316 مقابل 316Ti – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات
شارك
Table Of Content
Table Of Content
مقدمة
النوع 316 والنوع 316Ti هما كلاهما من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المستخدم على نطاق واسع في معالجة المواد الكيميائية، البحرية، الغذائية، وصناعات المبادلات الحرارية. يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع عادةً معضلة اختيار بين أداء مقاومة التآكل المختلف قليلاً، وقابلية اللحام، والثبات الحراري، والتكلفة - على سبيل المثال، الاختيار بين مادة ذات تكلفة أولية أقل مع مقاومة عامة ممتازة للتآكل ونسخة مستقرة مصممة للتعرض المطول لدرجات حرارة مرتفعة.
الفرق المعدني الرئيسي هو أن 316Ti يحتوي على إضافة متعمدة من التيتانيوم لربط الكربون وتقليل خطر ترسيب كربيد الكروم أثناء التعرض لدرجات حرارة عالية؛ 316 هو الدرجة التقليدية غير المستقرة التي تحتوي على الموليبدينوم. بسبب استراتيجية الاستقرار تلك، غالباً ما تتم مقارنة الدرجتين عندما يجب أن تتحمل التصاميم التعرض بعد اللحام، أو الخدمة في درجات حرارة مرتفعة لفترات طويلة، أو عند اختيار مادة التعبئة وعوامل عملية اللحام.
1. المعايير والتسميات
- ASTM / ASME:
- 316: ASTM A240 / ASME SA240 (UNS S31600)
- 316Ti: ASTM A240 / ASME SA240 (يتم تحديده عادةً كـ 316Ti، UNS S31635 أو EN 1.4571)
- EN (الأوروبية):
- 316: EN 1.4401
- 316Ti: EN 1.4571
- JIS (اليابان): توجد معادلات (مثل، SUS316)
- GB (الصين): توجد معادلات (مثل، 0Cr17Ni12Mo2)
التصنيف: كلا من 316 و 316Ti هما فولاذان مقاومان للصدأ (أوستنيتي). هما ليسا فولاذين كربونيين، أو فولاذ أدوات، أو فولاذ HSLA.
2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك
الجدول التالي يعطي نطاقات تركيبية نموذجية (وزن%) وفقًا للمعايير الشائعة (تعكس النطاقات المواصفات القياسية بدلاً من تحليل ملكية واحد). التركيب الدقيق يختلف مع المواصفة والمنتج.
| عنصر | 316 (نطاق نموذجي، وزن%) | 316Ti (نطاق نموذجي، وزن%) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.08 | ≤ 0.08 |
| Mn | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 |
| Si | ≤ 1.0 | ≤ 1.0 |
| P | ≤ 0.045 | ≤ 0.045 |
| S | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| Cr | 16.0–18.0 | 16.0–18.0 |
| Ni | 10.0–14.0 | 10.0–14.0 |
| Mo | 2.0–3.0 | 2.0–2.5 |
| V | trace / not specified | trace / not specified |
| Nb | typically none | typically none |
| Ti | trace / none | 0.5–0.8 |
| B | trace / not specified | trace / not specified |
| N | ≤ 0.11 (often ≤0.10) | ≤ 0.11 (often ≤0.10) |
كيف تؤثر السبائك على السلوك: - يوفر الكروم (Cr) الفيلم الساكن الذي يمنح الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومته للتآكل. - ي stabilizes النيكل (Ni) المرحلة الأوستنيتية ويحسن المتانة والليونة. - يزيد الموليبدينوم (Mo) من المقاومة للتآكل الناتج عن الحفر والشقوق في البيئات المحتوية على الكلوريد. - يزيد الكربون (C) من القوة قليلاً ولكنه يعزز تكوين كربيدات الكروم عند حدود الحبيبات عند التعرض لمدى درجات حرارة التحسس (حوالي 450–850 درجة مئوية)، مما يقلل من مقاومة التآكل بين الحبيبات. - يشكل التيتانيوم (Ti) في 316Ti كربيدات ونترات التيتانيوم بشكل تفضيلي، مما يمنع الكربون من ربط الكروم وبالتالي يقلل من خطر التحسس بعد التعرض لمدى درجات الحرارة الحرجة.
3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية
البنية المجهرية: - كلا من 316 و 316Ti هما أوستنيتيان بالكامل (مكعب مركزي الوجه) في حالة التلدين المحلول. تتكون البنية المجهرية النموذجية من مصفوفة أوستنيتية؛ يمكن أن تظهر مراحل ثانوية مثل الكربيدات (M23C6)، النترات، أو المعادن البينية اعتمادًا على التاريخ الحراري. - في 316، يمكن أن يتحد الكربون مع الكروم عند حدود الحبيبات لتشكيل كربيدات الكروم (M23C6) عندما يتم تبريد المادة ببطء عبر أو الاحتفاظ بها ضمن نطاق التحسس، مما يؤدي إلى مناطق فقيرة بالكروم وقابلية للتآكل بين الحبيبات. - في 316Ti، يشكل التيتانيوم TiC و TiN بشكل تفضيلي أثناء التعرض الحراري، مما يحد من تكوين كربيدات الكروم ويساعد في الحفاظ على الكروم عند حدود الحبيبات.
