درجة الحموضة الفولاذ المقاوم للصدأ

يعد الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب المارتنسيتي من أكثر درجات PH شيوعًا في الاستخدام على نطاق واسع. أثناء عملية المعالجة الحرارية، تحتوي هذه السبائك عادة على بنية الأوستنيتي، ولكن عندما يتم تبريدها إلى درجة حرارة الغرفة، فإنها تخضع لعملية تحول تؤدي إلى أنها أكثر تطابقًا مع سبائك المارتنسيت. تتضمن بعض الدرجات الأكثر شيوعًا 17-4 (17% كروم 4% نيكل)، 13-8 (13% كروم 8% ني) و15-5 (15% كروم 5% نيكل). يمكن معالجة هذه الدرجات بالحرارة للحصول على قوة عالية، مع توفير مقاومة ممتازة للتآكل وقابلية التشغيل الآلي. كلهم مغناطيسيون.

يتم تنفيذ تصلب العمر لدرجات PH المارتنسيتية لتحقيق شروط محددة، مثل الحالة H900، H1025، H1100 وH1150. تشير هذه الظروف إلى درجة حرارة عملية تصلب العمر. ستنتج كل حالة خواص ميكانيكية مختلفة في المعدن، لكن قابلية التشغيل الآلي ومقاومة التآكل ستختلف أيضًا فيما بينها. تُظهر درجات PH المارتنسيتية أيضًا ثباتًا جيدًا للأبعاد بعد التصلب بالعمر.

تكمن القيمة المتأصلة للفولاذ المقاوم للصدأ PH في مرونتها. في حين أن الدرجات المذكورة أعلاه تتمتع بمقاومة للتآكل تقترب أو تلبي مقاومة الفولاذ الأوستنيتي 304، فإن الظروف المتصلبة بالعمر تسمح بتخصيص الخواص الميكانيكية لمجموعة واسعة من التطبيقات. وهذا هو السبب وراء زيادة إنتاج درجات PH بشكل جذري خلال العقود القليلة الماضية حيث تعلم المصممون الاستفادة من قدرة هذه المواد على التكيف.

هناك أيضًا سبائك تصلب بالترسيب الأوستنيتي، والتي تحافظ على هيكلها الأوستنيتي الأساسي حتى بعد المعالجة الحرارية. هذه السبائك عادة ليست قوية مثل الفئتين الأخريين ولكنها تتمتع بميزة كونها الأوستنيتي بالكامل. مثال على هذه الفئة هو A286، وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل تصل إلى 1300 درجة فهرنهايت.

التالي هي السبائك شبه الأوستنيتية، والتي تكون الأوستنيتي في الحالة الملدنة والمارتنسيتية في الحالة المتصلبة بالعمر. لا تزال هذه السبائك طرية بما يكفي للعمل على البارد. والمثال النموذجي هو 17-7 PH، وهو مخلوط بالكروم والنيكل والألمنيوم. ويُنظر إليه عمومًا على أنه أكثر السبائك القابلة للتشكيل من السبائك المتصلبة بالترسيب، في حين لا يزال يُظهر قوة وصلابة ممتازة. لهذه الأسباب فهو متوفر في الغالب في شكل ورقة. كما يظهر الحد الأدنى من التشويه بعد المعالجة الحرارية.

يعتمد توصيف الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب على بنيته المجهرية النهائية بعد المعالجة الحرارية. يمكن تصنيفها إلى أربع مجموعات متميزة كما هو مذكور ومناقشته أدناه:

الفولاذ المقاوم للصدأ شبه الأوستنيتي
عند التبريد السريع من درجة حرارة التلدين إلى درجة حرارة الغرفة، يحتفظ الفولاذ شبه الأوستنيتي بهيكله الأوستنيتي. تضفي هذه الخاصية صلابة وليونة ملائمة لعمليات التشكيل على البارد، مما يجعلها مفضلة على الفولاذ المارتنسيتي PH الذي يميل إلى أن يكون شديد الصلابة.
للحث على التصلب والتقوية، من الضروري إجراء تحول أولي من الأوستينيت إلى المارتنسيت. يؤدي هذا إلى تحضير المادة للمعالجة اللاحقة عند درجة حرارة التعتيق. تسخين الفولاذ شبه الأوستنيتي PH إلى نطاق 650-870 درجة يؤدي إلى ترسيب الكربيدات. تقلل هذه العملية من وجود عناصر تثبيت الأوستينيت في المادة الأساسية، مما يسمح بالتحول الجزئي إلى مارتنسيت عند التبريد إلى درجة حرارة الغرفة. يمكن أيضًا تحقيق التحول الجزئي للمارتنسيت عن طريق التبريد تحت درجة حرارة Ms (بداية تحول المارتنسيت) أو من خلال العمل البارد.
ونتيجة لذلك، فإن تعزيز الفولاذ المقاوم للصدأ PH شبه الأوستنيتي ينطوي على نهج مزدوج الطور أو خطوتين. بعد العلاج الأولي الذي يعزز تكوين المارتينسيت، تتضمن المرحلة الثانية التعرض لدرجة حرارة التعتيق البالغة 455-593 درجة. يؤدي هذا التعرض إلى هطول الأمطار، مما يؤدي إلى صلابة وتقوية شاملة.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي PH
تحافظ السبائك الأوستنيتي على بنياتها الأوستنيتي من خلال التلدين والتصلب اللاحق عبر الشيخوخة. عند درجة حرارة التلدين 1,095-1,120 درجة، تذوب مرحلة تصلب الترسيب وتبقى في المحلول أثناء التبريد السريع. عندما يتم إعادة تسخين هذه السبائك ضمن نطاق 650 إلى 760 درجة، يحدث هطول، مما يؤدي إلى زيادة الصلابة والقوة. والجدير بالذكر أن صلابة السبائك الأوستنيتي تظل أقل من نظيراتها المارتنسيتية أو شبه الأوستنيتية، وتحتفظ هذه السبائك بخصائصها غير المغناطيسية.

