الفولاذ المقاوم للصدأ 202: الخصائص والتطبيقات الرئيسية
شارك
Table Of Content
Table Of Content
تصنف ستانلس ستيل 202 كنوع من الستيل الأوستنيتي، المعروف بشكل أساسي بمقاومته الممتازة للتآكل وخصائصه الميكانيكية الجيدة. يتميز بمحتوى عالٍ من الكروم، يتراوح عادةً بين 17-20%، ومحتوى من النيكل حوالي 4-6%. تعزز إضافة هذه العناصر السبيكية بشكل كبير مقاومته للأكسدة والتآكل، بينما تحسن أيضًا قابليته للتشكيل واللحام.
نظرة شاملة
تستخدم ستانلس ستيل 202 في التطبيقات التي تتطلب مزيجاً من القوة، مقاومة التآكل، والجاذبية الجمالية. يتيح تكوينه الفريد الحفاظ على السلامة الهيكلية في بيئات متعددة، مما يجعله خياراً شائعاً في تصنيع معدات المطابخ، التطبيقات المعمارية، ومكونات السيارات.
المزايا والقيود
| المزايا | القيود |
|---|---|
| مقاومة ممتازة للتآكل | مقاومة أقل للتآكل مقارنة بستيل 304 |
| قابلية جيدة للتشكيل واللحام | عرضة لتصدع التآكل الناتج عن الضغط في بيئات الكلوريدات |
| بديل اقتصادي لستيل 304 | قوة محدودة عند درجات الحرارة العالية مقارنةً بباقي الدرجات |
| جاذبية جمالية بلمسة نهائية لامعة | غير مناسب للتطبيقات الكريوجينية |
تاريخياً، أصبحت ستانلس ستيل 202 شائعة كبديل اقتصادي لستيل 304، خاصة في المناطق التي تتقلب فيها أسعار النيكل. مركزها السوقي قوي، خاصة في الأسواق الآسيوية، حيث تستخدم عادةً في إنتاج السلع الاستهلاكية والعناصر المعمارية.
أسماء بديلة، معايير، وما يعادلها
| المنظمة القياسية | التصنيف/الدرجة | البلد/المنطقة الأصلية | الملاحظات/التعليقات |
|---|---|---|---|
| UNS | S20200 | الولايات المتحدة الأمريكية | الأقرب إلى AISI 304 مع اختلافات طفيفة في التركيب |
| AISI/SAE | 202 | الولايات المتحدة الأمريكية | محتوى النيكل أقل من 304، مما يجعله أكثر كفاءة من حيث التكلفة |
| ASTM | A240 | الولايات المتحدة الأمريكية | مواصفات قياسية لصفائح الفولاذ المقاوم للصدأ |
| EN | 1.4373 | أوروبا | خصائص مشابهة لـ AISI 202 |
| JIS | SUS202 | اليابان | قابل للمقارنة مع AISI 202 مع اختلافات طفيفة في التركيب |
تتمثل الاختلافات بين 202 وما يعادلها، مثل 304، بشكل رئيسي في محتوى النيكل ومقاومة التآكل الناتجة. بينما 202 أكثر اقتصادية، قد لا يعمل بشكل جيد في البيئات شديدة التآكل.
الخصائص الرئيسية
التركيب الكيميائي
| العنصر (الرمز) | نطاق النسبة المئوية (%) |
|---|---|
| كروم (Cr) | 17.0 - 20.0 |
| نيكل (Ni) | 4.0 - 6.0 |
| منغنيز (Mn) | 7.0 - 9.0 |
| كربون (C) | ≤ 0.15 |
| سيليكون (Si) | ≤ 1.0 |
| فوسفور (P) | ≤ 0.045 |
| كبريت (S) | ≤ 0.03 |
الدور الأساسي للكروم هو تعزيز مقاومة التآكل، بينما يحسن النيكل المتانة والمرونة. يساهم المنغنيز في القوة ويساعد في استقرار الهيكل الأوستنيتي.
الخصائص الميكانيكية
| الخاصية | الحالة/الحرارة | القيمة/النطاق النموذجي (Metric - SI Units) | القيمة/النطاق النموذجي (Imperial Units) | المعيار المرجعي لطريقة الاختبار |
|---|---|---|---|---|
| قوة الشد | مقساة | 520 - 750 ميغاباسكال | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| قوة العائد (0.2% انحراف) | مقساة | 210 - 310 ميغاباسكال | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| التمدد | مقساة | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| الصلابة (روكويل B) | مقساة | 80 - 90 HRB | 80 - 90 HRB | ASTM E18 |
| قوة الصدمة (تشربي، -20 درجة مئوية) | مقساة | 40 - 60 جول | 30 - 44 قدم-رطل | ASTM E23 |
تجعل الخصائص الميكانيكية لستانلس ستيل 202 مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة معتدلة ومرونة جيدة. تتيح قوة الشد وقوة العائد تحمله للأحمال الميكانيكية المتنوعة، بينما تشير نسبة التمدد إلى قابلية جيدة للتشكيل.
