الفولاذ المقاوم للصدأ: الخصائص والتطبيقات الرئيسية
شارك
Table Of Content
Table Of Content
الفولاذ المقاوم للصدأ هو مادة متعددة الاستخدامات وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات، وتتميز بمقاومتها للتآكل، وقوتها، وجاذبيتها الجمالية. يُصنف بشكل أساسي إلى عدة فئات، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، والفريت، والمارتنزيت، والدوبلكس، وفولاذ التصلب بالترسيب. النوع الأكثر شيوعًا، الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، يحتوي عادةً على كميات كبيرة من الكروم (على الأقل 10.5%) والنيكل، مما يعزز مقاومته للتآكل وخصائصه الميكانيكية.
نظرة شاملة
تشمل العناصر الرئيسية في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم، والنيكل، والموليبدينوم، وأحيانًا المنغنيز والنيتروجين. يعتبر الكروم ضروريًا لتكوين طبقة أكسيد خاملة تحمي الفولاذ من التآكل، بينما يعزز النيكل الليونة والصلابة. يحسن الموليبدينوم المقاومة للتآكل الناتج عن النقر والانشقاق، خاصة في بيئات الكلوريد.
تشمل الخصائص المهمة للفولاذ المقاوم للصدأ:
- مقاومة التآكل: قدرته على تحمل الأكسدة والتآكل في بيئات مختلفة.
- القوة الميكانيكية: قوة شد عالية وقوة تحمل، مما يجعله مناسبًا للاستخدامات الهيكلية.
- الجاذبية الجمالية: إنهاء لامع وجذاب وسهل الصيانة.
- الخصائص الصحية: سطح غير مسامي سهل التنظيف، مما يجعله مثاليًا للاستخدامات الغذائية والطبية.
المزايا:
- مقاومة ممتازة للتآكل والبقع.
- نسبة عالية من القوة إلى الوزن.
- قابلية جيدة للتشكيل واللحام.
- متطلبات صيانة منخفضة.
القيود:
- تكلفة أعلى مقارنةً بالفولاذ الكربوني.
- تعرض للتصدع الناتج عن الإجهاد في بعض البيئات.
- موصلية حرارية أقل من المعادن الأخرى.
تاريخيًا، لعب الفولاذ المقاوم للصدأ دورًا كبيرًا في الهندسة والتصنيع منذ ظهوره في أوائل القرن العشرين، وأصبح مادة قياسية في صناعات مثل البناء، والسيارات، ومعالجة المواد الغذائية.
أسماء بديلة، مواصفات، ومعادلات
| المنظمة المعيارية | التسمية/الدرجة | البلد/المنطقة الأصلية | ملاحظات/تعليقات |
|---|---|---|---|
| UNS | S30400 | الولايات المتحدة | تُعرف عادةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 304. |
| AISI/SAE | 304 | الولايات المتحدة | فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي مستخدم على نطاق واسع. |
| ASTM | A240 | الولايات المتحدة | مواصفة قياسية لصفائح الفولاذ المقاوم للصدأ. |
| EN | 1.4301 | أوروبا | معادل لـ AISI 304. |
| DIN | X5CrNi18-10 | ألمانيا | أقرب معادل لـ AISI 304. |
| JIS | SUS304 | اليابان | المعيار الياباني للفولاذ المقاوم للصدأ 304. |
| GB | 06Cr19Ni10 | الصين | معادل لـ AISI 304. |
| ISO | 304 | دولي | التسمية القياسية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. |
توجد اختلافات دقيقة بين هذه الدرجات غالبًا في تركيبتها الكيميائية وخصائصها الميكانيكية، والتي يمكن أن تؤثر على أدائها في التطبيقات المختلفة. على سبيل المثال، بينما يعتبر S30400 و1.4301 معادلاً في العديد من الجوانب، فإن الاختلافات الطفيفة في محتوى النيكل يمكن أن تؤثر على مقاومة التآكل وقابلية التشكيل.
