الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

1550 وجهات النظر 2025-05-09 15:34:51

فهم الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ صفات, المزايا, والقيود في كل أمر بالغ الأهمية للمهندسين, المصممون, الشركات المصنعة, وأي شخص يشارك في اختيار المواد.

يمكن أن يؤثر اختيار النوع الصحيح من الصلب بشكل كبير على أداء المشروع, طول العمر, يكلف, والسلامة.

هذا الدليل النهائي سوف يتعمق في مقارنة الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ, توفير فهم شامل لتمكينك من اتخاذ قرارات مستنيرة.

1. مقدمة

يوفر الصلب تنوعًا لأن عناصر صناعة السبائك والمعالجات الحرارية يمكنها تخصيصها لخصائص محددة.

أدت هذه القدرة على التكيف إلى عائلة متنوعة من الفولاذ, كل مناسبة لبيئات وضغوط مختلفة.

من بين هؤلاء, يعد التمييز بين الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ أحد أكثر الاعتبارات شيوعًا للمهندس.

1.1 أهمية مقارنة الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

الاختيار بين الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ ليس مجرد تمرين أكاديمي.

لها آثار عملية عميقة.

يقدم هذان النوعان من الصلب ملفات تعريف أداء مختلفة إلى حد كبير, بشكل خاص فيما يتعلق:

• مقاومة التآكل: هذا غالبًا ما يكون التمييز الأساسي, مع الفولاذ المقاوم للصدأ يظهر مقاومة فائقة للصدأ وأشكال أخرى من التآكل.
• الخواص الميكانيكية: قوة, صلابة, صلابة, ويمكن أن تختلف ليونة بشكل كبير.
• يكلف: الصلب الكربوني عمومًا أقل تكلفة مقدمًا, لكن الفولاذ المقاوم للصدأ قد يوفر قيمة طويلة الأجل أفضل بسبب متانته.
• جماليات: غالبًا ما يتم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ لتنظيفه, المظهر الحديث.
• التصنيع والقابلية للآلات: تؤثر الاختلافات في التكوين على مدى سهولة قطع هذه الفولاذ, تشكلت, وملحومة.

يمكن أن يؤدي الاختيار غير المناسب إلى فشل سابق لأوانه للمكونات, زيادة تكاليف الصيانة, مخاطر السلامة, أو منتج باهظ الثمن.

لذلك, يعد الفهم الشامل للنقاش الكربوني الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ أمرًا ضروريًا لتحسين اختيار المواد لأي تطبيق معين, من أدوات المائدة اليومية وعوارض البناء إلى مكونات الطيران الفائقة والزرع الطبي.

2. المفاهيم والتصنيفات الأساسية

لمقارنة بفعالية الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ, يجب علينا أولاً تحديد فهم واضح لما يحدد كل مادة, مؤلفاتهم الأساسية, وتصنيفاتهم الأساسية.

2.1 الكربون الصلب

يعتبر الكثيرون من الصلب الكربوني المواد الهندسية الأكثر استخدامًا لأنها توفر خصائص ميكانيكية ممتازة بتكلفة منخفضة نسبيًا.

خاصتها المميزة هي اعتمادها على الكربون كعنصر صناعة السبائك الرئيسي الذي يؤثر على خصائصه.

تعريف:

الصلب الكربوني سبيكة من الحديد والكربون, حيث يكون الكربون العنصر الرئيسي لسبائك السبائك الخلالي الذي يعزز قوة وصلابة الحديد النقي. عادة ما تكون عناصر السبائك الأخرى موجودة بكميات صغيرة, في كثير من الأحيان كبقايا من عملية صناعة الصلب أو إضافة عن عمد بكميات بسيطة لتحسين الخصائص, لكنهم لا يغيرون طابعها الأساسي بشكل كبير كصلب كربون.

تعبير:

المعهد الأمريكي للحديد والصلب (إيسي) يعرّف الصلب الكربوني بأنه فولاذ فيه:

1. لا تتطلب المعايير الحد الأدنى للمحتوى للكروم, الكوبالت, كولومبيوم (النيوبيوم), الموليبدينوم, النيكل, التيتانيوم, التنغستن, الفاناديوم, الزركونيوم, أو أي عنصر آخر مضاف لتأثير سبائك محدد.
2. الحد الأدنى المحدد للنحاس لا يتجاوز 0.40 في المئة.
3. أو الحد الأقصى للمحتوى المحدد لأي من العناصر التالية لا يتجاوز النسب المئوية المذكورة: المنغنيز 1.65, السيليكون 0.60, نحاس 0.60.

العنصر الرئيسي هو الكربون (ج), مع محتوى نموذجي يتراوح من كميات تتبع حتى حوالي 2.11% بالوزن.

ما وراء محتوى الكربون هذا, يتم تصنيف السبائك عمومًا على أنها الحديد الزهر.

• المنغنيز (من): عادة ما يصل إلى 1.65%. يساهم في القوة والصلابة, بمثابة dexidizer و desulfurizer, ويحسن قابلية التشغيل الساخنة.
• السيليكون (و): عادة ما يصل إلى 0.60%. يعمل بمثابة مأكسد يزيد قليلاً من القوة.
• الكبريت (س) والفوسفور (ص): تعتبر هذه الشوائب بشكل عام. يمكن أن يسبب الكبريت هشاشة في درجات حرارة عالية (الضيق الساخن), في حين أن الفوسفور يمكن أن يسبب هشاشة في درجات حرارة منخفضة (ضيق بارد). عادة ما تبقى مستوياتها منخفضة (على سبيل المثال, <0.05%).

أنواع الصلب الكربوني:

يتم تصنيف فولاذ الكربون في المقام الأول بناءً على محتوى الكربون, لأن هذا له التأثير الأكثر أهمية على خصائصها الميكانيكية:

1. فولاذ منخفض الكربون (الفولاذ الطري):
   • محتوى الكربون: عادة ما يحتوي على ما يصل إلى 0.25% - 0.30% الكربون (على سبيل المثال, إيسي 1005 ل 1025).
   • ملكيات: ناعم نسبيا, الدكتايل, وسهل الآلات, تشكلت, وملحومة. انخفاض قوة الشد مقارنة مع ارتفاع الفولاذ الكربون. نوع أقل تكلفة.
   • البنية المجهرية: في الغالب الفريت مع بعض اللؤلؤ.
   • التطبيقات: لوحات جسم السيارة, الأشكال الهيكلية (الحزم, القنوات), أنابيب, مكونات البناء, علب الطعام, والعمل المعدني للورقة العامة.
2. فولاذ متوسط ​​الكربون:
   • محتوى الكربون: يتراوح عادة من 0.25% - 0.30% ل 0.55% - 0.60% الكربون (على سبيل المثال, إيسي 1030 ل 1055).
   • ملكيات: يقدم توازنًا جيدًا في القوة, صلابة, صلابة, والليونة. استجابة للمعالجة الحرارية (التبريد والتلطيف) لزيادة تعزيز الخصائص الميكانيكية. أكثر صعوبة في التكوين, لحام, وقطع من الصلب منخفض الكربون.
   • البنية المجهرية: زيادة نسبة بيرليت مقارنة مع الصلب منخفض الكربون.
   • التطبيقات: التروس, مهاوي, المحاور, أعمدة الكرنك, وصلات, مسارات السكك الحديدية, أجزاء الآلات, والمكونات التي تتطلب قوة أعلى وارتداء المقاومة.
3. فولاذ عالي الكربون (أداة الكربون الصلب):
   • محتوى الكربون: يتراوح عادة من 0.55% - 0.60% ل 1.00% - 1.50% الكربون (على سبيل المثال, إيسي 1060 ل 1095). قد تمتد بعض التصنيفات هذا إلى ما يصل إلى 2.1 ٪ تقريبًا.
   • ملكيات: صعب جدا, قوي, ويمتلك مقاومة جيدة للارتداء بعد المعالجة الحرارية. لكن, إنه أقل دكتايل وأكثر صرامة (أكثر هشا) من انخفاض الفولاذ الكربون. أكثر صعوبة في اللحام والآلة.
   • البنية المجهرية: في الغالب بيرليت والاسمنت.
   • التطبيقات: أدوات القطع (الأزاميل, التدريبات), الينابيع, أسلاك عالية القوة, اللكمات, يموت, والتطبيقات التي تكون فيها الصلابة الشديدة ومقاومة التآكل هي المتطلبات الأساسية.
4. الصلب الفائق الكربون:
   • محتوى الكربون: تقريبًا 1.25% ل 2.0% الكربون.
   • ملكيات: يمكن أن يخفف من صلابة كبيرة. تستخدم للتخصص, أغراض غير صناعية مثل السكاكين, المحاور, أو اللكمات.

هذا التصنيف القائم على محتوى الكربون أمر أساسي في فهم الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنة, لأنه يضع خصائص خط الأساس لفولاذ الكربون.

2.2 الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ يبرز من معظم فولاذ الكربون لمقاومة التآكل الاستثنائية.

تنشأ هذه الخاصية من تكوين السبائك المحددة.

تعريف:

الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة من الحديد التي تحتوي على الحد الأدنى من 10.5% الكروم (كر) بالكتلة.

