317 الفولاذ المقاوم للصدأ: الخصائص والتطبيقات الرئيسية
شارك
Table Of Content
Table Of Content
الفولاذ المقاوم للصدأ 317 مصنف كفولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي، ويشتهر بمقاومته العالية للتآكل وخصائصه الميكانيكية الممتازة. يتم سبكه بشكل رئيسي مع الكروم (Cr) والنيكل (Ni) والموليبدينوم (Mo)، مما يعزز بشكل كبير مقاومته للتآكل الناتج عن الثقوب والشقوق، وخاصة في بيئات الكلوريد. وجود الموليبدينوم مفيد بشكل خاص، حيث يحسن أداء الفولاذ في الظروف الحمضية ويزيد من قوته العامة.
نظرة شاملة
يعترف بالفولاذ المقاوم للصدأ 317 لمقاومته المتفوقة للتآكل مقارنةً بفئات الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى، مما يجعله خيارًا مفضلًا في تطبيقات متنوعة، خاصة في معالجة المواد الكيميائية والبيئات البحرية. تساهم تركيبته الفريدة، التي تحتوي عادةً على حوالي 18% من الكروم و14% من النيكل و3% من الموليبدينوم، في خصائصه الميكانيكية الممتازة، بما في ذلك قوة الشد العالية والمرونة.
المزايا:
- مقاومة التآكل: مقاومة استثنائية لمجموعة واسعة من البيئات التآكلية، بما في ذلك الكلوريدات وحمض الكبريتيك.
- قوة عالية: تحتفظ بالقوة في درجات حرارة مرتفعة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الضغط العالي.
- تعدد الاستخدامات: يمكن استخدامها في تطبيقات متنوعة، من معالجة الأغذية إلى تصنيع المواد الكيميائية.
القيود:
- التكلفة: عمومًا أغلى من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الدرجة الأدنى بسبب عناصره السبائكية.
- قابلية التشغيل: على الرغم من أن لديها قابلية جيدة للتشكيل، يمكن أن تكون أكثر تحديًا في التشغيل الآلي مقارنةً بالفولاذ المدعم بدرجات أقل.
تاريخياً، تم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 317 في الصناعات التي يكون فيها مقاومة التآكل حاسمة، مثل في إنتاج المعدات الكيميائية وتطبيقات البحرية وفي صناعة الأغذية. تبقى مكانته في السوق قوية بسبب خصائصه الفريدة، مما يجعله خيارًا شائعًا للمهندسين والمصممين.
أسماء بديلة، معايير، ومكافئات
| المنظمة القياسية | التسمية/الدرجة | البلد/المنطقة الأصلية | ملاحظات/تعليقات |
|---|---|---|---|
| UNS | S31700 | الولايات المتحدة الأمريكية | أقرب مكافئ لـ AISI 317L |
| AISI/SAE | 317 | الولايات المتحدة الأمريكية | يشبه 317L ولكن مع محتوى كربون أعلى |
| ASTM | A240 | الولايات المتحدة الأمريكية | مواصفة قياسية لفولاذ الكروم والكروم-نيكل لصفائح، وأوراق، وشريط لخزانات الضغط والتطبيقات العامة |
| EN | 1.4449 | أوروبا | معادل لـ 317 مع اختلافات تركيبية طفيفة |
| JIS | SUS317 | اليابان | خصائص مشابهة لـ AISI 317 |
| ISO | 1.4449 | عالمي | أقرب مكافئ لـ AISI 317 |
يمكن أن تؤثر الاختلافات بين الدرجات المعادلة على الأداء، خاصة فيما يتعلق بمقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية. على سبيل المثال، يحتوي 317L على محتوى كربون أقل، مما يعزز قابلية اللحام ويقلل من خطر ترسب كربيد أثناء اللحام.