الخصائص الرئيسية
التركيب الكيميائي
| العنصر (الرمز والاسم) | نسبة المئوية (٪) |
|---|---|
| Cr (الكروم) | 18.0 - 20.0 |
| Ni (النيكل) | 8.0 - 10.5 |
| C (الكربون) | ≤ 0.08 |
| Mn (المنغنيز) | ≤ 2.0 |
| Si (السيليكون) | ≤ 1.0 |
| Mo (الموليبدينوم) | ≤ 0.75 |
| N (النيتروجين) | ≤ 0.10 |
الكروم ضروري لمقاومة التآكل، بينما يعزز النيكل الصلابة والمرونة. الموليبدينوم، عند وجوده، يحسن مقاومة التآكل الناتج عن النقر، خصوصًا في البيئات التي تحتوي على الكلوريد. يمكن أن يساهم المنغنيز والنيتروجين أيضًا في القوة والاستقرار.
الخصائص الميكانيكية
| الخاصية | الحالة/التصلب | درجة الحرارة للاختبار | القيمة/النطاق النموذجي (مترية) | القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري) | المعيار المرجعي لطريقة الاختبار |
|---|---|---|---|---|---|
| قوة الشد | م Annealed | درجة حرارة الغرفة | 520 - 750 ميغاباسكال | 75 - 110 كيلو باوند لكل بوصة مربعة | ASTM E8 |
| قوة التحمل (0.2% إنحراف) | م Annealed | درجة حرارة الغرفة | 210 - 290 ميغاباسكال | 30 - 42 كيلو باوند لكل بوصة مربعة | ASTM E8 |
| التمدد | م Annealed | درجة حرارة الغرفة | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| الصلابة (روكويل ب) | م Annealed | درجة حرارة الغرفة | 70 - 90 HB | 70 - 90 HB | ASTM E18 |
| قوة الصدمة | م Annealed | -20 درجة مئوية | 40 جول | 30 قدم-رطل | ASTM E23 |
تجمع قوة الشد العالية وقوة التحمل، إلى جانب خصائص التمدد الجيدة، تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب السلامة الهيكلية تحت الحمل الميكانيكي. كما تسمح صلابته في درجات الحرارة المنخفضة باستخدامه في التطبيقات الكريوجينية.
الخصائص الفيزيائية
| الخاصية | الحالة/درجة الحرارة | القيمة (مترية) | القيمة (إمبراطوري) |
|---|---|---|---|
| الكثافة | درجة حرارة الغرفة | 7.93 غرام/سم³ | 0.286 رطل/بوصة³ |
| نقطة الانصهار | - | 1400 - 1450 °م | 2550 - 2640 °ف |
| الموصلية الحرارية | درجة حرارة الغرفة | 16 واط/م·ك | 9.3 BTU·بوصة/ساعة·قدم²·°ف |
| السعة الحرارية النوعية | درجة حرارة الغرفة | 500 جول/كغم·ك | 0.12 BTU/رطل·°ف |
| المقاومة الكهربائية | درجة حرارة الغرفة | 0.72 ميكروأوم·م | 0.0000127 أوم·بوصة |
| معامل التمدد الحراري | 20 - 100 °م | 16.0 x 10⁻⁶/ك | 8.9 x 10⁻⁶/°ف |
تساهم كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ في قوته، بينما يسمح له نقطته العالية للانصهار بالاستعمال في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. تشير الموصلية الحرارية والسعة الحرارية النوعية إلى ملاءمته للتطبيقات الحرارية، على الرغم من أنه أقل من الفولاذ الكربوني.
مقاومة التآكل
| العميل المسبب للتآكل | التركيز (٪) | درجة الحرارة (°م/°ف) | تصنيف المقاومة | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| الكلوريدات | 3.5 | 20 °م/68 °ف | جيد | خطر من corrosion الناتج عن النقر |
| حمض الكبريتيك | 10 | 25 °م/77 °ف | مقبول | تعرض لـ SCC |
| حمض الأسيتيك | 5 | 60 °م/140 °ف | جيد | مقاومة متوسطة |
| مياه البحر | - | 25 °م/77 °ف | ممتاز | مقاومة عالية |
يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للتآكل الجوي وهو مناسب للبيئات البحرية. ومع ذلك، فإنه عرضة للتآكل المحلي مثل النقر cracking الناتج عن الضغط (SCC) في البيئات الغنية بالكلوريد. مقارنة بالفولاذ الكربوني، يقدم الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة فائقة للتآكل، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات في البيئات القاسية.