يشكل الكروم سلبيًا, طبقة أكسيد الإصلاح الذاتي على سطح الصلب, الذي يحميها من التآكل والتلوين.

هذا محتوى الكروم هو الذي يميز الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي عن الفولاذ الآخر.

تعبير:

إلى جانب الحديد والكروم المحدد, يمكن أن يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على عناصر مختلفة لصنع السبائك لتعزيز خصائص محددة مثل القابلية للتشكيل, قوة, ومقاومة التآكل في بيئات معينة.

• الكروم (كر): العنصر الأساسي, الحد الأدنى 10.5%. يحسن محتوى الكروم العالي عمومًا مقاومة التآكل.
• النيكل (في): في كثير من الأحيان يضاف لتحقيق الاستقرار في الهيكل الأوستنيتي (انظر الأنواع أدناه), مما يحسن ليونة, صلابة, وقابلية اللحام. كما يعزز مقاومة التآكل في بيئات معينة.
• الموليبدينوم (شهر): يحسن مقاومة التآكل والتآكل, لا سيما في البيئات التي تحتوي على الكلوريد (مثل مياه البحر). يزيد أيضًا من القوة في درجات الحرارة المرتفعة.
• المنغنيز (من): يمكن استخدامه كمثبت أوستنيت (استبدال النيكل جزئيا في بعض الدرجات) ويحسن القوة وقابلية التشغيل الساخنة.
• السيليكون (و): يعمل بمثابة ديكسيد ويحسن مقاومة الأكسدة في درجات حرارة عالية.
• الكربون (ج): موجود في الفولاذ المقاوم للصدأ, لكن محتواه غالبًا ما يتم التحكم فيه بعناية. في الدرجات الأوستنيتية والفيريتية, يفضل انخفاض الكربون عمومًا لمنع التوعية (كروم كربيد هطول الأمطار, تقليل مقاومة التآكل). في درجات مارتينيت, هناك حاجة إلى ارتفاع الكربون للصلابة.
• نتروجين (ن): يزيد من القوة والتآكل مقاومة التآكل, ويستقر على الهيكل الأوستنيتي.
• عناصر أخرى: التيتانيوم (ل), نيوبيوم (ملحوظة), نحاس (النحاس), الكبريت (س) (لتحسين القابلية للآلات في بعض الدرجات), السيلينيوم (مع), الألومنيوم (آل), إلخ., يمكن إضافتها لأغراض محددة.

أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ:

يتم تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ في المقام الأول بناءً على البنية المجهرية المعدنية, التي تحددها تكوينها الكيميائي (خاصة الكروم, النيكل, ومحتوى الكربون):

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي:

عالية في الكروم والنيكل, تقديم مقاومة تآكل ممتازة, القابلية للتشكيل, وقابلية اللحام.

شائع الاستخدام في معالجة الأغذية, الأجهزة الطبية, والتطبيقات المعمارية. لا يمكن تصلبها بالمعالجة الحرارية.

الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريريك:

يحتوي على كروم أعلى مع القليل أو معدوم نيكل. أكثر فعالية من حيث التكلفة, مغناطيسي, ومقاوم التآكل بشكل معتدل.

يستخدم عادة في أنظمة عادم السيارات والأجهزة المنزلية. لا يمكن علاج الحرارة لتصلب.

الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتي:

يسمح ارتفاع محتوى الكربون بالتصلب من خلال المعالجة الحرارية. المعروف عن صلابة عالية وقوة.

تستخدم في السكاكين, الصمامات, والأجزاء الميكانيكية.

دوبلكس فولاذ مقاوم للصدأ:

يجمع بين الهياكل الأوستنيتية والفيريتية, توفير قوة عالية ومقاومة تآكل ممتازة.

مثالي للبيئات الصعبة مثل البحرية, المعالجة الكيميائية, وأنظمة الأنابيب.

هطول الأمطار (الرقم الهيدروجيني) الفولاذ المقاوم للصدأ:

يمكن أن تحقق قوة عالية جدًا من خلال المعالجة الحرارية مع الحفاظ على مقاومة التآكل الجيدة.

شائع في الفضاء الجوي والمكونات الميكانيكية عالية القوة.

فهم هذه التصنيفات الأساسية أمر بالغ الأهمية لتقدير الفروق الدقيقة في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنة.

وجود على الأقل 10.5% الكروم في الفولاذ المقاوم للصدأ هو حجر الزاوية في خاصته المميزة: مقاومة التآكل.

3. تحليل اختلافات الأداء الأساسية: الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

قرار الاستخدام الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ غالبًا ما يتوقف على مقارنة مفصلة لخصائص أدائها الأساسية.

في حين أن كلاهما من سبائك حديدية, تؤدي تركيباتها المختلفة إلى اختلافات كبيرة في كيفية تصرفها في ظل ظروف مختلفة.

3.1 مقاومة التآكل

يمكن القول أن هذا هو الفرق الأكثر أهمية والمعروفة في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ مناظرة.

الكربون الصلب:

الصلب الكربوني لديه مقاومة تآكل رديئة.

عندما تتعرض للرطوبة والأكسجين, الحديد في الصلب الكربوني يتأكسد بسهولة لتشكيل أكسيد الحديد, المعروف باسم الصدأ.

طبقة الصدأ هذه عادة ما يسهل اختراقها ومسامية, لا تقدم أي حماية للمعادن الأساسية, السماح للتآكل بالاستمرار, يحتمل أن يؤدي إلى الفشل الهيكلي.

يعتمد معدل التآكل على العوامل البيئية مثل الرطوبة, درجة حرارة, وجود الأملاح (على سبيل المثال, في المناطق الساحلية أو الأملاح), والملوثات (على سبيل المثال, مركبات الكبريت).

لمنع أو إبطاء التآكل, يتطلب الصلب الكربوني دائمًا طلاء واقٍ (على سبيل المثال, طلاء, الجلفنة, تصفيح) أو تدابير التحكم في التآكل الأخرى (على سبيل المثال, الحماية الكاثودية).

 

الفولاذ المقاوم للصدأ:

الفولاذ المقاوم للصدأ, بسبب الحد الأدنى 10.5% محتوى الكروم, يعرض مقاومة تآكل ممتازة.

يتفاعل الكروم مع الأكسجين في البيئة لتشكيل رقيقة جدًا, عنيد, شفاف, وطبقة سلبية لذاتها من أكسيد الكروم (cr₂o₃) على السطح.

هذه الطبقة السلبية تعمل كحاجز, منع مزيد من الأكسدة والتآكل من الحديد الأساسي.

إذا تم خدش السطح أو التالف, يتفاعل الكروم بسرعة مع الأكسجين لإصلاح هذه الطبقة الواقية, غالبًا ما يشار إلى ظاهرة باسم "الشفاء الذاتي".

تختلف درجة مقاومة التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ اعتمادًا على تكوين السبائك المحددة:

• يحسن محتوى الكروم العالي عمومًا مقاومة التآكل.
• يعزز النيكل مقاومة التآكل العامة ومقاومة بعض الأحماض.
• الموليبدينوم يحسن بشكل كبير مقاومة التآكل وتآكل الشقوق, وخاصة في البيئات الغنية بالكلوريد.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (يحب 304 و 316) عمومًا تقدم أفضل مقاومة للتآكل.

تقدم الدرجات الفيريتية أيضًا مقاومة جيدة, بينما درجات مارتينيتي, بسبب ارتفاع محتوى الكربون والبنية المجهرية المختلفة, عادة ما تكون أقل مقاومة للتآكل من علماء الأوعية أو الفيريريتات مع مستويات كروم مماثلة.

يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس مقاومة ممتازة لأشكال محددة من التآكل مثل تكسير تآكل الإجهاد.

ملخص لمقاومة التآكل: في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنة, الفولاذ المقاوم للصدأ هو الفائز الواضح لمقاومة التآكل الكامنة.

3.2 صلابة وارتداء المقاومة

الصلابة هي مقاومة للمواد لتشوه البلاستيك المترجمة, مثل المسافة البادئة أو الخدش.

مقاومة التآكل هي قدرتها على مقاومة الأضرار وفقدان المواد بسبب الاحتكاك, كشط, أو التآكل.

الكربون الصلب:

يتم تحديد صلابة وارتداء مقاومة الصلب الكربوني في المقام الأول من خلال محتوى الكربون والمعالجة الحرارية.

• فولاذ الكربون المنخفض ناعم نسبيًا ولديه مقاومة للارتداء الضعيف.
• يمكن أن يحقق فولاذ الكربون المتوسط ​​صلابة معتدلة وارتداء المقاومة, خاصة بعد المعالجة الحرارية.
• يمكن علاج فولاذ الكربون عالي الحرارة (تم إخمادها وتهدئة) لتحقيق مستويات عالية جدًا من الصلابة ومقاومة التآكل الممتازة, جعلها مناسبة لأدوات القطع وارتداء الأجزاء. وجود كربيد (مثل كربيد الحديد, Fe₃c أو الأسمنت) في البنية المجهرية يساهم بشكل كبير في ارتداء المقاومة.

