الفولاذ المقاوم للصدأ 306: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

الفولاذ المقاوم للصدأ 306 مصنف كفولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي، ويشتهر بشكل أساسي بمقاومته الممتازة للتآكل وخصائصه الميكانيكية الجيدة. إنه نوع منخفض الكربون من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، حيث يحتوي تركيبه على كميات كبيرة من الكروم (Cr) والنيكل (Ni)، بالإضافة إلى نسبة صغيرة من الموليبدينوم (Mo). تعمل هذه العناصر السبائكية على تحسين مقاومته للأكسدة وتحسين متانته العامة.

نظرة شاملة

يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 306 بتقدير خاص في البيئات التي تكون فيها مقاومة التآكل أمرًا حاسمًا. تحتوي السبيكة عادة على حوالي 18% من الكروم و8% من النيكل، مما يسهم في هيكلها الأوستنيتي، مما يسمح لها بالحفاظ على القوة والمتانة عند درجات حرارة مرتفعة. يقلل محتوى الكربون المنخفض من خطر ترسب الكربيد أثناء اللحام، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب اللحام والتصنيع.

الخصائص الرئيسية:
- مقاومة التآكل: مقاومة ممتازة لمجموعة واسعة من البيئات التآكلية، بما في ذلك المحاليل الحمضية والقلوية.
- القابلية للتشكيل: قابلية جيدة للتشكيل واللحام، مما يجعلها مناسبة لمختلف عمليات التصنيع.
- مقاومة درجات الحرارة: تحتفظ بالقوة والمتانة عند درجات الحرارة المرتفعة.

المزايا:
- مقاومة عالية للتآكل والصدأ.
- خصائص ميكانيكية جيدة، بما في ذلك قوة الشد والليونة.
- غير مغناطيسي في الحالة المنغاة.

القيود:
- قوة أقل مقارنةً ببعض درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى، مثل 316.
- غير مناسبة للتطبيقات عالية الحرارة فوق 870°C (1600°F) بسبب خطر الأكسدة المحتمل.

في السوق، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 306 بشكل شائع في معالجة المواد الغذائية، ومعالجة المواد الكيميائية، والتطبيقات المعمارية بسبب جاذبيته الجمالية ودوام استخدامه. تنبع أهميته التاريخية من تطويره كبديل أكثر مقاومة للتآكل درجات الفولاذ المقاوم للصدأ السابقة.

أسماء بديلة، معايير، ومرادفات

المنظمة القياسية	التصنيف/الدرجة	البلد/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
UNS	S30600	الولايات المتحدة الأمريكية	الأقرب إلى AISI 304 مع اختلافات تركيبة طفيفة.
AISI/SAE	306	الولايات المتحدة الأمريكية	نوع منخفض الكربون من 304، مما يعزز قابليته للحام.
ASTM	A240	الولايات المتحدة الأمريكية	المواصفة القياسية للصفائح والأوراق والشريط من الفولاذ المقاوم للصدأ الكرومي والكروم-نيكل.
EN	1.4301	أوروبا	معادل لـ 304، مع خصائص مماثلة.
JIS	SUS 306	اليابان	مشابه لـ AISI 306، مع اختلافات طفيفة في التركيبة.

تتواجد الاختلافات بين 306 ونظائرها، مثل 304 و316، غالبًا في محتوى الكربون ووجود الموليبدينوم في 316، مما يعزز مقاومة التآكل في البيئات الغنية بالكلوريد. يمكن أن يؤثر ذلك على اختيار الفولاذ لتطبيقات معينة، لا سيما في البيئات البحرية أو معالجة المواد الكيميائية.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

عنصر (الرمز والاسم)	نسبة التركيز (%)
Cr (الكروم)	18.0 - 20.0
Ni (النيكل)	8.0 - 10.0
Mo (الموليبدينوم)	0.0 - 0.5
C (الكربون)	0.0 - 0.03
Mn (المنغنيز)	2.0 - 2.5
Si (السيليكون)	0.0 - 1.0
P (الفوسفور)	0.0 - 0.045
S (الكبريت)	0.0 - 0.03

تلعب العناصر السبائكية الرئيسية في الفولاذ المقاوم للصدأ 306 أدوارًا حيوية:
- الكروم: يوفر مقاومة للتآكل ويعزز الصلابة.
- النيكل: يحسن من الليونة والمرونة، مما يساهم في هيكل الفولاذ الأوستنيتي.
- الموليبدينوم: على الرغم من وجوده بكميات أقل، إلا أنه يمكن أن يعزز مقاومته للتآكل في بعض البيئات.

