فولاذ ATS 34: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

الفولاذ ATS-34 هو فولاذ مقاوم للصدأ عالي الكربون معروف بصلابته الجيدة، واحتفاظه بالحافة، ومقاومته للتآكل، مما يجعله خيارًا شائعًا في تصنيع السكاكين وأدوات القطع عالية الجودة. مصنف كفولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي، يحتوي ATS-34 على تكوين متوازن من الكروم، والموليبدينوم، والكربون، مما يساهم في خصائصه الفريدة.

نظرة شاملة

يتميز ATS-34 بشكل أساسي بمحتواه العالي من الكربون (حوالي 1.05%) ومحتوى الكروم الذي يبلغ حوالي 14%. يؤدي إضافة الموليبدينوم (حوالي 4%) إلى تعزيز متانته ومقاومته للتآكل، بالإضافة إلى تحسين قابلية تصلبه. غالبًا ما يُستخدم هذا الصلب في التطبيقات التي تعتمد فيها الحواف الحادة والمتانة بشكل كبير.

الخاصية	القيمة
التصنيف	فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي
عناصر السبائك الرئيسية	الكربون (C)، الكروم (Cr)، الموليبدينوم (Mo)
محتوى الكربون	1.05%
محتوى الكروم	14%
محتوى الموليبدينوم	4%

المزايا:
- صلابة عالية: يمكن أن يحقق ATS-34 مستويات صلابة تصل إلى 61 HRC، مما يجعله مثاليًا لأدوات القطع.
- احتفاظ ممتاز بالحافة: يسمح الجمع بين الكربون العالي والكروم بحافة حادة تدوم لفترة أطول.
- مقاومة للتآكل: يوفر محتوى الكروم مقاومة جيدة للصدأ والتلطيخ.

القيود:
- هشاشة: عند مستويات صلابة أعلى، يمكن أن يصبح ATS-34 هشًا، مما قد يؤدي إلى التقشير تحت الاستخدام الشديد.
- صعوبة في الشحذ: يمكن أن تجعل الصلابة العالية من الصعب شحذه مقارنةً بالفولاذات الأكثر ليونة.

تاريخيًا، كان ATS-34 مهمًا في صناعة تصنيع السكاكين، وخاصةً للسكاكين المخصصة عالية الجودة والنماذج الإنتاجية. تجمع خصائصه الفريدة بين الموقع الجيد في السوق، على الرغم من أنه أقل شيوعًا من بعض الفولاذات المقاومة للصدأ الأخرى مثل 440C أو VG-10.

أسماء بديلة، معايير، ومعادلات

الهيئة القياسية	التصنيف/الدرجة	البلد/المنطقة الأصلية	ملاحظات/ملاحظات
UNS	S42000	الولايات المتحدة الأمريكية	الأقرب إلى AISI 440C
AISI/SAE	ATS-34	الولايات المتحدة الأمريكية	فولاذ مقاوم للصدأ عالي الأداء
ASTM	A276	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفة معيارية لبار الفولاذ المقاوم للصدأ
JIS	SUS420J2	اليابان	خصائص مشابهة ولكن مع اختلافات تركيبية طفيفة

غالبًا ما يُقارن ATS-34 بفولاذات مقاومة للصدأ أخرى مثل AISI 440C و VG-10. بينما تشترك هذه الفولاذات في تطبيقات مشابهة، يمكن أن تؤثر الاختلافات الطفيفة في التركيب على الأداء. على سبيل المثال، محتوى الموليبديموم الأعلى في ATS-34 يعزز المتانة مقارنةً بـ 440C، الذي قد يكون أكثر هشاشة.

الخصائص الرئيسية

التكوين الكيميائي

العنصر	نطاق النسبة المئوية (%)
الكربون (C)	1.05%
الكروم (Cr)	14%
الموليبدينوم (Mo)	4%
المنغنيز (Mn)	0.5%
السيليكون (Si)	0.5%
الفوسفور (P)	0.03% بحد أقصى
الكبريت (S)	0.03% بحد أقصى