الخصائص الرئيسية
التركيب الكيميائي
| العنصر (الرمز والاسم) | نسبة النطاق (%) |
|---|---|
| Cr (الكروم) | 18.0 - 20.0 |
| Ni (النيكل) | 12.0 - 15.0 |
| Mo (الموليبدينوم) | 2.5 - 3.0 |
| C (الكربون) | 0.08 كحد أقصى |
| Mn (المنغنيز) | 2.0 كحد أقصى |
| Si (السيليكون) | 1.0 كحد أقصى |
| P (الفوسفور) | 0.045 كحد أقصى |
| S (الكبريت) | 0.030 كحد أقصى |
الدور الرئيسي للكروم هو تعزيز مقاومة التآكل، بينما يسهم النيكل في المتانة والمرونة. يزيد الموليبدينوم من مقاومة التآكل الناتج عن الثقوب والشقوق، خاصة في بيئات الكلوريد. يمكن أن يؤثر الكربون، على الرغم من وجوده بكميات صغيرة، على قابلية اللحام ومقاومة التآكل.
الخصائص الميكانيكية
| الخاصية | الحالة/الحرارة المعالجة | القيمة النمطية/النطاق (الوحدات المترية - وحدات SI) | القيمة النمطية/النطاق (الوحدات الإمبراطورية) | المعيار المرجعي لطريقة الاختبار |
|---|---|---|---|---|
| قوة الشد | م annealed | 515 - 690 ميجا باسكال | 75 - 100 كيلوبسطال | ASTM E8 |
| قوة الخضوع (0.2% إزاحة) | م annealed | 205 - 310 ميجا باسكال | 30 - 45 كيلوبسطال | ASTM E8 |
| التمدد | م annealed | 40% - 50% | 40% - 50% | ASTM E8 |
| انخفاض المساحة | م annealed | 60% - 70% | 60% - 70% | ASTM E8 |
| الصحة (Rockwell B) | م annealed | 85 - 95 HRB | 85 - 95 HRB | ASTM E18 |
| قوة التأثير (Charpy V-notch) | -40°C | 40 جول | 30 قدم-رطل | ASTM E23 |
يجعل الجمع بين قوة الشد العالية وقوة الخضوع، بالإضافة إلى قابلية التمدد الجيدة، الفولاذ المقاوم للصدأ 317 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب سلامة هيكلية تحت التحميل الميكانيكي. كما تشير قوة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة إلى موثوقيتها في البيئات الباردة.
الخصائص الفيزيائية
| الخاصية | الحالة/درجة الحرارة | القيمة (الوحدات المترية - وحدات SI) | القيمة (الوحدات الإمبراطورية) |
|---|---|---|---|
| الكثافة | درجة حرارة الغرفة | 8.0 غرام/سم³ | 0.289 رطل/بوصة³ |
| نقطة الانصهار | - | 1400 - 1450 °C | 2550 - 2642 °F |
| موصلية حرارية | درجة حرارة الغرفة | 16.2 واط/م·ك | 112 وحدة حرارية بريطانية·بوصة/(ساعة·قدم²·°F) |
| سعة الحرارة النوعية | درجة حرارة الغرفة | 500 جول/كغ·ك | 0.12 وحدة حرارية بريطانية/رطل·°F |
| resistivity الكهربائية | درجة حرارة الغرفة | 0.72 µΩ·م | 0.0000013 أوم·بوصة |
| معامل التمدد الحراري | 20 - 100 °C | 16.0 x 10⁻⁶ /ك | 8.9 x 10⁻⁶ /°ف |
| نفاذية مغناطيسية | درجة حرارة الغرفة | غير مغناطيسي | غير مغناطيسي |
تشير الكثافة ونقطة الانصهار إلى أن الفولاذ المقاوم للصدأ 317 يمكن أن يتحمل درجات الحرارة العالية دون فقدان السلامة الهيكلية. موصلية الحرارة وسعة الحرارة النوعية هامة للتطبيقات التي تتضمن تبادل الحرارة، بينما تجعل طبيعتها غير المغناطيسية مناسبة للتطبيقات الإلكترونية والطبية.
