ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، سبائك الفولاذ؟

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي؟ ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي؟ ما هو سبائك الصلب؟ هنا يمكنك العثور على الجواب.
في التصميم الميكانيكي، غالبًا ما نستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي لأن لديهما خصائص فيزيائية وميكانيكية جيدة.
على سبيل المثال: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الشائع الاستخدام AISI303 وAISI304 له معامل مرونة يبلغ حوالي 200 وقوة إنتاج تبلغ 190 ميجا باسكال - 230 ميجا باسكال.
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الشائع الاستخدام AISI420 وAISI440C له معامل مرن يبلغ 215 جيجا باسكال. بعد 420 من المعالجة الحرارية للتبريد والتلطيف، يمكن أن تصل قوة الخضوع إلى 345Mpa-1420Mpa. بعد المعالجة الحرارية 440 درجة مئوية، يمكن أن تصل قوة الخضوع إلى 1900Mpa.
التسقية هي عملية تسخين قطعة العمل إلى 30-50 درجة مئوية فوق درجة الحرارة الحرجة للأوستينية، وإخراجها بعد العزل، وتبريدها بسرعة في الماء.
التقسية هي عملية إعادة تسخين قطعة العمل المسقية إلى أقل من 727 درجة مئوية، وإخراجها بعد العزل، وتبريدها بالهواء أو الزيت أو الماء. بشكل عام، تكون عملية التقسية مطلوبة بعد التسقية للتخلص من الضغط الداخلي وتثبيت الهيكل.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مغناطيسي ولديه مقاومة جيدة للتآكل، مثل 303، 304، 316، 202، وغيرها من الفولاذ المقاوم للصدأ.

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مغناطيسي، لكن مقاومته للتآكل ليست جيدة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مثل 420، 440، 410، 403، وغيرها من الفولاذ المقاوم للصدأ.

سواء كان مارتنسيت أو أوستنيت، يتم تشكيلها بشكل أساسي على أساس الحديد النقي مع إضافة تركيزات مختلفة من الكربون عند درجة حرارة معينة.

عندما يتم تسخين الحديد النقي إلى درجة انصهار أعلى من 1538 درجة، يصبح الحديد النقي سائلا.

عندما يبدأ الحديد النقي بالتبريد في الحالة السائلة، فإنه يتبلور إلى بلورات ذات هياكل مختلفة في نطاقات درجات حرارة مختلفة. (تشير البلورة إلى تحول السائل إلى مادة صلبة؛ وتشير البلورة إلى جسم تترتب ذراته بانتظام في الفضاء).

على سبيل المثال، بين نقطة الانصهار و1394 درجة، يتبلور الحديد إلى بنية مكعبة متمركزة في الجسم، تسمى δ-Fe. بين 1394 و912 درجة، يتبلور الحديد إلى بنية مكعبة مركزية الوجه، تسمى γ-Fe. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 912 درجة، يكون لها أيضًا هيكل مكعب متمركز حول الجسم يسمى α-Fe.

يمكن للحديد الموجود في نطاقات درجات الحرارة الثلاثة المذكورة أعلاه، δ-Fe، وγ-Fe، وα-Fe، أن يذيب الكربون أيضًا، لكن قدرتها على إذابة الكربون مختلفة. وهذا ما يسمى الحل الصلب.

يُطلق على الكربون المذاب في α-Fe اسم الفريت Ferrite=F، ولا يزال يحتفظ بالهيكل المكعب الذي يركز على الجسم. يُسمى الكربون المذاب في γ-Fe الأوستينيت Austenite=Au، والذي لا يزال لديه بنية مكعبة مركزية الوجه، والأوستينيت يتمتع بمرونة جيدة جدًا. ، تتحول بسهولة.

ومع ذلك، نظرًا لأن الفجوة الذرية لـ γ-Fe أكبر من فجوة α-Fe، فإن تركيز الكربون الذي يمكنه إذابته أكبر من تركيز α-Fe.

