شرح الخصائص الرئيسية والاستخدامات للفولاذ المقاوم للتآكل

في مواجهة تأثيرات الصخور من عمليات التعدين، والاحتكاك المستمر من آلات البناء، وتحديات ارتداء قاسية من مختلف البيئات الصناعية،ظهر نوع متخصص من الفولاذهذا ليس فولاذ عادي ولكن فولاذ سبيكة عالية القوة التي تخضع لمعالجة متخصصة لتحقيق مقاومة ارتداء استثنائية.عمليات المعالجة الحرارية، معايير القسوة، وتطبيقاتها واسعة النطاق، مما يوفر فهمًا شاملًا لهذه المادة الهندسية الحاسمة.

الفولاذ المقاوم للاستعمال هو فولاذ سبائك عالي الكربون مصمم ومصنع ليقاوم الارتداء والإجهاد. من خلال تعديل تركيبات السبائك وعمليات المعالجة الحرارية ، يتم تحديد نوع الفولاذ المقاوم للاستعمال.الفولاذ المقاوم للاستعمال يحقق صلابة عالية وقوة، الحفاظ على سلامة الهيكل والوظائف في ظل ظروف العمل القاسية. اعتمادا على درجات القسوة ومتطلبات التطبيق،يتم تصنيف الصلب المقاوم للارتداء إلى عدة درجات، مثل AR200 ، AR235 ، AR400 ، AR450 ، AR500 ، و AR600.

يتم تصنيف الفولاذ المقاوم للاستعمال بشكل أساسي على أساس عدد صلابة برينيل (BHN). يقيس اختبار صلابة برينيل صلابة المواد عن طريق التدفق.يتم الضغط على كرة فولاذية بحجم معين في سطح المادة، ويتم قياس قطر التجويف لحساب قيمة صلابة برينيل. القيم الأعلى تشير إلى صلابة أكبر ومقاومة للارتداء.أدناه تصنيفات الفولاذ المقاومة للاستعمال الشائعة ومستويات صلابة برينيل المقابلة لها:

من المهم أن نلاحظ أن القسوة ليست المعيار الوحيد لمقاومة التآكل. تتطلب التطبيقات العملية أيضًا النظر في صلابة المواد ومقاومة الصدمات.و تآكل بيئة العملولذلك، فإن اختيار الصلب المقاوم للاستعمال المناسب ينطوي على تقييم شامل لهذه العوامل.

يتم تحقيق الخصائص الاستثنائية للصلب المقاوم للاستعمال من خلال عمليات المعالجة الحرارية الحرجةمزيج من هذه العمليات يغير بشكل ملحوظ هيكل الصلب الصغير، وتعزيز كل من الصلابة والصلابة.

يتضمن التدفئة تسخين الصلب فوق درجة حرارته الحرجة لجعله أوستنيتيز، تليها تبريد سريع (عادة باستخدام الماء أو الزيت أو الهواء) لتحويل الأوستنيت إلى مارتينسيت.المارتنسيت هي بنية صلبة للغاية ولكنها هشةالهدف من التخفيف هو تحقيق أقصى قدر من الصلابة.

• الخطوات:
  1. تسخين:يتم تسخين الفولاذ فوق درجة حرارة التثبيت ، عادة ما تكون بين 850-950 درجة مئوية ، اعتمادًا على تكوين الفولاذ والخصائص المطلوبة.
  2. غطس:يتم الاحتفاظ بالفولاذ في درجة حرارة استينيتيز لضمان درجة حرارة داخلية موحدة وتحويل كامل.
  3. التبريد:يتم تبريد الفولاذ بسرعة إلى درجة حرارة الغرفة أو أقل. يؤثر معدل التبريد بشكل كبير على القسوة النهائية والهيكل الدقيق. تشمل وسائل التبريد الشائعة الماء والزيت والملحومة والهواء.

الصلب المكثف صلب للغاية ولكنه هش أيضاً، مما يجعله عرضة للكسر. يقلل من الهشاشة ويحسن الصلابة عن طريق إعادة تسخين الصلب المكثف إلى أقل من درجة الحرارة الحرجة.يحتفظ بها لفترةأثناء التجفيف ، يتحلل مارتنسيت إلى مارتنسيت متجفف والكربيدات ، مما يقلل من القسوة مع زيادة الصلابة.

• الخطوات:
  1. تسخين:يتم تسخين الفولاذ المكثف إلى درجة حرارة مكثفة ، عادة ما تكون بين 150-650 درجة مئوية. تؤدي درجات حرارة مكثفة أعلى إلى تقليل أكبر في الصلابة وتحسين الصلابة.
  2. غطس:يتم الاحتفاظ بالصلب في درجة حرارة التشديد لضمان درجة حرارة داخلية موحدة وتحويل كامل.
  3. التبريد:يتم تبريد الفولاذ إلى درجة حرارة الغرفة. سرعة التبريد لها تأثير ضئيل على الخصائص النهائية ، ويتم استخدام تبريد الهواء بشكل شائع.

من خلال ضبط درجة الحرارة، والمدة، ومعدلات التبريد من التخفيف والتصلب، يمكن التحكم بدقة في صلابة وقوة الفولاذ المقاوم للاستعمال لتلبية الاحتياجات التطبيقية المتنوعة.

اختبار صلابة برينيل هو طريقة تستخدم على نطاق واسع لتقييم صلابة الصلب المقاوم للاستعمال.يتم تحديد معايير الاختبار من قبل ASTM International (الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد)، وتحديدا تحت المواصفات E10. هذا المعيار يتفصّل المتطلبات لمعدات الاختبار، والأساليب، وإعداد العينات،وحسابات النتائج لضمان دقة ومقارنة نتائج الاختبار.