مقاومة التآكل
| العامل المسبب للتآكل | التركيز (%) | درجة الحرارة (°C/°F) | تصنيف المقاومة | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| الكلوريدات | 3-10% | 20-60°C / 68-140°F | ممتاز | خطر الثقوب |
| حمض الكبريتيك | 10-30% | 20-40°C / 68-104°F | جيد | مقاومة معتدلة |
| حمض الهيدروكلوريك | 5-20% | 20-50°C / 68-122°F | متوسط | عرضة للتآكل المحلي |
| حمض الخليك | 5-20% | 20-60°C / 68-140°F | جيد | خطر شقوق التآكل الناتجة عن الضغط |
| مياه البحر | - | محلي | ممتاز | مقاوم للغاية |
يعرض الفولاذ المقاوم للصدأ 317 مقاومة ممتازة لمجموعة متنوعة من عوامل التآكل، وخاصة في البيئات البحرية. أداؤه في ظروف غنية بالكلوريد متفوق على العديد من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى، مثل فئات 304 و316، التي تكون أكثر عرضة للتآكل الناتج عن الثقوب والشقوق. ومع ذلك، من المهم أن نلاحظ أنه بالرغم من أدائه الجيد في الأحماض الكبريتيكية والخليكية، إلا أنه يمكن أن يكون عرضة للتآكل المحلي في حمض الهيدروكلوريك.
مقاومة الحرارة
| الخاصية/الحد | درجة الحرارة (°C) | درجة الحرارة (°F) | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الخدمة المستمرة القصوى | 925 °C | 1700 °F | مناسب لتطبيقات درجات الحرارة العالية |
| درجة حرارة الخدمة المتقطعة القصوى | 1035 °C | 1900 °F | يمكن أن يتحمل التعرض القصير |
| درجة حرارة التكون | 800 °C | 1470 °F | خطر التكون فوق هذه الدرجة |
| تبدأ اعتبارات القوة الناتجة عن التمدد حول | 600 °C | 1112 °F | تنخفض مقاومة التمدد عند درجات الحرارة العالية |
في درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ الفولاذ المقاوم للصدأ 317 بقوته ومقاومته للأكسدة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات درجات الحرارة العالية. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي التعرض المطول لدرجات حرارة تزيد عن 800 °C إلى التكون، مما قد يؤثر على خصائص السطح ومقاومة التآكل.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
| عملية اللحام | معدن اللحام الموصى به (تصنيف AWS) | الغاز/الخلط الشائع | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| TIG | ER317 أو ER317L | الأرجون | جيد للأقسام الرفيعة |
| MIG | ER317 أو ER317L | مزيج من الأرجون + CO2 | مناسب للأقسام السميكة |
| SMAW | E317 | - | يتطلب التسخين المسبق |
يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 317 عمومًا جيدًا في قابلية اللحام، على الرغم من أن التسخين المسبق قد يكون ضروريًا لتجنب التشقق. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد اللحام مقاومة التآكل للوصلات الملحومة. يجب اتخاذ الحذر لاختيار مواد اللحام المناسبة لمطابقة خصائص المادة الأساسية.
قابلية التشغيل الآلي
| معلمة التشغيل الآلي | الفولاذ المقاوم للصدأ 317 | AISI 1212 | ملاحظات/نصائح |
|---|---|---|---|
| مؤشر قابلية التشغيل النسبي | 40 | 100 | يتطلب سرعات قطع أبطأ |
| سرعة القطع النموذجية (التدوير) | 20 م/دقيقة | 60 م/دقيقة | استخدام أدوات كربيد للحصول على أفضل النتائج |
يمتلك الفولاذ المقاوم للصدأ 317 مؤشر قابلية تشغيل أدنى مقارنةً بالفولاذات ذات التشغيل الحر مثل AISI 1212. تشمل الظروف المثالية استخدام أدوات حادة وسرعات قطع أبطأ لتقليل صلابة العمل.
قابلية التشكيل
يعرض الفولاذ المقاوم للصدأ 317 قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح بعمليات التشكيل الباردة والساخنة. ومع ذلك، بسبب خصائصه من العمل الصلب، فإن التحكم الدقيق في درجات انحناء وكميات تشكيل أساسية أمر ضروري لتجنب التشقق.