استجابة المعالجة الحرارية: - التلدين المحلول (النطاق النموذجي للدرجات الأوستنيتية): تسخين إلى حوالي $1040$–$1150^\circ\text{C}$ ثم التبريد. هذا يذيب الترسبات ويستعيد مقاومة التآكل. - لا يُستخدم التعديل عادةً للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لأنه له تأثير ضئيل ولا يقوي الهيكل. - لا يمكن تقوية 316 أو 316Ti عن طريق التبريد والتصلب التقليدي - بل تعمل على تقوية العمل من خلال التشوه البارد أو يمكن تقويتها من خلال العمل البارد أو من خلال تصلب الترسبات في أنظمة سبائك مختلفة (ليس شائعًا لعائلة 316). - تؤثر المعالجة الحرارية الميكانيكية (العمل البارد، جداول التلدين) على حجم الحبيبات، والملمس، والخصائص الميكانيكية بشكل مشابه لكلا الدرجتين، ولكن 316Ti يحتفظ بمقاومة أفضل للهجوم بين الحبيبات بعد التعرض لدرجات حرارة مرتفعة.
4. الخصائص الميكانيكية
تعكس الخصائص أدناه الظروف النموذجية للتلدين (المعالجة الحرارية)؛ القيم الدقيقة تعتمد على شكل المنتج ومعالجة المصنع.
| الخاصية (المعالجة الحرارية) | 316 (نموذجي) | 316Ti (نموذجي) |
|---|---|---|
| قوة الشد (Rm) | ~480–620 ميغاباسكال | ~480–620 ميغاباسكال |
| قوة العائد (0.2% إثبات) | ~170–300 ميغاباسكال | ~170–300 ميغاباسكال |
| التمدد (A%) | ~40% (في مقياس 50 مم) | ~35–45% |
| صلابة التأثير (Charpy V، درجة حرارة الغرفة) | عالية - متانة جيدة | عالية - مشابهة لـ 316 |
| الصلابة (HB) | ~140–190 HB | أعلى قليلاً لـ 316Ti في بعض الخلطات |
تفسير: - القوة والليونة متشابهة بشكل عام؛ لا يرفع استقرار التيتانيوم بشكل كبير قوة الشد في درجة حرارة الغرفة في الحالة المعالجة حراريًا. - يمكن أن يظهر 316Ti صلابة أو صلابة دنيا أعلى قليلاً في بعض دفعات الإنتاج بسبب ترسيب TiC/TiN، ولكن الفروق صغيرة في معظم سياقات التصميم الهيكلي. - تبقى المتانة عالية لكلاهما؛ لا يعد أي منهما مادة هشة في درجات الحرارة المنخفضة.
5. قابلية اللحام
تعتبر كلا الدرجتين قابلة للحام بسهولة باستخدام ممارسات اللحام القياسية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، ولكن هناك تمييزات عملية.
مؤشرات قابلية اللحام المهمة: - يمكن استخدام أشكال المكافئ الكربوني لتقييم قابلية التصلب وقابلية التشقق. أحد المؤشرات القياسية هو: $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ - معلمة أكثر تفصيلاً للفولاذ المقاوم للصدأ: $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$
التفسير النوعي: - كلا من 316 و 316Ti يحتويان على كربون منخفض بالنسبة للعديد من الفولاذ الهيكلي، لذا فإنهما ليسا عرضة للتشقق البارد الناتج عن تكوين المارتنسيت؛ تعتبر مواد التعبئة الأوستنيتية وغازات الحماية قياسية. - يُفضل 316L (النسخة منخفضة الكربون) حيث يُتوقع اللحام المكثف لأن الكربون المنخفض يزيل الحاجة إلى الاستقرار. بالنسبة لـ 316 (القياسي) و 316Ti: - يوفر 316Ti مقاومة أفضل للتحسس بعد اللحام عندما تمر درجات حرارة HAZ عبر نطاق التحسس، لأن التيتانيوم يربط الكربون. يمكن أن يكون هذا مفيدًا في التصنيع حيث يتعرض المكون لدورات درجات حرارة مرتفعة متكررة. - ومع ذلك، يمكن أن يعقد التيتانيوم في المعدن الأساسي اختيار مادة التعبئة ويتطلب الانتباه إلى إجراء اللحام لتجنب تشكيل ترسبات التيتانيوم الخشنة في معدن اللحام التي قد تؤثر على الليونة أو مقاومة التآكل محليًا. في العديد من تطبيقات اللحام، يتم استخدام مادة تعبئة 316L لتقليل خطر التحسس في معدن اللحام. - يمكن أن يستعيد التلدين المحلول قبل وبعد اللحام مقاومة التآكل حيثما كان ذلك مطلوبًا. بالنسبة للتطبيقات الحرجة، تُستخدم اختبارات التآكل بين الحبيبات (مثل، ممارسات ASTM A262).