الخصائص الميكانيكية

خاصية	الحالة/الصنف	درجة حرارة الاختبار	القيمة النموذجية/النطاق (مترية)	القيمة النموذجية/النطاق (إمبراطورية)	المعايير المرجعية لطريقة الاختبار
قوة الشد	منغية	درجة حرارة الغرفة	520 - 750 ميجا باسكال	75 - 109 كيلو باسكال	ASTM E8
قوة العائد (0.2% إزاحة)	منغية	درجة حرارة الغرفة	205 - 310 ميجا باسكال	30 - 45 كيلو باسكال	ASTM E8
الإطالة	منغية	درجة حرارة الغرفة	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
الصلابة (روكويل ب)	منغية	درجة حرارة الغرفة	70 - 90 HB	70 - 90 HB	ASTM E18
قوة الصدمة	تشربي V-notched	-20°م	40 - 60 J	30 - 45 قدم-باوند	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ 306 مناسبا للتطبيقات التي تتطلب قوة جيدة ومرونة. تشير قوة الشد وقوة العائد إلى أنه يمكنه تحمل الأحمال الكبيرة، بينما تُظهر نسبة الإطالة أنه يمكنه undergo التشوه دون كسر، مما يجعله مثاليًا لعمليات التشكيل واللحام.

الخصائص الفيزيائية

خاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	8.0 غم/سم³	0.289 رطل/بوصة³
نقطة الانصهار/النطاق	-	1400 - 1450 °م	2552 - 2642 °ف
الموصلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	16 واط/(م·ك)	9.3 BTU·in/(ساعة·قدم²·°ف)
السعة الحرارية النوعية	درجة حرارة الغرفة	500 جول/(كغ·ك)	0.12 BTU/(رطل·°ف)
المقاومة الكهربائية	درجة حرارة الغرفة	0.72 ميكرو أوم·م	0.0000013 أوم·بوصة
معامل التمدد الحراري	درجة حرارة الغرفة	16.0 × 10⁻⁶/ك	8.9 × 10⁻⁶/°ف

تعد الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل الكثافة والموصلية الحرارية مهمة للتطبيقات التي تكون فيها الوزن وانتقال الحرارة أمورًا حاسمة. تسمح نقطة الانصهار المرتفعة نسبيًا باستخدامها في البيئات عالية الحرارة، بينما تشير الموصلية الحرارية إلى أنها يمكن أن تنقل الحرارة بكفاءة، مما يجعلها مناسبة لمبادلات الحرارة وما شابه ذلك من التطبيقات.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°م)	تقييم المقاومة	ملاحظات
الكليوريدات	0 - 10	20 - 60	جيد	خطر الوفرة عند التركيزات الأعلى.
حمض الكبريتيك	0 - 10	20 - 50	عادل	عرضة للتآكل الموضعي.
حمض الأسيتيك	0 - 10	20 - 60	جيد	وعموماً مقاوم، ولكن يُنصح بالحذر.
مياه البحر	-	20 - 30	ممتاز	مقاوم للغاية للبيئات البحرية.

يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 306 مقاومة ممتازة للتآكل في مجموعة متنوعة من البيئات، لا سيما في البيئات الغنية بالكلوريد مثل مياه البحر. ومع ذلك، فإنه عرضة للتآكل الناتج عن النقاط في تركيزات عالية من الكلوريد، والتي يمكن أن تكون اعتبارًا حاسمًا في التطبيقات البحرية. مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 316، الذي يحتوي على الموليبدينوم لتعزيز مقاومته للكلوريدات، قد لا performs 306 كما هو متوقع في البيئات التآكلية العالية ولكنه لا يزال خيارًا قويًا للعديد من التطبيقات.

مقاومة الحرارة

خاصية/حد	درجة الحرارة (°م)	درجة الحرارة (°ف)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة للخدمة المستمرة	870	1600	فوق ذلك، يمكن أن يحدث الأكسدة.
أقصى درجة حرارة للخدمة المتقطعة	925	1700	مناسب للتعرض القصير الأمد.
درجة حرارة التآكل	600	1112	خطر التآكل فوق هذه الدرجة.

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ الفولاذ المقاوم للصدأ 306 بخصائصه الميكانيكية ولكنه يمكن أن يتعرض للأكسدة إذا تم التعرض له لفترات طويلة. تشير درجة حرارة الخدمة المستمرة القصوى إلى الحد الأعلى للتشغيل الآمن دون تحلل كبير، بينما تسلط درجة حرارة التآكل الضوء على خطر الأكسدة السطحية.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن المنصهر الموصى به (تصنيف AWS)	الغاز/الفلاكس الحامي النموذجي	ملاحظات
TIG	ER308L	الأرجون	ممتاز للأجزاء الرقيقة.
MIG	ER308L	الأرجون/ثاني أكسيد الكربون	جيد للأجزاء السميكة.
لصق	E308L	-	مناسب للتطبيقات الخارجية.

الفولاذ المقاوم للصدأ 306 شديد القابلية للحام، خاصة عند استخدام المعادن المنصهرة منخفضة الكربون مثل ER308L، مما يقلل من خطر ترسب الكربيد. لا يتطلب التسخين المسبق عادة، لكن معالجة الحرارة بعد اللحام قد تكون مفيدة لتخفيف الضغوط.