الفولاذ المقاوم للصدأ:

تختلف صلابة وارتداء المقاومة من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير بين الأنواع المختلفة:

• الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (على سبيل المثال, 304, 316) ناعمة نسبيًا في حالتها الصلب ولكن يمكن تصلبها بشكل كبير بسبب العمل البارد (تصلب السلالة). لديهم عمومًا مقاومة متوسطة التآكل ولكن يمكنهم أن يعانون من غالينج (شكل من أشكال التآكل الناجم عن التصاق بين الأسطح المنزلق) تحت الأحمال العالية دون تزييت.
• الفولاذ المقاوم للصدأ فيريريك هو أيضا ناعم نسبيا ولا يمكن تصلبه بالمعالجة الحرارية. مقاومة التآكل الخاصة بهم معتدلة بشكل عام.
• الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتي (على سبيل المثال, 410, 420, 440ج) تم تصميمها خصيصًا لتصلبها بالمعالجة الحرارية. يمكنهم تحقيق مستويات عالية من الصلابة (مماثلة أو حتى تجاوز الفولاذ عالي الكربون) ويظهر مقاومة تآكل ممتازة, لا سيما الدرجات ذات المحتوى العالي للكربون والكروم الذي يشكل كروم الكروم الصلب.
• الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس يكون عمومًا صلابة أعلى ومقاومة تآكل أفضل من الدرجات الأوستنية بسبب قوتها العالية.
• هطول الأمطار (الرقم الهيدروجيني) يمكن أن يحقق الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا صلابة عالية جدًا ومقاومة جيدة للارتداء بعد علاجات الشيخوخة المناسبة.

ملخص للصلابة وارتداء المقاومة:

عند المقارنة الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ لهذه الخصائص:

• يمكن أن يحقق الفولاذ عالي الكربون عالي المعالجة بالحرارة والفولاذ المقاوم للصدأ المعالج بالحرارة أعلى مستويات الصلابة ومقاومة التآكل.
• تعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيتيك والفيري أكثر ليونة ولديها مقاومة للارتداء أقل من فولاذ الكربون الصلب أو الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينسيسيتيت, ما لم يتم عمل البرد بشكل كبير (أوستنيتي).

3.3 صلابة ومقاومة التأثير

الصلابة هي قدرة المادة على امتصاص الطاقة والتشويه بشكل بلوبي قبل التكسير. تشير مقاومة التأثير على وجه التحديد إلى قدرتها على تحمل المفاجئ, التحميل عالي معدل (تأثير).

الكربون الصلب:

ترتبط صلابة الصلب الكربوني عكسيا بمحتوى الكربون وصلبه.

• الفولاذ المنخفض الكربون عمومًا صعبة للغاية ودكتايل, إظهار مقاومة تأثير جيد, خاصة في الغرفة ودرجات حرارة مرتفعة. لكن, يمكن أن تصبح هشة في درجات حرارة منخفضة للغاية (درجة حرارة الانتقال إلى الدكتايل, DBTT).
• يوفر الفولاذ المتوسط ​​الكربون توازنًا معقولًا في القوة والصلابة.
• فولاذ عالي الكربون, خاصة عندما تصلب, لديك صلابة أقل وأكثر هشاشة, وهذا يعني أن لديهم مقاومة تأثير أقل.

المعالجة الحرارية (مثل التخفيف بعد التبريد) أمر بالغ الأهمية لتحسين صلابة الفولاذ المتوسط ​​والعالي الكربون.

الفولاذ المقاوم للصدأ:

تختلف المتانة بشكل كبير مع نوع الفولاذ المقاوم للصدأ:

• الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (على سبيل المثال, 304, 316) إظهار صلابة ممتازة ومقاومة التأثير, حتى في درجات الحرارة المبردة. لا تظهر عادة انتقالية من الدكتات. هذا يجعلها مثالية للتطبيقات ذات درجة الحرارة المنخفضة.
• الفولاذ المقاوم للصدأ فيريتيك عمومًا يكون له صلابة أقل من علماء الأوعية الدموية, خاصة في المقاطع الأكثر سمكا أو في درجات حرارة منخفضة. يمكنهم إظهار DBTT. بعض الدرجات عرضة لـ "475 درجة مئوية احتضان" بعد التعرض لفترة طويلة لدرجات الحرارة المتوسطة.
• الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتي, عندما تصلب مستويات القوة العالية, تميل إلى الحصول على صلابة أقل ويمكن أن تكون هشة للغاية إذا لم تكن خففة بشكل صحيح. تقارير يحسن الصلابة ولكن في كثير من الأحيان على حساب بعض الصلابة.
• يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس عمومًا صلابة جيدة, غالبًا ما يتفوق على الدرجات الفيريتية وأفضل من الدرجات المارتينية عند مستويات القوة المكافئة, وإن لم يكن عادةً مرتفعًا مثل الدرجات الأوستنية في درجات حرارة منخفضة للغاية.
• يمكن أن يحقق الفولاذ المقاوم للصدأ الرقم الهيدروجيني صلابة جيدة مع قوة عالية, اعتمادًا على علاج الشيخوخة المحددة.

ملخص للمتانة ومقاومة التأثير:

في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ سياق:

• يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بشكل عام أفضل مزيج من الصلابة ومقاومة التأثير, خاصة في درجات الحرارة المنخفضة.
• الفولاذ المنخفض الكربون صعبة للغاية ولكن يمكن أن يقتصر على ذلك من قبل DBTT.
• يميل الفولاذ العالي الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع إلى أن يكون له صلابة أقل.

3.4 قوة الشد والاستطالة

قوة الشد (قوة الشد القصوى, UTS) هو الحد الأقصى للضغط الذي يمكن أن يتحمله المادة أثناء تمديده أو سحبه قبل الابتعاد.

الاستطالة هي مقياس ليونة, تمثل مقدار ما يمكن أن تشوه المادة بشكل بلفيس قبل التكسير.

الكربون الصلب:

• قوة الشد: يزيد مع محتوى الكربون ومع المعالجة الحرارية (للولادة المتوسطة وعالية الكربون).
  • الصلب منخفض الكربون: ~ 400-550 ميجا باسكال (58-80 ksi)
  • الصلب متوسطة الكربون (صلب): ~ 550-700 ميجا باسكال (80-102 ksi); (معالجة الحرارة): يمكن أن يكون أعلى بكثير, ما يصل الى 1000+ الآلام والكروب الذهنية.
  • فولاذ عالي الكربون (معالجة الحرارة): يمكن أن تتجاوز 1500-2000 الآلام والكروب الذهنية (217-290 ksi) لبعض الدرجات والعلاجات.
• استطالة: بشكل عام يتناقص مع زيادة محتوى الكربون وزيادة القوة. فولاذ الكربون المنخفض للغاية الدكتايل (على سبيل المثال, 25-30% استطالة), في حين أن فولاذ الكربون العالي الصلبة لها استطالة منخفضة للغاية (<10%).

الفولاذ المقاوم للصدأ:

• قوة الشد:
  • الأوستنيتي (على سبيل المثال, 304 صلب): ~ 515-620 ميجا باسكال (75-90 ksi). يمكن أن يزداد بشكل كبير عن طريق العمل البارد (على سبيل المثال, إلى أكثر 1000 الآلام والكروب الذهنية).
  • الحديدي (على سبيل المثال, 430 صلب): ~ 450-520 ميجا باسكال (65-75 ksi).
  • مارتنسيتي (على سبيل المثال, 410 معالجة الحرارة): يمكن أن تتراوح من ~ 500 ميجا باسكال إلى أكثر 1300 الآلام والكروب الذهنية (73-190 ksi) اعتمادًا على المعالجة الحرارية. 440يمكن أن يكون C أعلى.
  • دوبلكس (على سبيل المثال, 2205): ~ 620-800 ميجا باسكال (90-116 ksi) أو أعلى.
  • فولاذ درجة الحموضة (على سبيل المثال, 17-4درجة الحموضة المعالجة بالحرارة): يمكن تحقيق نقاط قوة عالية جدا, على سبيل المثال, 930-1310 الآلام والكروب الذهنية (135-190 ksi).
• استطالة:
  • الأوستنيتي: استطالة ممتازة في الدولة الصلب (على سبيل المثال, 40-60%), يتناقص مع العمل البارد.
  • الحديدي: استطالة معتدلة (على سبيل المثال, 20-30%).
  • مارتنسيتي: انخفاض الاستطالة, خاصة عند تصلب مستويات القوة العالية (على سبيل المثال, 10-20%).
  • دوبلكس: استطالة جيدة (على سبيل المثال, 25% أو أكثر).

ملخص لقوة الشد والاستطالة:

ال الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ تُظهر المقارنة مجموعة واسعة لكليهما:

• يمكن لكلتا العائلتين تحقيق نقاط قوة شد عالية للغاية من خلال صناعة السبائك والمعالجة الحرارية (الفولاذ العالي الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ).
• يوفر الفولاذ المنخفض الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أفضل ليونة (استطالة).
• تميل الإصدارات عالية القوة من كلاهما إلى أن يكون لها ليونة أقل.

3.5 المظهر والمعالجة السطحية

غالبًا ما تكون الجماليات والتشطيب السطحي اعتبارات مهمة, خاصة بالنسبة للمنتجات الاستهلاكية أو التطبيقات المعمارية.

