فولاذ S35VN: الخصائص والتطبيقات الرئيسية موضحة
شارك
Table Of Content
Table Of Content
فولاذ S35VN، المعروف أيضًا باسم CPM S35VN، هو درجة عالية الأداء من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يقع ضمن فئة الفولاذ المقاوم للصدأ مارتنسيتي. يتم تصنيفه بشكل أساسي كفولاذ سبيكة متوسط الكربون، وهو ملحوظ لتوازنه الممتاز بين المتانة ومقاومة التآكل ومقاومة الصدأ. تشمل العناصر السبائكية الرئيسية في S35VN الكربون (C) والكروم (Cr) والفاناديوم (V) والموليبدينوم (Mo)، كل منها يساهم بشكل كبير في خصائصه العامة.
نظرة شاملة
فولاذ S35VN هو نتاج عملية تكنولوجيا المعادن الجزيئية (CPM)، التي تعزز بنيته الدقيقة وخصائصه الميكانيكية مقارنة بأساليب تصنيع الفولاذ التقليدية. تحسن إضافة الفاناديوم مقاومة التآكل والمتانة، بينما يوفر الكروم مقاومة للصدأ ويساهم في تكوين هيكل مارتنسيتي صلب عند المعالجة الحرارية. يعزز الموليبدينوم قوة الفولاذ ومقاومته لتآكل الحفر.
تشمل الخصائص الأكثر أهمية لـ S35VN:
- مقاومة عالية للتآكل: مثالي للتطبيقات التي تتطلب المتانة وطول العمر.
- جودة جيدة من المتانة: يوفر مقاومة للتصدع والتشقق، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الشاقة.
- مقاومة للصدأ: يعمل بشكل جيد في بيئات مختلفة، بما في ذلك الظروف الرطبة والتآكلية.
المزايا والقيود
الإيجابيات | السلبيات |
---|---|
احتفاظ ممتاز بالحواف | أصعب في الشحذ مقارنة بالفولاذات الأكثر ليونة |
مقاومة جيدة للصدأ | تكلفة أعلى مقارنة بالفولاذات المقاومة للصدأ القياسية |
تعزيز المتانة | يتطلب معالجة حرارية دقيقة لتحقيق الخصائص المثلى |
لقد اكتسبت S35VN شهرة في صناعة تصنيع السكاكين وتطبيقات الأدوات عالية الأداء بسبب تركيبة خصائصه الفريدة. تكمن أهميته التاريخية في تطويره كتحسين على فولاذ CPM S30V السابق، مما يعالج بعض القيود الموجودة في ذلك الدرجة.
أسماء بديلة، معايير، ومرادفات
المنظمة القياسية | التسمية/الدرجة | الدولة/المنطقة الأصلية | ملاحظات/تعليقات |
---|---|---|---|
UNS | S35VN | الولايات المتحدة الأمريكية | أقرب مكافئ إلى AISI 440C مع تحسين المتانة |
AISI/SAE | S35VN | الولايات المتحدة الأمريكية | نسخة محسنة من S30V مع متانة أفضل |
ASTM | A240 | الولايات المتحدة الأمريكية | مواصفة قياسية لفولاذ الصفائح المقاومة للصدأ |
JIS | SUS440C | اليابان | خصائص مشابهة ولكن مع متطلبات معالجة حرارية مختلفة |
بينما غالبًا ما يتم مقارنة S35VN بفولاذات مقاومة للصدأ أخرى مثل AISI 440C وS30V، من المهم ملاحظة أن التركيبة الفريدة لـ S35VN توفر متانة محسنة واحتفاظ بالحواف، مما يجعله خيارًا مفضلًا للتطبيقات عالية الأداء.