مقاومة الحرارة
| الخاصية/الحد | درجة الحرارة (°م) | درجة الحرارة (°ف) | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| أقصى درجة حرارة للخدمة المستمرة | 870 | 1600 | مناسب للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية |
| أقصى درجة حرارة للخدمة المتقطعة | 925 | 1700 | يمكن أن يتحمل التعرض القصير لدرجات حرارة أعلى |
| درجة حرارة التقشير | 600 | 1112 | خطر الأكسدة بعد هذه الدرجة |
| تبدأ اعتبارات قوة الزحف من حوالي | 600 | 1112 | تقل مقاومة الزحف بشكل كبير فوق هذه الدرجة |
يحافظ الفولاذ المقاوم للصدأ على خصائصه الميكانيكية عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات مثل أنظمة العادم والمبادلات الحرارية. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي التعرض المطول لدرجات الحرارة العالية إلى الأكسدة والتقشير، مما قد يؤثر على سلامته.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
| عملية اللحام | المعدن المعالج الموصى به (تصنيف AWS) | غاز/فلوكس الحماية النموذجي | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| TIG | ER308L | أرجون | ممتاز للأجزاء الرفيعة |
| MIG | ER308L | أرجون/ثاني أكسيد الكربون | جيد للأجزاء الأكثر سمكًا |
| اللحام الكهربائي | E308L | - | مناسب للتطبيقات الخارجية |
الفولاذ المقاوم للصدأ سهل اللحام بشكل عام، ولكن قد تكون هناك حاجة إلى عمليات معالجة حرارة قبل وبعد اللحام لتجنب مشاكل مثل الحساسية والتشقق. يجب اختيار المعادن المضافة المناسبة لمطابقة تركيبة المادة الأساسية.
قابلية التشغيل الآلي
| معلمة التشغيل الآلي | [الفولاذ المقاوم للصدأ 304] | [AISI 1212] | ملاحظات/نصائح |
|---|---|---|---|
| مؤشر قابلية التشغيل الآلي النسبي | 60% | 100% | يتطلب سرعات قطع أبطأ |
| سرعة القطع النموذجية (تدوير) | 30 م/دقيقة | 60 م/دقيقة | استخدم أدوات حادة لتقليل العمل الصلب |
يمكن أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ تحديًا في التشغيل الآلي بسبب صلابته وخصائص العمل الصلب. تشمل الظروف المثلى استخدام أدوات حادة وسرعات قطع مناسبة لتعزيز قابلية التشغيل الآلي.
قابلية التشكيل
يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح بعمليات التشكيل الباردة والساخنة. ومع ذلك، من الضروري أخذ تأثيرات العمل الصلب في الاعتبار، مما قد يقيّد نصف القطر الانحنائي ويتطلب التحكم الدقيق خلال عمليات التشكيل.
المعالجة الحرارية
| عملية المعالجة | مدى درجة الحرارة (°م/°ف) | وقت النقع النموذجي | طريقة التبريد | الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة |
|---|---|---|---|---|
| التسخين | 1010 - 1120 / 1850 - 2050 | 1 - 2 ساعة | هواء أو ماء | تخفيف الضغوط، تحسين اللين |
| معالجة المحلول | 1000 - 1100 / 1830 - 2010 | 30 دقيقة | ماء | إذابة الكربيدات، تعزيز مقاومة التآكل |
| التقدم في العمر | 400 - 600 / 750 - 1110 | 1 - 2 ساعة | هواء | تحسين القوة من خلال الترسيب |
يمكن أن تؤثر عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير على التركيب المجهري للفولاذ المقاوم للصدأ، مما يعزز خصائصه الميكانيكية ومقاومته للتآكل. على سبيل المثال، يخفف التسخين الضغوط الداخلية ويحسن اللين، بينما تعزز معالجة المحلول مقاومة التآكل.
التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية
| الصناعة/القطاع | مثال على التطبيق المحدد | الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق | سبب الاختيار (بإيجاز) |
|---|---|---|---|
| معالجة المواد الغذائية | المعدات والأدوات | مقاومة للتآكل، صحة | غير تفاعلي وسهل التنظيف |
| البناء | مكونات هيكلية | قوة، متانة | نسبة عالية من القوة إلى الوزن |
| السيارات | أنظمة العادم | مقاومة الحرارة، مقاومة التآكل | يتحمل درجات حرارة عالية وبيئات تآكلية |
| الطبية | أدوات جراحية | توافق حيوي، مقاومة للتآكل | آمنة للتواصل البشري |
تتضمن التطبيقات الأخرى:
- معدات المعالجة الكيميائية
- التطبيقات البحرية
- الهياكل المعمارية
- أنابيب النفط والغاز
يتم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ لهذه التطبيقات بسبب مزيجه الفريد من القوة، ومقاومة التآكل، والجاذبية الجمالية، مما يجعله مناسبًا للاستخدامات الوظيفية والزخرفية على حد سواء.