تلعب عناصر السبائك الرئيسية في ATS-34 أدوارًا حيوية:
- الكربون (C): يزيد من الصلابة والقوة.
- الكروم (Cr): يعزز مقاومة التآكل ويساهم في خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ.
- الموليبدينوم (Mo): يحسن المتانة وقدرة التصلب، مما يسمح بأداء أفضل في التطبيقات الصعبة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الدرجة	درجة الحرارة للاختبار	القيمة/النطاق المعتاد (مترية)	القيمة/النطاق المعتاد (إمبراطوري)	معيار المرجع لطريقة الاختبار
قوة الشد	مفحوصة ومقواة	درجة حرارة الغرفة	1,200 - 1,300 ميغاباسكال	174 - 188 ksi	ASTM E8
قوة العائد (0.2% انحراف)	مفحوصة ومقواة	درجة حرارة الغرفة	1,000 - 1,100 ميغاباسكال	145 - 160 ksi	ASTM E8
التمدد	مفحوصة ومقواة	درجة حرارة الغرفة	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
الصلابة	مفحوصة ومقواة	درجة حرارة الغرفة	58 - 61 HRC	58 - 61 HRC	ASTM E18
قوة الصدمة	مفحوصة ومقواة	-20 درجة مئوية	30 - 40 جول	22 - 30 قدم-رطل	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لـ ATS-34 مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومتانة. تضمن صلابة الشد والعائد العالية أنه يمكن أن يتحمل أحمال ميكانيكية كبيرة، بينما تسمح صلابته بفعالية في القطع ومقاومة البلى.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.75 غرام/سم³	0.28 رطل/بوصة³
نقطة انصهار	-	1,400 - 1,500 درجة مئوية	2,552 - 2,732 درجة فهرنهايت
الناقلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	25 واط/م·ك	14.5 وحدة حرارية بريطانية·بوصة/قدم²·ساعة·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	0.7 ميكروأوم·م	0.7 ميكروأوم·بوصة

تعتبر الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل الكثافة ونقطة الانصهار حاسمة للتطبيقات التي تتضمن درجات حرارة عالية أو ضغط ميكانيكي كبير. تشير نقطة الانصهار العالية نسبيًا إلى استقرار حراري جيد، بينما تشير الكثافة إلى مادة قوية مناسبة للتطبيقات الثقيلة.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°م/°ف)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
ماء مالح	3.5%	25°م/77°ف	جيد	خطر التآكل الموضعي
حمض الأسيتيك	10%	25°م/77°ف	متوسط	عرضة للتآكل الناتج عن الإجهاد
كلوريدات	1%	25°م/77°ف	متوسط	خطر التآكل الموضعي

يظهر ATS-34 مقاومة جيدة لمجموعة متنوعة من البيئات المسببة للتآكل، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات البحرية والخارجية. ومع ذلك، فهو عرضة للتآكل الموضعي في البيئات الغنية بالكلوريد، ويجب توخي الحذر في الظروف الحمضية. مقارنة ببعض الفولاذات المقاومة للصدأ الأخرى مثل 440C، يوفر ATS-34 متانة أكبر ولكنه قد لا يؤدي بنفس الجودة في البيئات شديدة التآكل.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°م)	درجة الحرارة (°ف)	ملاحظات
درجة حرارة الخدمة القصوى المستمرة	400°م	752°ف	مقاومة أكسدة جيدة
درجة حرارة الخدمة القصوى المؤقتة	600°م	1,112°ف	مقاومة زحف محدودة
درجة حرارة التآكل	800°م	1,472°ف	خطر الأكسدة

يحافظ ATS-34 على خصائصه الميكانيكية عند درجات حرارة مرتفعة، على الرغم من أنه قد يتعرض للأكسدة عند درجات حرارة أعلى. أداؤه في التطبيقات المقاومة للحرارة مناسب، لكن يجب اتخاذ الحذر لتجنب التعرض المطول لدرجات حرارة مرتفعة جداً.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	الفلز المُركب الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلكس الحماية النموذجي	ملاحظات
TIG	ER308L	الآرجون	يوصى بالتسخين المسبق
MIG	ER308L	الآرجون	قد تكون هناك حاجة لعلاج حراري بعد اللحام

يعتبر ATS-34 بشكل عام صعب اللحام بسبب محتواه العالي من الكربون، مما قد يؤدي إلى التشقق. يوصى غالبًا بالتسخين المسبق والعلاج الحراري بعد اللحام للحد من هذه المشكلات.