الخصائص الرئيسية
التركيب الكيميائي
العنصر (الرمز والاسم) | نطاق النسبة المئوية (%) |
---|---|
C (الكربون) | 1.40 - 1.50 |
Cr (الكروم) | 14.00 - 15.00 |
V (الفاناديوم) | 3.00 - 3.50 |
Mo (الموليبدينوم) | 1.00 - 1.50 |
Mn (المنغنيز) | 0.50 كحد أقصى |
Si (السيليكون) | 0.50 كحد أقصى |
P (الفوسفور) | 0.03 كحد أقصى |
S (الكبريت) | 0.03 كحد أقصى |
تشمل الدور الرئيسي للعناصر السبائكية الرئيسية في S35VN:
- الكربون: يزيد من الصلابة والقوة من خلال تكوين الكربيدات.
- الكروم: يعزز مقاومة الصدأ ويساهم في تكوين هيكل مارتنسيتي صلب.
- الفاناديوم: يحسن مقاومة التآكل والمتانة من خلال تصفية بنية الحبوب.
- الموليبدينوم: يعزز القوة ومقاومة تآكل الحفر.
الخصائص الميكانيكية
الخاصية | الحالة/الصلب | درجة الحرارة للاختبار | القيمة النموذجية/النطاق (الوحدات المتريّة - SI) | القيمة النموذجية/النطاق (الوحدات الإمبراطورية) | المعيار المرجعي لطريقة الاختبار |
---|---|---|---|---|---|
قوة الشد | مبرد ومعالج | درجة حرارة الغرفة | 1,200 - 1,300 ميغاباسكال | 174 - 188 ksi | ASTM E8 |
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%) | مبرد ومعالج | درجة حرارة الغرفة | 1,100 - 1,200 ميغاباسكال | 160 - 174 ksi | ASTM E8 |
التمدد | مبرد ومعالج | درجة حرارة الغرفة | 5 - 7% | 5 - 7% | ASTM E8 |
الصلابة | مبرد ومعالج | درجة حرارة الغرفة | 58 - 62 HRC | 58 - 62 HRC | ASTM E18 |
قوة التأثير | مبرد ومعالج | -20°C | 50 - 60 جول | 37 - 44 قدم-جنيه | ASTM E23 |
تجمع هذه الخصائص الميكانيكية فولاذ S35VN بشكل خاص مناسب للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومتونة، مثل شفرات السكاكين وأدوات القطع. إن قوتها الميكانيكية العالية تضمن سلامة الهيكل تحت الأحمال الميكانيكية، بينما توفر صلابتها مقاومة ممتازة للتآكل.
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | الحالة/درجة الحرارة | القيمة (الوحدات المتريّة - SI) | القيمة (الوحدات الإمبراطورية) |
---|---|---|---|
الكثافة | درجة حرارة الغرفة | 7.75 غرام/سم³ | 0.28 رطل/بوصة³ |
نقطة الانصهار | - | 1,400 - 1,500 °م | 2,552 - 2,732 °ف |
الناقلية الحرارية | درجة حرارة الغرفة | 25 واط/م·ك | 14.5 BTU·بوصة/(ساعة·قدم²·°ف) |
سعة الحرارة النوعية | درجة حرارة الغرفة | 460 جول/كغم·ك | 0.11 BTU/رطل·°ف |
المقاومة الكهربائية | درجة حرارة الغرفة | 0.5 ميكروأوم·م | 0.5 ميكروأوم·بوصة |
معامل التمدد الحراري | درجة حرارة الغرفة | 11.5 x 10⁻⁶ /ك | 6.4 x 10⁻⁶ /°ف |
تشمل الأهمية العملية للخصائص الفيزيائية الرئيسية لـ S35VN:
- الكثافة: تؤثر على الوزن وتوازن الأدوات والسكاكين، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعتبر فيها الوزن مهمًا.
- الناقلية الحرارية: مهمة للتطبيقات التي تتضمن عمليات المعالجة الحرارية، مما يضمن تسخينًا وتبريدًا موحدين.
- معامل التمدد الحراري: حاسم للتطبيقات التي تتطلب استقرار الأبعاد عند تغييرات درجات الحرارة.