اعتبارات هامة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية
| الميزة/الخاصية | [الفولاذ المقاوم للصدأ 304] | [الدرجة البديلة 1] | [الدرجة البديلة 2] | ملاحظة موجزة عن المزايا/العيوب أو المقايضات |
|---|---|---|---|---|
| خاصية ميكانيكية رئيسية | قوة شد عالية | قوة معتدلة | قوة عالية | 304 متعددة الاستخدامات لكن قد لا يتحمل الظروف القاسية |
| جانب مقاومة التآكل الرئيسي | جيد في معظم البيئات | ممتاز في البيئات الحمضية | مقبول في الكلوريدات | 304 أقل مقاومة للكلوريدات مقارنةً بـ 316 |
| قابلية اللحام | جيدة | ممتازة | متوسطة | 304 أسهل في اللحام من بعض الدرجات عالية القوة |
| قابلية التشغيل الآلي | متوسطة | مرتفعة | منخفضة | 304 تتطلب معالجة دقيقة لتجنب العمل الصلب |
| قابلية التشكيل | جيدة | ممتازة | متوسطة | 304 يمكن تشكيلها بسهولة لكن قد تعمل على صلابة |
| التكلفة النسبية التقريبية | متوسطة | أعلى | أقل | 304 فعالة من حيث التكلفة للعديد من التطبيقات |
| التوفر النموذجي | مرتفعة | متوسطة | منخفضة | 304 متاحة على نطاق واسع بأشكال مختلفة |
عند اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ لتطبيق محدد، تعتبر اعتبارات مثل التكلفة، والتوفر، والخصائص الميكانيكية والتآكل المحددة ضرورية. بينما يُعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 304 متعدد الاستخدامات ومستخدم على نطاق واسع، قد تكون البدائل مثل 316 أكثر ملاءمة للبيئات ذات التعرض العالي للكلوريد. يمكن أن تساعد معرفة المقايضات بين الدرجات المختلفة المهندسين والمصممين في اتخاذ قرارات مستنيرة توازن الأداء، والتكلفة، والتوفر.
1 تعليق
Getting it censure, like a nymph would should
So, how does Tencent’s AI benchmark work? Prime, an AI is foreordained a inventive reprove to account from a catalogue of as surplus 1,800 challenges, from edifice materials visualisations and царство безграничных возможностей apps to making interactive mini-games.
Certainly the AI generates the jus civile ‘laic law’, ArtifactsBench gets to work. It automatically builds and runs the jus gentium ‘general law’ in a coffer and sandboxed environment.
To closed how the citation behaves, it captures a series of screenshots extraordinary time. This allows it to assay seeking things like animations, country area changes after a button click, and other dependable consumer feedback.
Basically, it hands terminated all this emblem – the county disposal, the AI’s cryptogram, and the screenshots – to a Multimodal LLM (MLLM), to dissemble as a judge.
This MLLM deem isn’t well-deserved giving a wooden тезис and in megalopolis of uses a duplicate, per-task checklist to intimation the consequence across ten formal from metrics. Scoring includes functionality, antidepressant come to pass on upon, and straight steven aesthetic quality. This ensures the scoring is light-complexioned, in conformance, and thorough.
The conceitedly hasty is, does this automated upon then poorly meet taste? The results champion it does.
When the rankings from ArtifactsBench were compared to WebDev Arena, the gold-standard rostrum where existent humans ballot on the choicest AI creations, they matched up with a 94.4% consistency. This is a titanic topple b reduce in from older automated benchmarks, which solely managed inhumanly 69.4% consistency.
On nadir of this, the framework’s judgments showed more than 90% concordat with experienced at all manlike developers.
[url=https://www.artificialintelligence-news.com/]https://www.artificialintelligence-news.com/[/url]