الكربون الصلب:

الفولاذ الكربوني عادة ما يكون ممل, مظهر رمادي غير لامع في حالته الخام. إنه عرضة للأكسدة السطحية (الصدأ) إذا تركت دون محمي, وهو غير مرغوب فيه جمالياً لمعظم التطبيقات.
المعالجات السطحية: لتحسين المظهر وتوفير حماية التآكل, يتم علاج الصلب الكربوني دائمًا تقريبًا. وتشمل العلاجات الشائعة:

• تلوين: مجموعة واسعة من الألوان والتشطيبات.
• طلاء مسحوق: نهاية متينة وجذابة.
• الجلفنة: الطلاء مع الزنك لحماية التآكل (ينتج عنه مظهر رمادي غير مريح أو غير لامع).
• تصفيح: الطلاء مع المعادن الأخرى مثل الكروم (الكروم الزخرفي), النيكل, أو الكادميوم للمظهر والحماية.
• طلاء أكسيد بلون أو أسود: الطلاء تحويل المواد الكيميائية التي توفر مقاومة تآكل معتدل ومظهر مظلم, غالبًا ما يستخدم للأدوات والأسلحة النارية.

الفولاذ المقاوم للصدأ:

الفولاذ المقاوم للصدأ مشهور لجذابها, ساطع, والمظهر الحديث. طبقة أكسيد الكروم السلبية شفافة, السماح للبريق المعدني بالظهور.
تشطيب السطح: يمكن تزويد الفولاذ المقاوم للصدأ بمجموعة متنوعة من التشطيبات الطاحونة أو معالجتها بشكل أكبر لتحقيق آثار جمالية محددة:

• مطحنة ينتهي (على سبيل المثال, لا. 1, 2B, 2D): تختلف من باهتة إلى انعكاس معتدل. 2B هو الانتهاء الشائع للأغراض الباردة.
• التشطيبات المصقولة (على سبيل المثال, لا. 4, لا. 8 مرآة): يمكن أن تتراوح من مظهر صقيل مصقول (لا. 4) إلى مرآة عاكسة للغاية (لا. 8). هذه تتحقق عن طريق التآكل الميكانيكي.
• التشطيبات المحكم: يمكن تقسيم الأنماط أو تدحرجها في السطح لأغراض زخرفية أو وظيفية (على سبيل المثال, قبضة تحسين, انخفاض الوهج).
• ملون من الفولاذ المقاوم للصدأ: تحققت من خلال العمليات الكيميائية أو الكهروكيميائية التي تغير سمك الطبقة السلبية, خلق ألوان التداخل, أو من خلال PVD (ترسب البخار المادي) الطلاءات.

الفولاذ المقاوم للصدأ عمومًا لا يتطلب الطلاء أو الطلاء لحماية التآكل, والتي يمكن أن تكون ميزة صيانة كبيرة طويلة الأجل. غالبًا ما تكون النهاية الكامنة سببًا رئيسيًا لاختيارها.

ملخص للمظهر والمعالجة السطحية:

في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنة للمظهر:

• يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ نظرة جذابة ومقاومة للتآكل يمكن تعزيزها.
• يتطلب الصلب الكربوني علاجات سطحية لكل من الجماليات وحماية التآكل.

4. مقارنة مقاومة التآكل: الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ (متعمق)

الاختلاف في مقاومة التآكل أمر أساسي ل الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ قرار بأنه يستدعي فحصًا أكثر تفصيلاً.

4.1 آلية التآكل الأساسية

التآكل هو التدمير التدريجي للمواد (عادة المعادن) عن طريق التفاعل الكيميائي أو الكهروكيميائي مع بيئتهم.

لسبائك الحديد مثل الصلب, الشكل الأكثر شيوعًا هو الصدأ.

• تآكل الصلب الكربوني (الصدأ):
  عندما يتعرض الفولاذ الكربوني لبيئة تحتوي على كل من الأكسجين والرطوبة (حتى الرطوبة في الهواء), تتشكل خلية كهروكيميائية على سطحها.
  1. رد فعل أنوديك: حديد (الحديد) الذرات تفقد الإلكترونات (أكسد) لتصبح أيونات الحديد (Fe²⁺):
     Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
  2. رد فعل الكاثودي: الأكسجين (O₂) والماء (h₂o) على السطح اقبل هذه الإلكترونات (يقلل):
     O₂ + 2h₂o + 4هـ → 4OH⁻ (في الظروف المحايدة أو القلوية)
     أو O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O (في الظروف الحمضية)
  3. تشكيل الصدأ: أيونات الحديد (Fe²⁺) ثم تتفاعل مع أيونات الهيدروكسيد (أوه) علاوة على الأكسجين لتشكيل مختلف أكاسيد الحديد المائي, المعروف مجتمعة باسم الصدأ. الشكل الشائع هو الهيدروكسيد الحديدي, الحديد(أوه)₃, الذي يجبر بعد ذلك إلى fe₂o₃ · nh₂o.
     Fe²⁺ + 2Oh⁻ → Fe(أوه)₂ (هيدروكسيد الحديدية)
     4الحديد(أوه)₂ + O₂ + 2huit → 4fe(أوه)₃ (هيدروكسيد الحديديك - الصدأ)
     عادة ما تكون طبقة الصدأ على الصلب الكربوني:

• مسامي: يسمح للرطوبة والأكسجين باختراق المعدن الأساسي.
• غير ملتزم/قشاري: يمكن أن تنفصل بسهولة, تعريض المعادن الطازجة لمزيد من التآكل.
• ضخم: يحتل الصدأ حجمًا أكبر من الحديد الأصلي, التي يمكن أن تسبب الضغوط والأضرار في الهياكل المقيدة.

هكذا, التآكل في الفولاذ الكربوني هو عملية تعبير ذاتي ما لم يتم حماية المعدن.

4.2 تدابير مكافحة التآكل للفولاذ الكربوني

بسبب حساسية التآكل, يتطلب الصلب الكربوني دائمًا تدابير وقائية عند استخدامها في البيئات ذات الرطوبة والأكسجين.

تشمل الاستراتيجيات الشائعة:

1. الطلاء الواقي: خلق حاجز مادي بين الفولاذ والبيئة التآكل.
   • الدهانات والطلاء العضوي: توفير حاجز ويمكن أن يحتوي أيضًا على مثبطات التآكل. يتطلب إعداد السطح المناسب لالتصاق جيد. مع مراعاة الضرر والتجوية, تتطلب إعادة الظهور.
   • الطلاء المعدني:
     • الجلفنة: الطلاء مع الزنك (الجلفنة الساخنة أو الكهربية). الزنك أكثر تفاعلًا من الحديد, لذلك يتآكل بشكل تفضيلي (حماية الذبيحة أو الحماية الكاثودية) حتى لو تم خدش الطلاء.
     • تصفيح: الطلاء مع المعادن مثل الكروم, النيكل, القصدير, أو الكادميوم. يقدم البعض حماية عائق, آحرون (مثل الكروم على النيكل) توفير سطح زخرفي ومقاوم للارتداء.
   • الطلاء التحويل: العلاجات الكيميائية مثل فوسفات أو طبقة أكسيد الأسود, التي تخلق رقيقة, طبقة ملتصقة توفر مقاومة تآكل معتدل وتحسن التصاق الطلاء.
2. سبائك (الفولاذ منخفضة الفولاذ): إضافات صغيرة من عناصر مثل النحاس, الكروم, النيكل, ويمكن للفوسفور أن يحسن قليلاً من مقاومة التآكل في الغلاف الجوي من خلال تشكيل طبقة صدأ أكثر ملتصقة (على سبيل المثال, "فولاذ التجوية" مثل Cor-Ten®). لكن, هذه لا تزال غير قابلة للمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ.
3. الحماية الكاثودية: جعل هيكل الصلب الكربوني كاثود خلية كهروكيميائية.
   • الأنود الذبيحة: إرفاق معدن أكثر تفاعلية (مثل الزنك, المغنيسيوم, أو الألومنيوم) هذا يتآكل بدلاً من الصلب.
   • أعجب تيار: تطبيق تيار DC خارجي لإجبار الصلب على أن يصبح الكاثود.
     تستخدم للهياكل الكبيرة مثل خطوط الأنابيب, هياكل السفن, وخزانات التخزين.
4. الرقابة البيئية: تعديل البيئة لجعلها أقل تآكلًا, على سبيل المثال, إزالة الرطوبة, باستخدام مثبطات التآكل في الأنظمة المغلقة.

هذه التدابير تضيف إلى تكلفة استخدام الصلب الكربوني وتعقيدها ولكن غالبًا ما تكون ضرورية لتحقيق عمر الخدمة المقبولة.

4.3 فيلم أكسيد السلبي "الشفاء الذاتي" من الفولاذ المقاوم للصدأ

تشكيل:

الفولاذ المقاوم للصدأ (≥10.5 ٪ كر) يشكل رقيقة, أكسيد الكروم المستقر (cr₂o₃) طبقة عند تعرضها للأكسجين (الهواء أو الماء):
2كر + 3/2 O₂ → Cr₂o₃
هذا الفيلم السلبي ليس سوى 1-5 نانومترات سميكة ولكنه يلتزم بإحكام على السطح ويمنع المزيد من التآكل.