• مبدأ الاختبار:يتم الضغط على كرة من الصلب أو الكربيد الصلبة ذات قطر محدد في سطح العينة بقوة محددة ، ويتم الاحتفاظ بها لفترة محددة ، ثم يتم إزالتها. يتم قياس قطر التدفق ،ويتم حساب قيمة صلابة برينيل باعتبارها نسبة القوة المطبقة إلى مساحة السطح الكروية للتجويف.
• معدات الاختبار:اختبار صلابة برينيل، قادر على تطبيق قوى دقيقة وقياس قطرات التدفق.
• خطوات الاختبار:
  1. إعداد العينة:نظف سطح العينة، وإزالة الأكسيدات والدهون، وغيرها من الشوائب، وتأكد من أنها مسطحة.
  2. قوة الاختيار والإدخال:اختر القوة المناسبة وقطر المضرب على أساس المادة ومجموعة القسوة.
  3. القوة المطبقة:اضغط على المضغط عمودياً على سطح العينة واحتفظ به لفترة محددة.
  4. قياس التدفق:استخدم المجهر أو أداة متخصصة لقياس قطر التسرب.
  5. حساب صلابة:حساب قيمة صلابة برينيل باستخدام الصيغة: HB = 2P / (πD ((D - √(D2 - d2))) ، حيث HB هي صلابة برينيل ، P هي القوة المطبقة ، D هو قطر المقطوع ،و d هو قطر التسرب.

نظراً لمقاومتها الاستثنائية للاستعمال، يستخدم الصلب المقاوم للاستعمال على نطاق واسع في البيئات الخاضعة للكشط الشديد. وتشمل التطبيقات الرئيسية:

• آلات التعدين:دلو الحفر، غطاء المكسرات، وهياكل شاحنات الخام. هذه المكونات تتحمل تأثيرات صخرية شديدة والكشط أثناء عمليات التعدين،والفولاذ المقاوم للاستعمال يطيل عمر الخدمة مع تقليل تكاليف الصيانة.
• آلات البناء:شفرات الجرافة، ودلاء الحمولة، وأسنان الحفر. هذه الأجزاء تتعرض للكدح من التربة والصخور أثناء تحريك الأرض، والفولاذ المقاوم للارتداء يزيد من الكفاءة والموثوقية.
• الآلات الزراعية:أدوات الحراثة، الأقراص، ومفتاحات البذور. الفولاذ المقاوم للاستعمال يزيد من متانته في التطبيقات المتصلة بالتربة.
• صناعة الاسمنت:أدوات الطحن وأنابيب النقل. إنتاج الاسمنت يتضمن مواد شديدة الاحتكاك، والصلب المقاوم للاستعمال يقلل من ارتداء المعدات ويزيد من الإنتاجية.
• صناعة الطاقة:طلاء مصنع الفحم وأنابيب ناقل الفحم. يتم تخفيف كسور الفحم في توليد الطاقة عن طريق الصلب المقاوم للاستعمال.
• صناعة الصلب:طلاء الفرن ودلائل مصنع التلويح درجات الحرارة العالية والمواد الهشاشة في صناعة الصلب تتطلب الصلب المقاوم للاستعمال لفترة طويلة.
• صناعة إعادة التدويرشفرات الممزقة وسكاكين المكسرات. معالجة النفايات الهشاشة تتطلب فولاذاً مقاوماً للارتداء لتمديد عمر المعدات.
• تطبيقات أخرى:الممرات والحافلات المسمارية وشفرات المروحة والشاشات تستفيد أيضاً من الصلب المقاوم للاستعمال.

الاستخدامات المتخصصة تشمل:

• أهداف إطلاق الناريستخدم الفولاذ من الدرجة AR500 عادة لأهداف مقاومة للرصاص بسبب صلابة عالية.
• الدرع:الصلب المقاوم للاستعمال يمكن أن يكون بمثابة درع للسيارات، على الرغم من أن هشاشته تتطلب موازنة الصلابة مع الصلابة.

مع تقدم التكنولوجيا الصناعية، فإن متطلبات الأداء على الفولاذ المقاوم للاستعمال تستمر في النمو. تتضمن الاتجاهات المستقبلية:

• قوة وقسوة أعلى:تطوير الفولاذ ذات الخصائص المحسنة من خلال سبائك محسنة ومعالجات حرارية متقدمة وتقنيات تصنيع مبتكرة.
• تحسين الصلابة:موازنة الصلابة مع الصدمة ومقاومة التعب من أجل حياة خدمة أطول.
• قابلية لحام أفضل:تحسين أداء اللحام لتبسيط عمليات التصنيع.
• خفض التكاليف:تحسين الإنتاج واستخدام سبائك فعالة من حيث التكلفة لتحسين القدرة على التكلفة.
• إنتاج صديق للبيئة:اعتماد ممارسات مستدامة، مثل أفران القوس الكهربائي وتخفيف المياه، لتقليل التأثير البيئي.

الصلب المقاوم للاستعمال هو مادة هندسية حيوية تلعب دورا محوريا في جميع الصناعاتوتطبيقات يسمح باختيار أفضل واستخداممع تقدم التكنولوجيا ، سيستمر الفولاذ المقاوم للاستعمال في التطور.توسيع تطبيقاتها وتقديم قيمة أكبر لقطاعات متنوعة.