة |
|---|---|---|---|---|
| الخاصية الميكانيكية الرئيسية | قوة عالية | مقاومة جيدة للتآكل | صلابة عالية | يتفوق 13-8 PH Mo في القوة ولكن قد يفتقر إلى مقاومة التآكل |
| الجانب الرئيسي لمقاومة التآكل | عادل في الكلورايد | ممتاز في الكلورايد | معتدل | يكون 13-8 PH Mo أقل مقاومة للتآكل الناتج عن النقر |
| قابلية اللحام | جيدة | ممتازة | معتدلة | يتطلب 13-8 PH Mo معالجة دقيقة |
| قابلية التصنيع | معتدلة | جيدة | عادلة | أكثر تحديًا في التصنيع |
| قابلية التشكيل | معتدلة | جيدة | جيدة | يتصلب 13-8 PH Mo بسرعة |
| التكلفة النسبية التقريبية | معتدلة | مرتفعة | منخفضة | تختلف التكاليف حسب الطلب السوقي |
| التوافر النموذجي | معتدل | مرتفع | مرتفع | يمكن أن يكون 13-8 PH Mo أقل شيوعًا |
عند اختيار فولاذ 13-8 PH Mo المقاوم للصدأ، تشمل الاعتبارات متطلبات الميكانيكا والمقاومات للتآكل الخاصة بالتطبيق، فضلاً عن التكلفة والتوافر. على الرغم من أنه يقدم قوة فائقة، قد يحد تعرضه لبعض البيئات التآكلية من استخدامه في تطبيقات معينة. بالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية تصنيعه وتشكيله المتوسطة تتطلب توخي الحذر أثناء التصنيع.
باختصار، فولاذ 13-8 PH Mo المقاوم للصدأ هو مادة متعددة الاستخدامات تجمع بين القوة العالية ومقاومة التآكل الجيدة، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا. تتميز خصائصه الفريدة وسمات أدائه بأنه خيار قيم في الصناعات التي تتطلب موثوقية ومتانة عالية.