قابلية التشغيل الآلي

معامل التشغيل الآلي	ATS-34	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبية	50%	100%	ATS-34 أصعب في التشغيل الآلي
سرعة القطع النموذجية (الدوران)	30 م/دقيقة	60 م/دقيقة	استخدم أدوات كربيد للحصول على أفضل النتائج

يتطلب تشغيل ATS-34 مراعاة دقيقة للأدوات وسرعات القطع بسبب صلابته. يُوصى باستخدام أدوات كربيد لتحقيق التشغيل الآلي الفعال.

قابلية التشكيل

لا يُعرف ATS-34 بشكل خاص بقابلية التشكيل بسبب صلابته العالية. تشكيل البارد يكون تحديًا، والتشكيل الساخن هو المفضل عند الحاجة إلى التشكيل. يظهر المادة تصلب العمل، مما قد يعقد عمليات التشكيل.

معالجة الحرارة

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°م/°ف)	زمن النقع النموذجي	طريقة التبريد	الغرض الرئيسي / النتائج المتوقعة
التخميل	1,000 - 1,100 °م / 1,832 - 2,012 °ف	1 - 2 ساعة	تبريد بالهواء	تقليل الصلابة، تحسين قابلية التشغيل
التصلب	1,050 - 1,200 °م / 1,922 - 2,192 °ف	30 دقيقة	تسخين بالزيت	زيادة الصلابة
التعتيق	150 - 200 °م / 302 - 392 °ف	ساعة واحدة	تبريد بالهواء	تقليل الهشاشة، تحسين المتانة

تؤثر عمليات معالجة الحرارة بشكل ملحوظ على البنية الدقيقة وخصائص ATS-34. تزيد عملية التصلب من الصلابة من خلال التحول المارتنسيتي، بينما تساعد عملية التعتيق في تخفيف الهشاشة، مما يجعل الفولاذ أكثر ملاءمة للتطبيقات العملية.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
تصنيع السكاكين	سكاكين عالية الجودة	صلابة عالية، احتفاظ بالحافة	مثالي لأدوات القطع
الفضاء	مكونات الطائرات	مقاومة للتآكل، قوة	ملائم للبيئات القاسية
الأجهزة الطبية	أدوات جراحية	التوافق الحيوي، الحدة	ضروري للأدوات الدقيقة

تشمل التطبيقات الأخرى:
- السيارات: مكونات تتطلب قوة عالية ومقاومة للبلى.
- البحرية: أجزاء تعرضت لبيئات مياه مالحة.

يتم اختيار ATS-34 بسبب قدرته على الحفاظ على الحدة ومقاومة التآكل، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تعتمد على الأداء بشكل كبير.

اعتبارات مهمة ومعايير الاختيار ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	ATS-34	AISI 440C	VG-10	ملاحظة موجزة حول المزايا/العيوب أو التوازن
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	صلابة عالية	صلابة جيدة	احتفاظ ممتاز بالحافة	يقدم ATS-34 متانة أفضل من 440C
الجانب الرئيسي لمقاومة التآكل	جيد	متوسط	ممتاز	VG-10 لديها مقاومة تآكل فائقة
قابلية اللحام	صعبة	متوسطة	متوسطة	يتطلب ATS-34 تقنيات لحام دقيقة
قابلية التشغيل الآلي	متوسطة	عالية	متوسطة	ATS-34 أصعب في التشغيل الآلي من 440C
التكلفة النسبية التقريبية	متوسطة	متوسطة	عالية	تختلف التكلفة حسب الطلب في السوق
التوافر النموذجي	متوسطة	عالية	متوسطة	440C أكثر توفرًا بشكل شائع

عند اختيار ATS-34، يجب مراعاة خصائصه الميكانيكية، ومقاومته للتآكل، وتحديات التصنيع. على الرغم من أنه قد يكون أكثر تكلفة من بعض البدائل، إلا أن أدائه في التطبيقات الصعبة يبرر الاستثمار. بالإضافة إلى ذلك، قد يختلف توفره، لذا فإن الحصول عليه من موردين موثوقين أمر ضروري.

باختصار، يعد فولاذ ATS-34 مادة متعددة الاستخدامات لها خصائص فريدة تجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الأداء، وخاصة في صناعات تصنيع السكاكين والطيران. إن فهم خصائصه، ومزاياه، وقيوده أمر حاسم للمهندسين والمصنعين عند اختيار المواد لتطبيقات معينة.