6. التآكل وحماية السطح
- بالنسبة للدرجات المقاومة للصدأ مثل 316 و 316Ti، فإن مقاومة التآكل العامة تأتي من الفيلم الساكن من أكسيد الكروم؛ يحسن الموليبدينوم مقاومة الحفر في البيئات المحتوية على الكلوريد.
- استخدم رقم مقاومة الحفر المكافئ (PREN) لمقارنة مقاومة الحفر عند الاقتضاء: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$
- ملاحظة: لا يدخل التيتانيوم في تعبير PREN؛ إضافة Ti لا تزيد مباشرة من PREN ولكن تساعد في الحفاظ على الكروم في المحلول عن طريق منع تكوين كربيد الكروم.
- التحسس: يمكن أن يصبح 316 (غير المستقر) حساسًا إذا تعرض لنطاق درجات الحرارة التقريبي 450–850 درجة مئوية لفترة كافية، مما يؤدي إلى تآكل بين الحبيبات بسبب ترسيب كربيد الكروم. تم تصميم 316Ti خصيصًا لتقليل هذا الخطر من خلال تشكيل TiC/TiN.
- قابلية التشقق الناتج عن الإجهاد (SCC) في البيئات المحتوية على الكلوريد هي اعتبار تصميمي للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي؛ خفض الكربون لا يمنع SCC؛ يتطلب اختيار المادة، والتحكم في الضغوط المتبقية، والتحكم في البيئة.
- حماية السطح: بالنسبة للفولاذ غير المقاوم للصدأ، تشمل التدابير الشائعة الجلفنة أو الطلاء؛ بالنسبة لـ 316/316Ti، عادةً لا تكون هذه مطلوبة ما لم تكن هناك حاجة لحماية جمالية أو ضد التآكل.
7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل
- قابلية التشغيل: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عمومًا أكثر صعوبة في التشغيل من الفولاذ الكربوني بسبب تصلب العمل وانخفاض الموصلية الحرارية. 316 و 316Ti متشابهان؛ يمكن أن يقلل استقرار التيتانيوم قليلاً من قابلية التشغيل في بعض الخلطات بسبب وجود جزيئات TiC/TiN الصلبة.
- قابلية التشكيل: كلا الدرجتين لهما ليونة ممتازة ويمكن سحبها عميقًا، وثنيها، وتشكيلها باستخدام تقنيات قياسية. يُفضل استخدام المادة المعالجة حراريًا للتشكيل لتجنب الارتداد المفرط أو تصلب الإجهاد.
- تشطيب السطح: يمكن طحن كلاهما، وتلميعه، وتلميع كهربائي. الترسبات المحتوية على التيتانيوم في 316Ti عادةً ما تكون على مقياس ميكروسكوبي ولا تمنع الحصول على تشطيبات سطح عالية الجودة.
- اللحام والمعالجات بعد اللحام: غالبًا ما تُستخدم مواد تعبئة 316L؛ حيث يُتوقع حدوث زحف عند درجات حرارة مرتفعة أو تعرض مطول لدرجات حرارة مرتفعة، قد يتم اختيار مادة تعبئة متخصصة تتناسب مع استراتيجية المعدن الأساسي.
8. التطبيقات النموذجية
| 316 (الاستخدامات الشائعة) | 316Ti (الاستخدامات الشائعة) |
|---|---|
| معدات معالجة المواد الكيميائية (المفاعلات، الخزانات) | مبادلات حرارية ومكونات أفران تتعرض لدرجات حرارة مرتفعة |
| الأجهزة البحرية، تركيبات مياه البحر (خدمة متوسطة الكلوريد) | مكونات تتعرض لدورات درجات حرارة مرتفعة متكررة (مثل، أنابيب الغلايات، بطانات السخانات) |
| معدات معالجة الطعام والمشروبات | أنابيب وأطواق عالية الحرارة حيث يوجد خطر التحسس |
| مكونات الأجهزة الطبية والمعدات الجراحية | معدات بتروكيماوية تتعرض لدرجات حرارة مرتفعة متقطعة |
| زخارف معمارية، مسامير | تجمعات ملحومة متخصصة تتطلب استقرارًا عاليًا بعد اللحام |
مبررات الاختيار: - اختر 316 لمقاومة التآكل العامة، والفعالية من حيث التكلفة، والتوافر الواسع. - اختر 316Ti عندما تشمل الخدمة التعرض المتكرر أو المطول لدرجات الحرارة حيث يكون التحسس مصدر قلق، أو حيث تكون الاستقرار الحراري طويل الأمد لحدود الحبيبات مطلوبًا.