مقاومة التآكل
الوكيل المسبب للتآكل | التركيز (%) | درجة الحرارة (°م/°ف) | تصنيف المقاومة | ملاحظات |
---|---|---|---|---|
الكوريدات | 3.5% | 25°م/77°ف | جيد | خطر تآكل الحفر |
الأحماض (الكبريتيك) | 10% | 25°م/77°ف | عادل | عرضة للتآكل المحلي |
محاليل قلوية | 10% | 25°م/77°ف | جيد | عمومًا مقاوم |
الجو | - | - | ممتاز | يعمل بشكل جيد في البيئات الرطبة |
يظهر S35VN مقاومة جيدة للتآكل في بيئات مختلفة، بما في ذلك الظروف الجوية والكوريدات والمحالب القلوية. ومع ذلك، فإنه عرضة لتآكل الحفر في البيئات الغنية بالكلوريد، وهو مصدر قلق شائع بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ. مقارنةً بدرجات أخرى مثل AISI 440C وS30V، يوفر S35VN متانة محسنة ومقاومة للتشقق، مما يجعله خيارًا أفضل للتطبيقات التي تكون فيها مقاومة التآكل والأداء الميكانيكي حاسمة.
مقاومة الحرارة
الخاصية/الحد | درجة الحرارة (°م) | درجة الحرارة (°ف) | ملاحظات |
---|---|---|---|
أقصى درجة حرارة للخدمة المستمرة | 300°م | 572°ف | مناسب للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية |
أقصى درجة حرارة للخدمة المتقطعة | 400°م | 752°ف | يمكنه تحمل التعرض القصير لدرجات حرارة أعلى |
درجة حرارة التحجيم | 600°م | 1,112°ف | يبدأ في فقدان الخصائص عند درجات حرارة مرتفعة |
عند درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ S35VN بخصائصه الميكانيكية بشكل جيد، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي قد تتعرض لدورات حرارية. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي التعرض المطول لدرجات حرارة أعلى من 300°م إلى تقليل الصلابة والقوة، مما يتطلب اعتبارًا دقيقًا في التطبيقات ذات الحرارة العالية.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
عملية اللحام | الفلز الملحق الموصى به (تصنيف AWS) | غاز/فلوكس الأمن الشائع | ملاحظات |
---|---|---|---|
TIG | ER 316L | الأرجون | يتطلب التسخين المسبق لتجنب التشقق |
MIG | ER 308L | الأرجون/CO2 | يوصى بالمعالجة الحرارية بعد اللحام |
يمكن لحام S35VN باستخدام طرق تقليدية، لكن يجب توخي الحذر لتجنب التشقق بسبب محتواه العالي من الكربون. يمكن أن يساعد التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام في تخفيف هذه القضايا، مما يضمن سلامة اللحام.
قابلية التشغيل الآلي
معامل التشغيل الآلي | S35VN | AISI 1212 | ملاحظات/نصائح |
---|---|---|---|
مؤشر قابلية التشغيل الآلي النسبي | 60% | 100% | أكثر تحديًا في التشغيل الآلي من الفولاذات الأكثر ليونة |
سرعة القطع النموذجية (تدوير) | 30-40 م/دقيقة | 60-80 م/دقيقة | استخدام أدوات كربيد لتحسين النتائج |
يتطلب تشغيل S35VN أدوات وتقنيات متخصصة بسبب صلابته. يوصى باستخدام أدوات كربيد، ويمكن أن تساعد سرعات القطع البطيئة في تحقيق لمسات سطحية أفضل.
قابلية التشكيل
لا يعتبر S35VN مناسبًا لتشكيل واسع النطاق بسبب صلابته وقوته العالية. يمكن حدوث تشكيل بارد ولكنه قد يؤدي إلى تصلب العمل، مما يتطلب التحكم الدقيق في أنصاف أقطار الثني وتقنيات التشكيل.