الخصائص الرئيسية:

• حماية الحاجز: يمنع العناصر المسببة للتآكل من الوصول إلى المعدن.
• مستقر كيميائيا: Cr₂o₃ يقاوم الهجوم في معظم البيئات.
• الشفاء الذاتي: إذا خدش, إصلاح الطبقة على الفور في وجود الأكسجين.
• شفاف: رقيقة جدًا لدرجة أن بريق الصلب المعدني لا يزال مرئيًا.

العوامل تعزيز السلبية:

• الكروم: المزيد Cr = فيلم أقوى.
• الموليبدينوم (شهر): يحسن مقاومة الكلوريد (على سبيل المثال, في 316).
• النيكل (في): يستقر الأوستينيت ويعزز مقاومة التآكل في الأحماض.
• سطح نظيف: سلس, الأسطح الخالية من الملوثات تنحو بشكل أفضل.

القيود - عندما تفشل الطبقة السلبية:

• هجوم الكلوريد: يؤدي إلى التآكل والتآكل.
• تقليل الأحماض: يمكن حل الطبقة السلبية.
• نقص الأكسجين: لا أكسجين = لا تخميل.
• التوعية: تسبب المعالجة الحرارية غير السليمة استنفاد الكروم عند حدود الحبوب; تخفف من الدرجات المنخفضة الكربون أو المستقر (على سبيل المثال, 304ل, 316ل).

خاتمة:

وإن لم يكن غير معرض, الفيلم السلبي للشفاء الذاتي للفولاذ المقاوم للصدأ يمنحه متفوقة, مقاومة تآكل الصيانة المنخفضة-واحدة من أكبر مزاياها على الصلب الكربوني.

5. الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ: المعالجة والتصنيع

الاختلافات في التكوين الكيميائي والبنية المجهرية بين الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ يؤدي أيضًا إلى اختلافات في سلوكهم أثناء عمليات المعالجة والتصنيع المشتركة.

5.1 قطع, تشكيل, واللحام

هذه هي عمليات التصنيع الأساسية, ويؤثر اختيار نوع الصلب بشكل كبير عليهم.

قطع:

• الكربون الصلب:
  • من السهل قطع فولاذ الكربون المنخفضة بشكل عام باستخدام طرق مختلفة: قص, نشر, قطع البلازما, قطع الوقود الأوكسي (قطع اللهب), وقطع الليزر.
  • يصعب قطع الفولاذ المتوسط ​​والعالي الكربون مع زيادة محتوى الكربون. لا يزال قطع الوقود الأوكسي فعالاً, ولكن قد تكون هناك حاجة إلى التسخين المسبق لأقسام أكثر سمكا من درجات الكربون الأعلى لمنع التكسير. بالقطع (نشر, طحن) يتطلب مواد أداة أصعب وسرعات أبطأ.
• الفولاذ المقاوم للصدأ:
  • الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (على سبيل المثال, 304, 316) تشتهر بارتفاع معدل تصلب العمل وانخفاض الموصلية الحرارية مقارنة مع الفولاذ الكربوني. هذا يمكن أن يجعلهم أكثر تحديا للآلة (يقطع, حفر, مطحنة). أنها تتطلب أدوات حادة, الإعدادات الصلبة, سرعات أبطأ, خلاصات أعلى, وتزييت/تبريد جيد لمنع ارتداء الأدوات وتصلب الشغل. قطع البلازما وقطع الليزر فعالا. لا يتم قطعها عادة عن طريق طرق الوقود الأكسسي لأن أكسيد الكروم يمنع الأكسدة اللازمة لهذه العملية.
  • الفولاذ المقاوم للصدأ فيريتيك أسهل بشكل عام من الآلة من علماء الأوعية الدموية, مع وجود سلوك أقرب إلى الصلب الكربون المنخفض, ولكن يمكن أن يكون إلى حد ما "صمغية".
  • الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتي في حالتهم الصلب قابلة للآلية, ولكن يمكن أن يكون تحديا. في حالتهم الصلبة, من الصعب للغاية الجهاز وعادة ما تتطلب الطحن.
  • الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس له قوة عالية ويعمل بسرعة, جعلهم أكثر صعوبة في الآلة من علماء أوستنيكي. أنها تتطلب أدوات قوية ومعلمات محسنة.

تشكيل (الانحناء, رسم, ختم):

• الكربون الصلب:
  • فولاذ الكربون المنخفض قابلة للتشكيل بسبب ليونة ممتازة وقوة العائد المنخفضة. يمكنهم الخضوع لتشوه بلاستيكي كبير دون تكسير.
  • قلل الفولاذ المتوسط ​​والعالي الكربون من القابلية للتشكيل. غالبًا ما يتطلب التكوين المزيد من القوة, نصف قطر الانحناء, وقد يلزم القيام به في درجات حرارة مرتفعة أو في حالة الصلب.
• الفولاذ المقاوم للصدأ:
  • الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي قابلة للتشكيل للغاية بسبب ليونة عالية واستطالة جيدة, على الرغم من ميلهم إلى العمل. يمكن أن يكون تصلب العمل مفيدًا بالفعل في بعض عمليات التشكيل لأنه يزيد من قوة الجزء الذي تم تشكيله. لكن, وهذا يعني أيضًا أن هناك حاجة إلى قوى تشكيل أعلى مقارنة بالصلب منخفض الكربون, ويمكن أن يكون Springback أكثر وضوحًا.
  • الفولاذ المقاوم للصدأ فيريريك يتمتعون عمومًا بتشكيل جيد, على غرار أو أقل قليلاً من الصلب منخفض الكربون, ولكن يمكن أن يقتصر على ليونة منخفضة مقارنة مع الأوستنيتيك.
  • الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتيك لديه سوء تشكيل, خاصة في الحالة الصلبة. يتم تشكيل عادة في الدولة الصلب.
  • الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس له قوة أعلى والليونة المنخفضة من الوكالة الأوستنية, جعلها أكثر صعوبة في التكوين. أنها تتطلب قوى تشكيل أعلى والاهتمام الدقيق ل Bend Radii.

لحام:

التصنيع بشكل عام: في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنة للتصنيع العام, غالبًا ما يكون الفولاذ المنخفض الكربون أسهل وأرخص العمل مع. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي, بينما قابلية لحام وقابلة لحام, تمثل تحديات فريدة مثل تصلب العمل وتتطلب تقنيات ومستهلكات مختلفة.

5.2 عملية معالجة الحرارة

تتضمن المعالجة الحرارية التدفئة والتبريد للمعادن لتغيير البنية المجهرية وتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة.

الكربون الصلب:

فولاذ الكربون, درجات متوسطة وعالية الكربون خاصة, تستجيب للغاية لمختلف العلاجات الحرارية:

• الصلب: التدفئة والتبريد البطيء لتليين الصلب, تحسين ليونة وقابلية الآلات, وتخفيف الضغوط الداخلية.
• التطبيع: التدفئة فوق درجة الحرارة الحرجة وتبريد الهواء لتحسين بنية الحبوب وتحسين توحيد الخصائص.
• تصلب (التبريد): التدفئة إلى درجة حرارة أوستنتينية ثم التبريد بسرعة (التبريد) في الماء, زيت, أو الهواء لتحويل الأوستينيت إلى martensite, مرحلة صعبة للغاية وهشة. الفولاذ فقط مع محتوى الكربون الكافي (عادة >0.3%) يمكن تصلبها بشكل كبير عن طريق التبريد.
• هدأ: إعادة تسخين مروي (تصلب) الصلب لدرجة حرارة محددة أقل من النطاق الحرج, عقد لبعض الوقت, ثم التبريد. هذا يقلل من هشاشة, يخفف من الضغوط, ويحسن المتانة, عادة مع بعض الانخفاض في الصلابة والقوة. يتم التحكم في الخصائص النهائية من خلال درجة حرارة تقع.
• تصلب القضية (المكربن, نيترنج, إلخ.): علاجات تصلب السطح التي تنتشر الكربون أو النيتروجين في سطح أجزاء الصلب منخفض الكربون لإنشاء صعبة, حالة خارجية مقاومة للارتداء مع الحفاظ على جوهر صعب.