الخصائص الفيزيائية
| الخاصية | الحالة/الحرارة | القيمة (Metric - SI Units) | القيمة (Imperial Units) |
|---|---|---|---|
| الكثافة | درجة حرارة الغرفة | 7.93 جم/سم³ | 0.286 رطل/إنش³ |
| نقطة الانصهار | - | 1400 - 1450 درجة مئوية | 2552 - 2642 درجة فهرنهايت |
| التوصيل الحراري | درجة حرارة الغرفة | 16.2 واط/م·ك | 112 وحدة حرارية بريطانية·إنش/(ساعة·قدم²·درجة فهرنهايت) |
| السعة الحرارية النوعية | درجة حرارة الغرفة | 500 جول/كغ·ك | 0.12 وحدة حرارية بريطانية/رطل·درجة فهرنهايت |
| المقاومة الكهربائية | درجة حرارة الغرفة | 0.72 ميكروأوم·م | 0.000012 أوم·إنش |
تشير الكثافة ونقطة الانصهار لستانلس ستيل 202 إلى ملاءمته للتطبيقات عند درجات حرارة عالية، بينما تجعل موصلية الحرارة والسعة الحرارية النوعية فعاله في إدارة الحرارة في تطبيقات الهندسة المختلفة.
مقاومة التآكل
| عامل التآكل | التركيز (%) | درجة الحرارة (°م/°ف) | تقييم المقاومة | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| الكلوريدات | 0 - 3 | 20 - 60 (68 - 140) | جيدة | عرضة لتآكل الحفر |
| حمض الكبريتيك | 0 - 10 | 20 - 40 (68 - 104) | ضعيفة | غير موصى بها |
| حمض الخليك | 0 - 5 | 20 - 60 (68 - 140) | جيدة | مقاومة معتدلة |
| الغلاف الجوي | - | - | ممتازة | مقاومة جيدة |
تظهر ستانلس ستيل 202 مقاومة جيدة لتآكل الغلاف الجوي والأحماض العضوية الخفيفة، لكنها عرضة للحفر في بيئات الكلوريدات. مقارنةً بستيل 304، الذي يوفر مقاومة متفوقة للكلوريدات، قد لا تكون 202 الخيار الأفضل للتطبيقات البحرية أو البيئات ذات التعرض العالي للكلوريدات.
مقاومة الحرارة
| الخاصية/الحد | درجة الحرارة (°م) | درجة الحرارة (°ف) | الملاحظات |
|---|---|---|---|
| أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة | 800 | 1472 | مناسب للاستخدام المتقطع |
| أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة | 870 | 1598 | مقاومة أكسدة محدودة |
| درجة حرارة التآكل | 900 | 1652 | خطر التآكل عند درجات حرارة عالية |
عند درجات الحرارة المرتفعة، تحافظ ستانلس ستيل 202 على قوتها ولكنها قد تتعرض للأكسدة. لا يُوصى بها للخدمة المستمرة فوق 800 درجة مئوية بسبب احتمال التآكل وفقدان الخصائص الميكانيكية.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
| عملية اللحام | المعدن الإضافي الموصى به (تصنيف AWS) | غاز/فلوكس الحماية النموذجي | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| TIG | ER202 | أرجون | نتائج جيدة مع التقنية الصحيحة |
| MIG | ER202 | خليط أرجون/CO2 | قد يتطلب تسخين مسبق |
| العمود | E202 | - | ليس شائع الاستخدام |
تُعتبر ستانلس ستيل 202 قابلة للحام بشكل عام باستخدام التقنيات القياسية. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى تسخين مسبق لتجنب التشقق، خاصةً في الأقسام الأكثر سمكاً. يمكن أن يعزز معالجة ما بعد اللحام خصائص اللحام.
قابلية التشغيل
| معلمة التشغيل | ستانلس ستيل 202 | الفولاذ القياسي (AISI 1212) | ملاحظات/نصائح |
|---|---|---|---|
| مؤشر قابلية التشغيل النسبي | 60 | 100 | قابلية تشغيل معتدلة |
| سرعة القطع النموذجية (التدوير) | 30 - 40 م/دقيقة | 60 - 80 م/دقيقة | استخدم أدوات كربيد |
يمكن أن يكون تشغيل ستانلس ستيل 202 تحدياً بسبب خصائص تصلب العمل. السرعات والأدوات الأمثل ضرورية لتحقيق التشطيبات السطحية المطلوبة والتسامحات البعدية.