المعالجة الحرارية
| عملية المعالجة | مدى الحرارة (°C/°F) | الوقت النموذجي للنقع | طريقة التبريد | الغرض الرئيسي / النتيجة المتوقعة |
|---|---|---|---|---|
| التسخين | 1040 - 1120 °C / 1900 - 2050 °F | 1-2 ساعات | هواء أو ماء | تخفيف الضغوط، تحسين المرونة |
| معالجة الحل | 1000 - 1100 °C / 1830 - 2010 °F | 30 دقيقة | ماء | ذوبان الكربيدات، تعزيز مقاومة التآكل |
أثناء المعالجة الحرارية، undergo المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ 317 تحولات معكوسة تزيد من بنيته الدقيقة وخصائصه. يساعد التسخين في تخفيف الضغوط الداخلية، بينما تعمل معالجة الحل على تعزيز مقاومة التآكل عن طريق إذابة الكربيدات.
التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية
| الصناعة/القطاع | مثال على التطبيق المحدد | الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق | السبب لاختيارها (باختصار) |
|---|---|---|---|
| معالجة المواد الكيميائية | المفاعلات وخزانات التخزين | مقاومة عالية للتآكل، قوة | أساسي للتعامل مع المواد الكيميائية العدوانية |
| الهندسة البحرية | مكونات السفن | مقاومة ممتازة لمياه البحر | يمنع التآكل في البيئات البحرية |
| صناعة الأغذية والمشروبات | معدات المعالجة | غير تفاعلي، سهل التنظيف | تلبية معايير النظافة |
| الصناعات الدوائية | المعدات والأنابيب | مقاومة للتآكل، نظافة | حاسم للبيئات المعقمة |
تشمل التطبيقات الأخرى:
- مكونات صناعة النفط والغاز
- المبادلات الحرارية
- تصنيع لب الورق والورق
يتم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ 317 لهذه التطبيقات بفضل مقاومته الاستثنائية للتآكل وقدرته على الحفاظ على سلامة الهيكل في الظروف القاسية.
اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، وأفكار إضافية
| الميزة/الخاصية | الفولاذ المقاوم للصدأ 317 | الفولاذ المقاوم للصدأ 316 | الفولاذ المقاوم للصدأ 304 | ملاحظة موجزة عن المزايا/العيوب أو توازن المقايضات |
|---|---|---|---|---|
| خاصية ميكانيكية رئيسية | قوة شد عالية | قوة شد معتدلة | قوة شد معتدلة | يقدم 317 أداءً أفضل في البيئات التآكلية |
| جانب رئيسي من مقاومة التآكل | ممتاز في الكلوريدات | جيد في الكلوريدات | متوسط في الكلوريدات | 317 متفوق في مقاومة الكلوريد |
| قابلية اللحام | جيدة | ممتازة | جيدة | غالبًا ما يتم تفضيل 316 للحام |
| قابلية التشغيل | متوسطة | متوسطة | عالية | 304 أسهل في التشغيل |
| قابلية التشكيل | جيدة | جيدة | ممتازة | 304 تتمتع بقابلية تشكيل أفضل |
| التكلفة النسبية التقريبية | أعلى | متوسطة | أدنى | 317 أغلى بسبب عناصر السبائك |
| التوافر النموذجي | متوسط | عالي | عالي جدًا | 304 الأكثر توافرًا |
عند اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ 317، تشمل الاعتبارات تكلفته مقارنة بالأداء، والتوافر، ومتطلبات التطبيق المحددة. على الرغم من أنه قد يكون أغلى من الدرجات الأخرى، فإن مقاومته الفائقة للتآكل يمكن أن تؤدي إلى عمر خدمة أطول وتكاليف صيانة أقل في البيئات القاسية.
باختصار، يعد الفولاذ المقاوم للصدأ 317 مادة متعددة الاستخدامات وعالية الأداء مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات، خاصة حيث تكون مقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية. تجعل خصائصه الفريدة منه خيارًا ذا قيمة للمهندسين والمصممين في صناعات متنوعة.