الفولاذ المقاوم للصدأ:

تختلف استجابات المعالجة الحرارية بشكل كبير بين أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ:

• الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي: لا يمكن تصلبها بالمعالجة الحرارية (التبريد والتلطيف) لأن هيكلهم الأوستنيتي مستقر.
  • الصلب (الحل الصلب): التدفئة إلى درجة حرارة عالية (على سبيل المثال, 1000-1150° C أو 1850-2100 درجة فهرنهايت) تليها التبريد السريع (إخماد الماء للأقسام الأكثر سمكا) لحل أي كربيد ترسى وضمان بنية أوستنيكية بالكامل. هذا يخفف المادة, يخفف من الضغوط من العمل البارد, وزيادة مقاومة التآكل.
  • تخفيف التوتر: يمكن القيام به في درجات حرارة أقل, لكن هناك حاجة إلى الرعاية لتجنب التوعية في الدرجات غير L أو غير المستقر.
• الفولاذ المقاوم للصدأ الفيريريك: بشكل عام لا يمكن تصلبه عن طريق المعالجة الحرارية. عادةً ما يتم تلدينها لتحسين ليونة وتخفيف الضغوط. يمكن أن تعاني بعض الدرجات من الحضور إذا تم الاحتفاظ بها في نطاقات درجة حرارة معينة.
• الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتي: تم تصميمها خصيصًا لتصلبها بالمعالجة الحرارية. تتضمن العملية:
  • أوستنتيش: التدفئة إلى درجة حرارة عالية لتشكيل الأوستينيت.
  • التبريد: تبريد سريع (في الزيت أو الهواء, اعتمادا على الصف) لتحويل الأوستينيت إلى martensite.
  • هدأ: إعادة التسخين إلى درجة حرارة محددة لتحقيق التوازن المطلوب من الصلابة, قوة, والمتانة.
• دوبلكس فولاذ مقاوم للصدأ: عادة ما يتم توفيرها في حالة الحلول والمعروفة. علاج الصلب (على سبيل المثال, 1020-1100° C أو 1870-2010 ° f) من الأهمية بمكان لتحقيق توازن الطور الصحيح للفلت في الفريت وحل أي مراحل ضارة بين المحفوظات.
• هطول الأمطار (الرقم الهيدروجيني) الفولاذ المقاوم للصدأ: خضع لعلاج حراري على مرحلتين:
  • علاج الحل (الصلب): على غرار الصلب الأوستنيتي, لوضع عناصر صناعة السبائك في محلول صلب.
  • شيخوخة (تصلب هطول الأمطار): إعادة التسخين إلى درجة حرارة معتدلة (على سبيل المثال, 480-620° C أو 900-1150 درجة فهرنهايت) لوقت محدد للسماح بالجزيئات الدقيقة للترسب, زيادة القوة والصلابة إلى حد كبير.

ال الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ تكشف المقارنة أنه في حين أن العديد من فولاذ الكربون يعتمد بشكل كبير على التبريد والتهدئة لخصائصها النهائية, نهج المعالجة الحرارية من الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر تنوعا بكثير, مصمم على نوعها المجهرية المحددة.

6. الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ: مجالات التطبيق

الخصائص المميزة ل الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ يقودهم بطبيعة الحال إلى أن يكونوا مفضلين في مجالات تطبيق مختلفة. الاختيار مدفوع بمتطلبات الأداء, الظروف البيئية, توقعات طول العمر, والتكلفة.

6.1 مناطق التطبيق من الفولاذ المقاوم للصدأ

الميزة الأساسية التي تعاني منها الفولاذ المقاوم للصدأ - مقاومة التآكل - مع جاذبيتها الجمالية, خصائص صحية, وقوة جيدة في العديد من الدرجات, يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات الصعبة:

معالجة الأغذية والطهي:

• معدات: الدبابات, أحواض, الأنابيب, الناقلات, أسطح التحضير في مصانع الطعام والمشروبات (عادة 304L, 316ل للنظافة ومقاومة التآكل).
• أدوات الطهي وأدوات المائدة: الأواني, المقالي, السكاكين, شوك, ملاعق (درجات مختلفة مثل 304, 410, 420, 440ج).
• أجهزة المطبخ: المصارف, الداخلية غسالة الصحون, أبواب الثلاجة, أفران.

الطبي والصيدلاني:

• الأدوات الجراحية: مشرط, ملقط, المشابك (درجات martensitic مثل 420, 440ج من أجل الصلابة والحدة; بعض أوستنيكيين مثل 316L).
• يزرع طبية: بدائل المفصل (خَواصِر, الركبتين), مسامير العظام, زراعة الأسنان (درجات متوافقة حيويا مثل 316LVM, التيتانيوم شائع أيضًا).
• المعدات الصيدلانية: سفن, الأنابيب, والمكونات التي تتطلب نقاءًا عاليًا ومقاومة لعوامل التنظيف المسببة للتآكل.

الصناعات الكيميائية والبتروكيماويات:

• الدبابات, سفن, والمفاعلات: لتخزين ومعالجة المواد الكيميائية التآكل (316ل, فولاذ دوبلكس, أعلى من سبائك الذراعين).
• أنظمة الأنابيب: نقل السوائل المسببة للتآكل.
• المبادلات الحرارية: حيث هناك حاجة إلى مقاومة التآكل والنقل الحراري.

الهندسة المعمارية والبناء:

• الكسوة الخارجية والواجهات: للمتانة والجاذبية الجمالية (على سبيل المثال, 304, 316).
• تسقيف وميض: طويل الأمد ومقاوم التآكل.
• الدرابزين, الدرابزينات, وزيادة القطع: المظهر الحديث والصيانة المنخفضة.
• المكونات الهيكلية: في البيئات المسببة للتآكل أو حيث تكون هناك حاجة إلى قوة عالية (فولاذ دوبلكس, بعض الأقسام الأوستنية).
• تعزيز ملموسة (حديد التسليح): حديد التسليح الفولاذ المقاوم للصدأ للهياكل في بيئات شديدة التآكل (على سبيل المثال, الجسور في المناطق الساحلية) لمنع انتشار الخرسانة بسبب توسع الصدأ.

السيارات والنقل:

• أنظمة العادم: قذائف المحول الحفاز, كاتمات الصوت, أعمدة (درجات ferritic مثل 409, 439; بعض الأداء الأوستنيتيين من أجل الأداء العالي).
• خزانات وقود وخطوط: لمقاومة التآكل.
• قطع الأجزاء الزخرفية.
• المكونات الهيكلية في الحافلات والقطارات.

الفضاء الجوي:

• مكونات عالية القوة: أجزاء المحرك, مكونات معدات الهبوط, السحابات (الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ, بعض الدرجات مارتينيت).
• أنابيب هيدروليكية وخطوط الوقود.

البيئات البحرية:

• تجهيزات القوارب: المرابط, السور, المراوح, مهاوي (316ل, فولاذ دوبلكس لمقاومة كلوريد متفوقة).
• منصات النفط والغاز في الخارج: الأنابيب, المكونات الهيكلية.

توليد الطاقة:

• شفرات التوربينات: (درجات Martensitic و PH).
• أنابيب المبادل الحراري, أنابيب المكثف.
• مكونات محطة الطاقة النووية.

صناعة اللب والورق:

المعدات المعرضة للمواد الكيميائية المسببة للتآكل.

6.2 مناطق تطبيق الكربون الصلب

الصلب الكربوني, بسبب خصائصها الميكانيكية الجيدة, التنوع من خلال المعالجة الحرارية, قابلية تشكيل ممتازة (لدرجات الكربون المنخفضة), وتكلفة أقل بكثير, يظل مادة العمود الفقري لعدد كبير من التطبيقات التي لا تكون مقاومة التآكل الشديدة هي الشاغل الرئيسي أو حيث يمكن حمايتها بشكل كافٍ.

البناء والبنية التحتية:

• الأشكال الهيكلية: الحزم, H-beams, القنوات, زوايا بناء الإطارات, الجسور, وغيرها من الهياكل (عادة ما يكون الفولاذ المنخفض إلى المتوسط ​​الكربون).
• قضبان تعزيز (حديد التسليح): للهياكل الخرسانية (على الرغم من استخدام القابل للصدأ في البيئات القاسية).
• الأنابيب: للمياه, غاز, ونقل النفط (على سبيل المثال, API 5L الدرجات).
• أكوام تكديس الورقة وأواني الأساس.
• التسقيف والانحياز (غالبًا ما تكون مغلفة): ملاءات فولاذية مجلفنة أو مطلية.

صناعة السيارات:

• جثث السيارات والهيكل: لوحات مختومة, إطارات (درجات مختلفة من الفولاذ المنخفض والمتوسط ​​الكربون, بما في ذلك عالي القوة منخفضة (HSLA) الفولاذ الذي هو نوع من الصلب الكربوني مع microalloing).
• مكونات المحرك: العمود المرفقي, قضبان التوصيل, أعمدة الكامات (متوسط ​​الكربون, فولاذ مزورة).
• التروس والأعمدة: (فولاذ متوسطة إلى عالية الكربون, غالبًا ما يتم صيد الحالات أو من خلال الصياد).
• السحابات: البراغي, المكسرات, مسامير.

الآلات والمعدات:

• إطارات الجهاز والقواعد.
• التروس, مهاوي, أدوات التوصيل, محامل (غالبًا ما يكون فولاذ الكربون أو السبائك).
• أدوات: الأدوات اليدوية (المطارق, مفاتيح-متوسطة الكربون), أدوات القطع (التدريبات, الأزاميل-عالية الكربون).
• المعدات الزراعية: المحاريث, هاروز, المكونات الهيكلية.

قطاع الطاقة:

• خطوط الأنابيب: لنقل النفط والغاز (كما ذكر).
• خزانات التخزين: للزيت, غاز, والماء (في كثير من الأحيان مع الطلاء الداخلي أو الحماية الكاثودية).
• أنابيب الحفر والأغلفة.

نقل السكك الحديدية:

• مسارات السكك الحديدية (القضبان): عالية الكربون, الصلب المقاوم للارتداء.
• عجلات ومحاور.
• جثث سيارات الشحن.