المعالجة الحرارية
عملية المعالجة | نطاق درجة الحرارة (°م/°ف) | مدة النقع النموذجية | طريقة التبريد | الهدف الرئيسي / النتيجة المتوقعة |
---|---|---|---|---|
التخميل | 1,000 - 1,100°م / 1,832 - 2,012°ف | 1-2 ساعة | تبريد الهواء | تقليل الصلابة، تحسين قابلية التشغيل الآلي |
التبريد المفاجئ | 1,050 - 1,100°م / 1,922 - 2,012°ف | 30 دقيقة | زيت أو هواء | تحقيق الصلابة والقوة |
المعالجة الحرارية | 400 - 600°م / 752 - 1,112°ف | ساعة واحدة | تبريد الهواء | تقليل الهشاشة، تعزيز المتانة |
تشمل عمليات المعالجة الحرارية لـ S35VN الأوستنيت، التبريد المفاجئ، والمعالجة الحرارية لتحقيق التوازن المطلوب بين الصلابة والمتانة. تؤثر التحولات المعدنية أثناء هذه العلاجات بشكل كبير على الهيكل الدقيق، مما يؤدي إلى توزيع جيد من الكربيدات التي تعزز مقاومة التآكل.
التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية
الصناعة/القطاع | مثال على التطبيق المحدد | الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق | سبب الاختيار (بإيجاز) |
---|---|---|---|
تصنيع السكاكين | سكاكين مطبخ عالية الجودة | مقاومة عالية للتآكل، احتفاظ بالحواف | مفضل للأواني الفاخرة |
الأدوات | أدوات القطع | المتانة، الصلابة | مناسب للتطبيقات الميكانيكية الشاقة |
الأجهزة الطبية | أدوات جراحية | مقاومة للصدأ، القوة | ضروري لبيئات التعقيم |
تشمل التطبيقات الأخرى:
-
- مكونات الطيران
-
- قطع الغيار للسيارات
-
- الآلات الصناعية
تم اختيار S35VN لهذه التطبيقات بسبب تركيبة خصائصه الفريدة، لا سيما قدرته على الحفاظ على حواف حادة ومقاومة التآكل في البيئات الشاقة.
الاعتبارات المهمة ومعايير الاختيار والرؤى الإضافية
الميزة/الخاصية | S35VN | AISI 440C | S30V | ملاحظات إيجابية/سلبية أو ملاحظات مقايضة |
---|---|---|---|---|
الخاصية الميكانيكية الرئيسية | قوة عالية، متانة | صلابة عالية | احتفاظ جيد بالحواف | S35VN يقدم توازنًا بين المتانة ومقاومة التآكل |
المسألة الرئيسية في مقاومة الصدأ | مقاومة جيدة | مقاومة معتدلة | مقاومة جيدة | تعمل S35VN بشكل أفضل في البيئات الرطبة |
قابلية اللحام | متوسطة | ضعيفة | متوسطة | يتطلب الرعاية لتجنب التشقق |
قابلية التشغيل الآلي | تحدي | سهل | متوسط | تحتاج S35VN لأدوات متخصصة |
قابلية التشكيل | محدودة | متوسطة | محدودة | ليس مثاليًا للتشكيل الواسع |
التكلفة النسبيّة التقريبية | أعلى | متوسطة | أعلى | التكلفة تعكس الفوائد في الأداء |
التوافر النموذجي | متوسط | مرتفع | مرتفع | S35VN أقل شيوعًا من 440C |
عند اختيار S35VN، تشمل الاعتبارات كفاءته في التكلفة، توفره، ومتطلبات التطبيق المحددة. بينما قد يكون أكثر تكلفة من بعض البدائل، فإن أدائه المتفوق في احتفاظ الحواف والمتانة غالبًا ما يبرر الاستثمار. بالإضافة إلى ذلك، قد يختلف توفره، لذا من الضروري الحصول عليه من الموردين الموثوقين لضمان الجودة المتسقة.
باختصار، يتميز فولاذ S35VN كونه مادة متعددة الاستخدامات وعالية الأداء، تتناسب بشكل خاص مع التطبيقات التي تتطلب توازنًا بين القوة والمتانة ومقاومة الصدأ. تجعل خصائصه الفريدة، المشتقة من تركيبه ومعالجته، اختيارًا مفضلاً في مجموعة متنوعة من الصناعات، لا سيما في تصنيع السكاكين الفاخرة وتطبيقات الأدوات.