قابلية التشغيل

معيار التشغيل	الفولاذ المقاوم للصدأ 306	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	50	100	قابلية تشغيل معتدلة.
سرعة القطع النموذجية (الدوران)	30 م/دقيقة	60 م/دقيقة	استخدام أدوات حادة ومبردة.

بينما تتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 306 بقابلية تشغيل معتدلة، إلا أنها تتطلب التعامل بحذر لتجنب تصلب العمل. يمكن أن تعزز استخدام سرعات القطع المناسبة والأدوات الأداء أثناء عمليات التشغيل.

قابلية التشكيل

يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 306 قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح بعمليات العمل الباردة والساخنة. يوفر الهيكل الأوستنيتي لليونة الممتازة، مما يمكّن من تشكيل أشكال معقدة دون تكسر. ومع ذلك، يجب الحذر من تجنب تصلب العمل المفرط، والذي يمكن أن يؤدي إلى صعوبات في المعالجة الإضافية.

معالجة الحرارة

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°م)	وقت النقع النموذجي	طريقة التبريد	الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
التسخين	1010 - 1120	30 دقيقة	هواء	تخفيف الضغوط، تحسين اللين.
معالجة الحل	1000 - 1100	ساعة واحدة	ماء	ذوبان الكربيدات، تحسين مقاومة التآكل.

يمكن أن تؤدي عمليات المعالجة الحرارية مثل التسخين ومعالجة الحل إلى تغيير كبير في التركيب الدقيق للفولاذ المقاوم للصدأ 306، مما يعزز من لينه ومقاومته للتآكل. يساعد عملية التسخين على تخفيف الضغوط الداخلية، بينما تساعد معالجة الحل على ذوبان الكربيدات، مما يحسن الأداء العام.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على تطبيق محدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
معالجة المواد الغذائية	معدات التعامل مع الغذاء	مقاومة التآكل، سهولة التنظيف	الصحة والمتانة
المعالجة الكيميائية	خزانات التخزين	قوة عالية، مقاومة التآكل	السلامة وطول العمر
الهندسة المعمارية	الواجهات والحواجز	جاذبية جمالية، مقاومة التآكل	الجاذبية البصرية والمتانة
الهندسة البحرية	ملحقات القوارب	مقاومة ممتازة لمياه البحر	طول العمر في البيئات البحرية

في معالجة المواد الغذائية، يتم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ 306 لخصائصه الصحية وسهولة التنظيف، مما يجعله مثاليًا للمعدات التي تلامس الطعام. في المعالجة الكيميائية، تكون قوته ومقاومته للتآكل أمرين حاسمين للسلامة والطول العمر.

اعتبارات هامة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	الفولاذ المقاوم للصدأ 306	الفولاذ المقاوم للصدأ 304	الفولاذ المقاوم للصدأ 316	ملاحظات موجزة / ملاحظات التجارة
خاصية ميكانيكية أساسية	قوة معتدلة	قوة معتدلة	قوة عالية	316 يقدم قوة أفضل.
جانب مقاومة التآكل الرئيسي	جيد في العديد من البيئات	جيد في العديد من البيئات	ممتاز في الكلوريدات	316 متفوق في مقاومة الكلوريد.
قابلية اللحام	ممتاز	ممتاز	جيد	جميعها قابلة للحام، لكن 306 يحتوي على كربون أقل.
قابلية التشغيل	معتدلة	معتدلة	معتدلة	جميعها تتطلب الحذر لتجنب تصلب العمل.
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	جيدة	جميعها تتمتع بقابلية التشكيل مماثلة.
التكلفة النسبية التقريبية	معتدلة	معتدلة	أعلى	عادة ما يكون 316 أغلى.
التوافر النموذجي	شائع	شائع	شائع	Todos متاحة على نطاق واسع.

عند اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ 306، تتضمن الاعتبارات جدوى تكلفتها، وتوافرها، وأدائها في بيئات محددة. بينما يقدم خصائص جيدة بشكل عام، بالنسبة للتطبيقات التي تشمل التعرض العالي للكلوريد، قد يكون الفولاذ المقاوم للصدأ 316 خيارًا أفضل على الرغم من تكلفته العالية. بالإضافة إلى ذلك، تجعل اعتبارات السلامة في البيئات الغذائية والكيميائية الفولاذ 306 الخيار المفضل بسبب مقاومته للتآكل وسهولة تنظيفه.

باختصار، يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ 306 مادة متعددة الاستخدامات تتمتع بتوازن من الخصائص التي تجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات، لا سيما حيث تكون مقاومة التآكل وقابلية التشكيل أساسية. يمكن تحسين أدائها من خلال اختيار طرق التصنيع بعناية واعتبار العوامل البيئية.