بناء السفن (الهياكل بدن):

• بينما يستخدم القابل للصدأ للتجهيزات, مصنوعة هياكل الهيكل الرئيسية لمعظم السفن التجارية الكبيرة من الصلب الكربوني (درجات مختلفة من الصلب البحري مثل الصف أ, AH36, D36) بسبب التكلفة واللحام, مع أنظمة حماية التآكل الواسعة.

أدوات التصنيع والموت:

• فولاذ عالي الكربون (الأداة فولاذ, التي يمكن أن تكون كربون عادي أو سبائك) تستخدم لللكمات, يموت, قوالب, وأدوات القطع بسبب قدرتها على التصلب إلى مستويات عالية.

ال الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ توضح مقارنة التطبيق أن الصلب الكربوني يهيمن على وجود التكلفة والقوة من الدوافع الأولية ويمكن إدارة التآكل, بينما الفولاذ المقاوم للصدأ يتفوق حيث مقاومة التآكل, صحة, أو خصائص جمالية/درجات حرارة محددة أمر بالغ الأهمية.

7. تحليل التكاليف والاقتصاد: الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

الجانب الاقتصادي عامل رئيسي في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ عملية صنع القرار. هذا لا يتضمن فقط تكلفة المواد الأولية ولكن أيضًا معالجة, صيانة, وتكاليف دورة الحياة.

7.1 مقارنة تكاليف المواد الخام

الكربون الصلب:

عمومًا, الصلب الكربون أقل بكثير سعر الشراء الأولي لكل وحدة وزن (على سبيل المثال, لكل رطل أو لكل كيلوغرام) بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ. هذا في المقام الأول بسبب:

• مواد خام وفيرة: الحديد والكربون متاحان بسهولة وغير مكلفة نسبيا.
• سبائك أبسط: لا يتطلب عناصر سبائك باهظة الثمن مثل الكروم, النيكل, أو الموليبدينوم بكميات كبيرة.
• عمليات الإنتاج الناضجة: إنتاج الصلب الكربوني عبارة عن عملية محسّنة للغاية وكبيرة.

الفولاذ المقاوم للصدأ:

الفولاذ المقاوم للصدأ هو بطبيعته أكثر تكلفة مقدمًا بسبب:

• تكلفة عناصر صناعة السبائك: برامج تشغيل التكلفة الأساسية هي عناصر صناعة السبائك التي توفر خصائصها "غير القابل للصدأ":
  • الكروم (كر): الحد الأدنى 10.5%, في كثير من الأحيان أعلى بكثير.
  • النيكل (في): مكون مهم في درجات أوستنيكية (يحب 304, 316), والنيكل هو معدن مكلف نسبيا مع أسعار السوق المتقلبة.
  • الموليبدينوم (شهر): وأضاف لمقاومة التآكل المحسنة (على سبيل المثال, في 316), وهو أيضًا عنصر مكلف.
  • عناصر أخرى مثل التيتانيوم, النيوبيوم, إلخ., أضف أيضا إلى التكلفة.
• إنتاج أكثر تعقيدًا: عمليات التصنيع للفولاذ المقاوم للصدأ, بما في ذلك الذوبان, تكرير (على سبيل المثال, Argon Oxygen Decarburization - AOD), والسيطرة على التراكيب الدقيقة, يمكن أن تكون أكثر تعقيدًا وكثافة طاقة من الصلب الكربوني.

7.2 تكاليف المعالجة والصيانة

تكلفة المواد الأولية ليست سوى جزء من المعادلة الاقتصادية.

تكاليف المعالجة (التصنيع):

• الكربون الصلب:
  • بالقطع: بشكل عام أسهل وأسرع في الآلة, مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الأدوات ووقت العمل.
  • لحام: من السهل اللحام الصلب الكربون مع المواد الاستهلاكية الأقل تكلفة وإجراءات أبسط. يتطلب فولاذ الكربون الأعلى المزيد من التخصص (ومكلفة) إجراءات اللحام.
  • تشكيل: يتم تشكيل الصلب منخفض الكربون بسهولة مع قوى أقل.
• الفولاذ المقاوم للصدأ:
  • بالقطع: يمكن أن يكون أكثر صعوبة, خاصة الدرجات الذروة والدوبلكس, بسبب تصلب العمل وانخفاض الموصلية الحرارية. هذا غالبًا ما يؤدي إلى سرعات أبطأ للآلات, زيادة تآكل الأداة, وارتفاع تكاليف العمالة.
  • لحام: يتطلب معادن حشو متخصصة, في كثير من الأحيان المزيد من اللحامات المهرة, والتحكم الدقيق في مدخلات الحرارة. درع الغاز (على سبيل المثال, الأرجون لتيغ) ضروري.
  • تشكيل: درجات أوستنيكية قابلة للتشكيل ولكنها تتطلب قوى أعلى بسبب تصلب العمل. يمكن أن تكون الدرجات الأخرى أكثر صعوبة.
    إجمالي, غالبًا ما تكون تكاليف التصنيع لمكونات الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى من مكونات الصلب الكربوني المتطابقة.

تكاليف الصيانة:

هذا هو المكان الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ المقارنة في كثير من الأحيان نصائح لصالح الفولاذ المقاوم للصدأ على المدى الطويل, خاصة في البيئات المسببة للتآكل.

• الكربون الصلب:
  • يتطلب الطلاء الواقي الأولي (تلوين, الجلفنة).
  • هذه الطلاء لها حياة محدودة وستتطلب فحصًا دوريًا, بصلح, وإعادة الظهور طوال عمر خدمة المكون لمنع التآكل. هذا ينطوي على المخاض, مواد, وربما التوقف.
  • إذا لم يتم إدارة التآكل بشكل كاف, يمكن اختراق السلامة الهيكلية, مما يؤدي إلى إصلاحات مكلفة أو استبدال.
• الفولاذ المقاوم للصدأ:
  • يتطلب عمومًا الحد الأدنى من الصيانة لحماية التآكل بسبب طبقتها السلبية المتأصلة.
  • للحفاظ على المظهر, خاصة في البيئات ذات الرواسب السطحية, قد تكون هناك حاجة إلى تنظيف دوري - ولكن عادةً ما يكون أقل في كثير من الأحيان وأقل مكثفة من تكرار الصلب الكربوني.
  • إن طبيعة "الشفاء الذاتي" للفيلم السلبي تعني أن الخدوش البسيطة غالباً ما لا تتعارض مع مقاومة التآكل.

يمكن أن يؤدي هذا الانخفاض الكبير في الصيانة إلى وفورات كبيرة في التكاليف مع الفولاذ المقاوم للصدأ.

7.3 تكلفة دورة الحياة (LCC) وإعادة التدوير

يجب أن تنظر مقارنة اقتصادية حقيقية في دورة حياة المادة بأكملها.

تكلفة دورة الحياة (LCC):

يشمل تحليل LCC:

1. تكلفة المواد الأولية
2. تكاليف التصنيع والتركيب
3. تكاليف التشغيل (إذا كان أي شيء يتعلق بالمادة)
4. تكاليف الصيانة والإصلاح على عمر الخدمة المقصودة
5. التخلص أو إعادة التدوير قيمة في نهاية الحياة

عندما يتم النظر في LCC, يمكن أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ في كثير من الأحيان أكثر اقتصادا من الصلب الكربوني في التطبيقات حيث:

• البيئة تآكل.
• الوصول إلى الصيانة أمر صعب أو مكلف.
• تعطل الصيانة غير مقبول.
• مطلوب حياة طويلة الخدمة.
• القيمة الجمالية ونظافة الفولاذ المقاوم للصدأ مهمة.
  يمكن تعويض التكلفة الأولية المرتفعة للفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق انخفاض نفقات الصيانة وطوال فترة أطول, حياة خدمة أكثر موثوقية.

إعادة التدوير:

كل من الصلب الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ مواد قابلة لإعادة التدوير للغاية, وهي ميزة بيئية واقتصادية مهمة.

• الكربون الصلب: أعيد تدويرها على نطاق واسع. خردة الصلب هي مكون رئيسي في إنتاج الصلب الجديد.
• الفولاذ المقاوم للصدأ: أيضا قابلة لإعادة التدوير للغاية. عناصر السبائك (الكروم, النيكل, الموليبدينوم) في خردة الفولاذ المقاوم للصدأ هي قيمة ويمكن استردادها وإعادة استخدامها في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ الجديد أو السبائك الأخرى. هذا يساعد على الحفاظ على الموارد البكر وتقليل استهلاك الطاقة مقارنة بالإنتاج الأولي. القيمة الجوهرية العليا للخردة من الفولاذ المقاوم للصدأ تعني أنها غالبًا ما يكون سعرًا أفضل من خردة الصلب الكربوني.

تساهم قابلية إعادة التدوير بشكل إيجابي في LCC لكلا المادتين من خلال توفير قيمة متبقية في نهاية عمر خدمتهم.

8. دليل اختيار المواد: الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

الاختيار بين الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ يتطلب منهجًا منهجيًا, النظر في المطالب المحددة للتطبيق وخصائص كل مادة.

يوفر هذا القسم دليلًا للمساعدة في التنقل في عملية الاختيار هذه.