قابلية التشكيل
تظهر ستانلس ستيل 202 قابلية جيدة للتشكيل، مما يجعلها مناسبة لعمليات التشكيل الباردة والساخنة. يمكن ثنيها وتشكيلها بسهولة، ولكن يجب أخذ الحذر لتجنب تصلب العمل المفرط، مما قد يؤدي إلى التشقق.
المعالجة الحرارية
| عملية المعالجة | نطاق درجة الحرارة (°م/°ف) | الوقت النموذجي للنقع | طريقة التبريد | الغرض الرئيسي / النتيجة المتوقعة |
|---|---|---|---|---|
| التعادل | 1050 - 1150 / 1922 - 2102 | 1 - 2 ساعة | هواء أو ماء | تخفيف الضغوط، تحسين المرونة |
| معالجة المحلول | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 30 دقيقة | تبريد سريع | استقرار الهيكل الأوستنيتي |
يمكن أن تحسن عمليات المعالجة الحرارية مثل التعادل بشكل كبير من مرونة ومتانة ستانلس ستيل 202. تعزز التحولات المعدنية خلال هذه المعالجات أدائها في مجموعة متنوعة من التطبيقات.
التطبيقات والأنواع النهائية النموذجية
| الصناعة/القطاع | مثال على التطبيق المحدد | الخصائص الأساسية المستخدمة في هذا التطبيق | سبب الاختيار (باختصار) |
|---|---|---|---|
| معالجة المواد الغذائية | معدات المطابخ | مقاومة التآكل، قابلية التشكيل | النظافة والمتانة |
| الهندسة المعمارية | الألواح الزخرفية | الجاذبية الجمالية، مقاومة التآكل | الجاذبية المرئية وطول الأمد |
| السيارات | أنظمة العادم | مقاومة درجات الحرارة العالية، القوة | الأداء والمتانة |
| البناء | درابزينات وحواجز | القوة، الجاذبية الجمالية | السلامة ومرونة التصميم |
تشمل التطبيقات الأخرى:
-
- الأجهزة الطبية
-
- معدات معالجة المواد الكيميائية
-
- السلع الاستهلاكية (مثل أدوات المائدة، وأواني الطبخ)
يتم اختيار ستانلس ستيل 202 لهذه التطبيقات بشكل أساسي بسبب توازن التكلفة، الخصائص الميكانيكية، ومقاومة التآكل.
اعتبارات مهمة ومعايير الاختيار ورؤى إضافية
| الميزة/الخاصية | ستانلس ستيل 202 | الدرجة البديلة 1 (304) | الدرجة البديلة 2 (316) | ملاحظة بخصوص المزايا/العيوب أو المقايضة |
|---|---|---|---|---|
| الخاصية الميكانيكية الرئيسية | قوة معتدلة | قوة عالية | قوة عالية | 304 و316 تتفوقان في القوة |
| المظهر الأساسي من حيث مقاومة التآكل | جيدة في الكلوريدات | ممتازة | ممتازة | 304 و316 أفضل للاستخدام البحري |
| قابلية اللحام | جيدة | ممتازة | جيدة | 304 تتمتع بقابلية لحام أفضل بشكل عام |
| قابلية التشغيل | معتدلة | جيدة | معتدلة | 304 أسهل في التشغيل |
| قابلية التشكيل | جيدة | ممتازة | جيدة | 202 مناسبة لمجموعة متنوعة من الأشكال |
| التكلفة التقديرية النسبية | أقل | أعلى | أعلى | اقتصادي للاستخدامات غير الحرجة |
| التوافر النموذجي | شائع | شائع جداً | شائع | 304 متاح على نطاق واسع |
عند اختيار ستانلس ستيل 202، تعتبر اعتبارات مثل التكلفة، التوافر، ومتطلبات التطبيق المحددة ضرورية. بينما يوفر توازناً جيداً من الخصائص، قد تكون البدائل مثل 304 و316 أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة تآكل أو قوة أعلى.
بإيجاز، تُستخدم ستانلس ستيل 202 كمواد متعددة الاستخدامات وفعالة من حيث التكلفة لمجموعة متنوعة من التطبيقات، خاصة حيث تكون مقاومة التآكل المعتدلة وخصائص ميكانيكية جيدة ضرورية. تجعل خصائصها الفريدة خياراً قيماً في العديد من الصناعات، على الرغم من أنه من الضروري مراعاة قيودها لتحقيق الأداء الأمثل.