9. التكلفة والتوافر
- التكلفة: 316 عمومًا أكثر شيوعًا وأقل تكلفة قليلاً من 316Ti لأن الأخير يتضمن إضافة متعمدة من التيتانيوم وغالبًا ما يكون لديه تحكم أكثر دقة في المعالجة. عادةً ما تكون الفروق السعرية متواضعة بالنسبة لتكاليف المشروع الإجمالية ولكن يمكن أن تعتمد على أسعار التيتانيوم في السوق ومعالجة السبائك.
- التوافر: 316 متوفر على نطاق واسع في الألواح، والصفائح، والأنابيب، والبار، والمسبوكات. 316Ti متوفر أيضًا على نطاق واسع ولكن قد يكون لديه أوقات تسليم أطول لبعض أشكال المنتجات، أو السماكات، أو التشطيبات الخاصة. بالنسبة للمخزون القياسي بكميات كبيرة، سيكون من الأسهل غالبًا الحصول على 316.
10. الملخص والتوصية
| السمة | 316 | 316Ti |
|---|---|---|
| قابلية اللحام | جيدة جدًا؛ استخدم مادة تعبئة 316L لمقاومة التآكل الحرجة | جيدة جدًا؛ مقاومة محسنة للتحسس بعد اللحام، ولكن اختيار المادة والتحكم في اللحام مهمان |
| القوة–المتانة | متانة ممتازة؛ قوة أوستنيتية نموذجية | قوة ومتانة مشابهة؛ زيادة صغيرة في الصلابة ممكنة |
| التكلفة | أقل (أكثر شيوعًا) | أعلى قليلاً (سبائك مستقرة) |
التوصيات: - اختر 316 إذا: كنت بحاجة إلى فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي متعدد الاستخدامات وفعال من حيث التكلفة لمقاومة التآكل العامة، ومكونات المضخات والصمامات، ومعدات معالجة الطعام، أو عندما سيتم إجراء لحام مكثف في المتجر أو في الميدان وتكون التكلفة الإجمالية للسبائك هي الأولوية (اعتبر 316L للحام الثقيل). - اختر 316Ti إذا: كان المكون سيتعرض لفترات طويلة أو متكررة في نطاق درجات حرارة التحسس (مثل، المبادلات الحرارية، أجزاء الأفران، بعض خدمات البتروكيماويات)، أو حيث يكون الحفاظ على الكروم عند حدود الحبيبات بعد الدورات الحرارية أمرًا حاسمًا. 316Ti هو خيار مفضل عندما يرغب المصممون في الحصول على فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي مستقر دون الانتقال إلى درجة منخفضة الكربون.
ملاحظة ختامية: بالنسبة لأي تطبيق حرج، حدد بالضبط تسمية الدرجة ASTM/EN المطلوبة، وشكل المنتج المطلوب، وأي متطلبات معالجة حرارية أو تلدين بعد اللحام. يُوصى بإجراء اختبارات التآكل، وتأهيل إجراءات اللحام، وشهادة المورد لضمان أن الدرجة المختارة تلبي توقعات الخدمة.
1 تعليق
Atualmente, o Stake Casino se consolidou como uma das principais opcoes para apostadores do Brasil. Para comecar a jogar com seguranca, basta usar o acesso oficial disponivel aqui — [url=https://stakepokiemachine.net/br/]Plataforma segura com saques processados em minutos para contas brasileiras[/url]
. Com uma enorme variedade de opcoes, experiencia fluida e suporte local, o Stake atrai milhares de usuarios.
“Jogue mais de 3000 jogos sem complicacoes!”
Registro no Stake Brasil | Cadastro Simplificado em Poucos Minutos
A criacao de conta no Stake e descomplicado. Voce podem iniciar a diversao em pouco tempo. Basta acessar o site oficial usando o acesso confiavel, apertar “Inscrever-se”, inserir as informacoes e verificar o cadastro. Depois disso, faca seu deposito e inicie as apostas.
“Registro rapido e receba sua recompensa!”
Bonus no Stake para o Brasil | Ofertas Exclusivas
Os bonus de boas-vindas sao um dos grandes atrativos. Quem se cadastra podem impulsionar os fundos antes de comecar a jogar. Entre as vantagens estao beneficios iniciais, free spins e o clube de recompensas.
“Dobramos seu primeiro deposito para explorar os jogos!”