الحد الأقصى للكربون المذاب في الأوستينيت هو 2.11%، والحد الأقصى للكربون المذاب في الفريت هو 0.0218%.

ماذا يحدث إذا تجاوز الجزء الكتلي من الكربون حد الذوبان لكليهما؟

سيتم تكوين مركب Fe3C يسمى سمنتيت: سمنتيت ومحتوى الكربون فيه يمكن أن يصل إلى 6.69%.

عندما تكون درجة الحرارة أقل من 727 درجة، سوف يمتزج الأوستينيت مع الهياكل الأخرى لتكوين هياكل جديدة، ومعظم الفولاذ المقاوم للصدأ الذي نستخدمه عادة يكون في درجة حرارة الغرفة. في درجات الحرارة العادية، تختلف الهياكل التي تتكون من تركيزات مختلفة من الكربون المذاب في الحديد.

على سبيل المثال، عندما يكون محتوى الكربون أقل من 0.0218%، يكون الهيكل المتكون في درجة حرارة الغرفة من الفريت.

إذًا، من أين يأتي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي؟ ما هي سبيكة؟

الفولاذ الكربوني عبارة عن سبيكة تحتوي على الحديد والكربون كمكوناتها الرئيسية. تسمى سبيكة الحديد والكربون التي تحتوي على نسبة كتلة كربون تتراوح بين 0.0218% و2.11% بالفولاذ. من بينها، يسمى الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على نسبة كربون أقل من 0.25% بالفولاذ منخفض الكربون. يُطلق على الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على نسبة كربون تتراوح بين 0.25% و0.6% أيضًا اسم الفولاذ الكربوني المتوسط. عندما يكون محتوى الكربون أكبر من 0.6%، يطلق عليه الفولاذ عالي الكربون.
في درجة حرارة الغرفة، سيشكل الفولاذ الكربوني ذو الأجزاء الكتلية المختلفة الأوستينيت عند تسخينه فوق درجة الحرارة الحرجة. يتميز هذا الأوستينيت بخاصية كونه متساوي الحرارة في نطاقات درجات حرارة مختلفة، أو يبرد في أوقات مختلفة. التبريد بسرعة منخفضة سيشكل هياكل مختلفة.

درجة الحرارة الحرجة هي درجة الحرارة المقابلة للخطوط A3 وAcm وA1 في مخطط طور الحديد والكربون. وهو يمثل درجة الحرارة التي تبدأ عندها أجزاء مختلفة من الكربون في التحول إلى الأوستينيت عند تسخينه. على سبيل المثال، سيتم تسخين الفولاذ الكربوني ذو البنية البرليتية في درجة حرارة الغرفة إلى 727 درجة، ويبدأ الأوستينيت في التشكل.
على سبيل المثال، بالنسبة للصلب الكربوني الذي يحتوي على نسبة كربون تبلغ 0.77%، سيتم تشكيل البيرليت بشكل متساوي الحرارة بين درجة الحرارة الحرجة البالغة 727 درجة و560 درجة، وسيتم تشكيل الباينيت بشكل متساوي الحرارة بين 560 درجة وMs، وبين Ms-Mf Martensite يتكون بشكل متساوي الحرارة .

تشير السبيكة إلى عنصر معدني مدمج مع عناصر أخرى لتكوين مادة ذات خصائص معدنية.
على سبيل المثال، النوافذ المصنوعة من سبائك الألومنيوم في منزلك عبارة عن سبيكة مكونة من الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون. يتكون الجسم الرئيسي لصنبور المطبخ بشكل عام من سبائك النحاس، وخاصة النحاس والزنك، ويحتوي أيضًا على كمية صغيرة من الرصاص.

غالبًا ما تستخدم سبائك الليثيوم والألومنيوم AL-Li8090 وسبائك التيتانيوم في هياكل الطائرات نظرًا لنسبة قوتها الكبيرة إلى كثافتها.