لحام الفولاذ المقاوم للصدأ PH
أثناء عمليات اللحام، ستؤدي الحرارة المدخلة حتماً إلى تحفيز مناطق من المعدن الأساسي المعالج بالمحلول أو الملدن. لتحقيق الصلابة المطلوبة في هذه المناطق، قد تكون المعالجات الحرارية بعد اللحام ضرورية، بما في ذلك أسلوب المعالجة الحرارية الفردي أو المزدوج. يُنصح بطلب التوجيه من منتج الصلب أو استشارة الأدبيات ذات الصلة لمعرفة ممارسات اللحام الموصى بها وبروتوكولات المعالجة اللاحقة الخاصة بدرجة PH الخاصة بالملكية المعنية.
لا تتطلب أقسام الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الرقم الهيدروجيني الرقيق عمومًا التسخين المسبق قبل اللحام. لا تخضع درجات PH المارتنسيتية، التي تتميز بمحتوى منخفض الكربون، للتصلب الكامل على غرار الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مثل النوع 410.
في حالات اللحامات أحادية المسار، يميل كل من معدن اللحام والمناطق المتأثرة بالحرارة إلى الاستجابة بشكل موحد لعلاجات تصلب الترسيب بعد اللحام. ومع ذلك، تعرض اللحامات المتعددة التمرير تماثلًا أقل. يؤدي هذا إلى اختلافات ملحوظة في هيكل المعدن الأساسي والمناطق المتأثرة بالحرارة ومعدن اللحام. يؤدي التلدين بعد اللحام إلى تعزيز بنية أكثر اتساقًا، مما يتيح استجابة موحدة لعلاجات تصلب الترسيب اللاحقة.
على سبيل المثال، عند لحام لوحة PH 17-4 بسمك أقل من أربع بوصات، فإن التسخين المسبق ليس إلزاميًا، ولكن يتم تحديد درجات حرارة البينية التي تصل إلى 150 درجة بشكل شائع. بالنسبة لسمك لوحة PH 17-4 الذي يتجاوز أربع بوصات، غالبًا ما يعتبر التسخين المسبق إلى 95 درجة والحفاظ على درجة حرارة فاصلة تتراوح بين 95-260 درجة ضروريًا للعديد من التطبيقات. عند اللحام 17-4 PH باستخدام سلك ER630 العاري، استخدم الأرجون في لحام GMAW أو غاز الهيليوم أو الأرجون في لحام GTAW.

الفولاذ المقاوم للصدأ PH المارتينسيتي
تعرض السبائك المارتنسيتية، على وجه الخصوص، هياكل الأوستنيتي في المقام الأول عند درجات حرارة التلدين تتراوح من حوالي 1040 إلى 1065 درجة. عند تبريدها إلى درجة حرارة الغرفة، تخضع هذه السبائك لعملية تحويلية تحول بنية الأوستينيت إلى مارتنسيت. يحافظ التبريد السريع في الهواء أو الزيت بعد هذه المرحلة على وجود مواد مضافة مثل النحاس والكولومبيوم داخل المحلول الصلب في درجات الحرارة المحيطة. في نطاق درجة حرارة حوالي 150 درجة إلى درجة حرارة الغرفة، يحدث التحول من الأوستنيت إلى مارتنسيت. عندما يتم إعادة تسخين المحلول الصلب عالي التشبع في مصفوفة المارتنسيت إلى درجة حرارة التعتيق من 482 درجة إلى 593 درجة، تترسب الجزيئات الدقيقة، مما يؤدي إلى زيادة الصلابة والقوة.

لا، فالتصلب بالترسيب والتصلب مرتبطان ببعضهما البعض، لكنهما عمليتان مختلفتان في علم المواد. التصلب هو مصطلح عام يستخدم لوصف عملية صنع مادة، عادةً ما تكون معدنية أو سبيكة، أكثر صلابة عن طريق تغيير بنيتها الدقيقة من خلال طرق مختلفة. يتضمن هذا غالبًا تسخين المادة إلى درجة حرارة معينة ثم تبريدها بسرعة، مما قد يؤدي إلى تغييرات في بنيتها البلورية وخصائصها الميكانيكية. يمكن أن يتضمن التصلب أيضًا إدخال بعض عناصر صناعة السبائك إلى المادة. يمكن تحقيق التصلب من خلال عمليات مثل التسقية والتلطيف في الفولاذ، حيث يتم خلالها تسخين المادة ثم تبريدها بسرعة (تسقى) لتثبيتها في حالة تصلب، تليها إعادة تسخين متحكم فيها (تلطيف) لتحقيق التوازن بين الصلابة والمتانة.

ومن ناحية أخرى، فإن التصلب بالترسيب هو نوع محدد من عمليات التصلب التي تتضمن تكوين رواسب متناثرة بدقة داخل البنية المجهرية للمادة. وتساهم هذه الرواسب، التي تكون غالبًا بمقياس النانو، في زيادة القوة والصلابة. تتضمن العملية عادةً خطوات مثل معالجة المحلول (التسخين لإذابة عناصر السبائك)، والتبريد (التبريد السريع لاحتجاز هذه العناصر في المحلول)، والتعمير (إعادة التسخين المتحكم فيه للسماح بتكوين الرواسب). تُستخدم هذه العملية بشكل شائع في بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم ومواد أخرى لتحقيق خصائص ميكانيكية مخصصة.