8.1 تحليل المتطلبات الوظيفية

الخطوة الأولى هي تحديد المتطلبات الوظيفية للمكون أو الهيكل بوضوح:

الأحمال والضغوط الميكانيكية:

ما هو الشد المتوقع, ضغط, قص, الانحناء, أو الأحمال الالتوائية?

هل التحميل ثابت أو ديناميكي (تعب)?

هي أحمال التأثير المتوقعة?

إرشاد:

قد يختار المهندسون الفولاذ عالي الكربون المعالج بالحرارة أو الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة مثل martensitic, الرقم الهيدروجيني, أو درجات دوبلكس عندما يحتاجون إلى قوة عالية جدًا.

للأغراض الهيكلية العامة مع الأحمال المعتدلة, الصلب متوسطة الكربون أو درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الشائعة مثل 304/316 (خاصة إذا كانت البرودة تعمل) أو 6061-T6 يمكن أن يكفي.

إذا كانت صلابة عالية ومقاومة التأثير حاسمة, خاصة في درجات الحرارة المنخفضة, الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتيين متفوقون.

فولاذ الكربون المنخفض صعبة أيضا.

درجة حرارة التشغيل:

هل يعمل المكون في Ambient, مرتفعة, أو درجات الحرارة المبردة?

إرشاد:

يحافظ الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي على قوة جيدة ومتانة ممتازة في درجات الحرارة المبردة.

بعض درجات الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال, 304ح, 310, 321) توفر مقاومة زحف جيدة وقوة في درجات حرارة مرتفعة.

يمكن أن يفقد فولاذ الكربون المتانة في درجات حرارة منخفضة (DBTT) والقوة في درجات حرارة عالية جدا (زحف).

يتم استخدام فولاذ كربون محدد لخدمة درجات الحرارة العالية (على سبيل المثال, أنابيب المرجل).

ارتداء ومقاومة التآكل:

هل سيتعرض المكون للانزلاق, فرك, أو الجزيئات الكاشطة?

إرشاد:

لمقاومة ارتداء عالية, يختار الكثيرون من الصلب العالي الكربون المعالج بالحرارة أو الفولاذ المقاوم للصدأ المصنفة مثل 440 درجة مئوية.

يمكن أن يرت; النظر في العلاجات السطحية أو الدرجات الأكثر صعوبة إذا كان التآكل مصدر قلق.

متطلبات القابلية للتشكيل وقابلية اللحام:

هل يتضمن التصميم أشكالًا معقدة تتطلب تشكيلًا واسعًا?

هل سيتم لحام المكون?

إرشاد:

لارتفاع تشكيل, الصلب المنخفض الكربون أو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 304-O) ممتازة.

إذا كان اللحام جزءًا رئيسيًا من التصنيع, من السهل عمومًا من الفولاذ المقاوم للصدأ الكربون والكربون الأسهل في اللحام من الفولاذ الكربوني العالي أو الفولاذ المقاوم للصدأ.

النظر في قابلية لحام الدرجات المحددة.

8.2 الاعتبارات البيئية والسلامة

بيئة الخدمة وأي جوانب حرجة سلامة حاسمة:

بيئة تآكل:

ما هي طبيعة البيئة (على سبيل المثال, الغلاف الجوي, المياه العذبة, المياه المالحة, التعرض الكيميائي)?

إرشاد:

هذا هو المكان الذي يصبح فيه الفولاذ المقاوم للصدأ هو الخيار الافتراضي.

الجو المعتدل: الصلب الكربوني مع الطلاء جيد قد يكفي. 304 SS لتحسين طول العمر.

البحرية/الكلوريد: 316 سس, Duplex SS, أو سبائك أعلى. يتطلب الصلب الكربوني حماية قوية ومستمرة.

كيميائي: درجات من الفولاذ المقاوم للصدأ محددة (أو السبائك المتخصصة الأخرى) مصممة للمادة الكيميائية.

متطلبات النظافة:

هو التطبيق في معالجة الأغذية, طبي, أو الصناعات الصيدلانية التي تكون فيها النظافة وعدم التفاعل ضرورية?

إرشاد:

يفضل معظمهم الفولاذ المقاوم للصدأ - وخاصة درجات أوستنيكية مثل 304L و 316L - على نحو سلس, سطح غير مسامي, تنظيف سهل, ومقاومة التآكل التي تمنع التلوث.

المتطلبات الجمالية:

هل المظهر المرئي للمكون مهم?

إرشاد:

يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مجموعة واسعة من التشطيبات الجذابة والمتينة.

يتطلب الصلب الكربوني الرسم أو الطلاء للجمال.

الخصائص المغناطيسية:

هل يتطلب التطبيق مادة غير مغناطيسية, أم أن المغناطيسية مقبولة/مرغوبة?

إرشاد:

الصلب الكربوني دائمًا مغناطيسي.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (صلب) غير مغناطيسية.

الحديدي, martensitic, والفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس مغناطيسي.

سلامة الأهمية:

ما هي عواقب الفشل المادي (على سبيل المثال, الخسارة الاقتصادية, أضرار بيئية, إصابة, فقدان الحياة)?

إرشاد:

للتطبيقات الحرجة السلامة, عادة ما يتخذ المهندسون مقاربة أكثر تحفظًا, غالبًا ما يتم اختيار مواد أكثر تكلفة توفر موثوقية أعلى وإمكانية التنبؤ في بيئة الخدمة.

قد يميل هذا إلى درجات معينة من الفولاذ المقاوم للصدأ إذا كان التآكل بمثابة خطر فشل على الفولاذ الكربوني.

8.3 مصفوفة القرار الشاملة: الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

يمكن أن تساعد مصفوفة القرار في مقارنة الخيارات بشكل منهجي.

الدرجات أدناه عامة (1 = فقير, 5 = ممتاز); درجات محددة داخل كل عائلة مزيد من تحسينها.

مصفوفة قرار مبسطة - الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ (المقارنة العامة)

اتخاذ الخيار الصحيح في الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ تتطلب المعضلة مزيجًا من فهم علم المواد, مطالب التطبيق, والواقع الاقتصادي.

9. التعليمات: الكربون الصلب مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

س 1: ما هو الفرق الرئيسي بين الصلب الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ?

A: الفرق الرئيسي هو محتوى الكروم - الصلب بدون تخطي على الأقل 10.5%, تشكيل طبقة أكسيد واقية تقاوم التآكل, في حين أن الصلب الكربوني يفتقر إلى هذا ويصدأ دون حماية.

Q2: هل الفولاذ المقاوم للصدأ دائمًا أفضل من الفولاذ الكربوني?

A: الفولاذ المقاوم للصدأ ليس أفضل دائمًا - يعتمد على التطبيق.

إنه يقدم مقاومة تآكل فائقة وعلم الجمال.

بينما يمكن أن يكون الصلب الكربوني أقوى, أصعب, أسهل في الآلة أو اللحام, وعادة ما يكون أرخص.

أفضل مادة هي تلك التي تناسب الأداء المحدد, متانة, واحتياجات التكلفة.

س 3: لماذا الفولاذ المقاوم للصدأ أغلى من الصلب الكربوني?

A: الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر تكلفة بشكل أساسي بسبب عناصر صناعة السبائك الباهظة مثل الكروم, النيكل, والموليبدينوم, وعملية التصنيع الأكثر تعقيدًا.

س 4: هل يمكنني لحام الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الصلب الكربوني?

A: يتطلب اللحام الفولاذ المقاوم للصدأ للصلب الكربوني باستخدام اللحام المعدني المتماثل رعاية خاصة.

تشمل التحديات اختلاف التوسع الحراري, هجرة الكربون, والتآكل الكلفاني المحتمل.

باستخدام معادن الحشو مثل 309 أو 312 الفولاذ المقاوم للصدأ يساعد على جسر اختلافات المواد. تصميم وتقنية المشتركة السليمة ضرورية.

10. خاتمة

مقارنة الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ يكشف اثنتين متعددة الاستخدامات بشكل غير عادي ولكن متميزة من السبائك الحديدية, لكل منها ملف تعريف فريد من الخصائص, المزايا, والقيود.

الصلب الكربوني, محددة من خلال محتوى الكربون, يقدم مجموعة واسعة من الخصائص الميكانيكية, قابلية تشكيل جيدة (خاصة الدرجات المنخفضة الكربون), وقابلية اللحام الممتازة, كل ذلك بتكلفة أولية منخفضة نسبيًا.

كعب أخيل, لكن, هو قابليته المتأصلة للتآكل, استلزم تدابير وقائية في معظم البيئات.

الفولاذ المقاوم للصدأ, يتميز بالحد الأدنى 10.5% محتوى الكروم, يميز نفسه في المقام الأول من خلال قدرته الرائعة على مقاومة التآكل بسبب تكوين سلبي, طبقة أكسيد الكروم الشفاء الذاتي.

وراء هذا, عائلات مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ - أوستنيوي, فيريتي, martensitic, دوبلكس, ودرجة الحموضة - مع مجموعة واسعة من الخصائص الميكانيكية, من المتانة والليونة الممتازة إلى الصلابة الشديدة والقوة, جنبا إلى جنب مع جمالية جذابة.

هذه الخصائص المحسنة, لكن, تعال بتكلفة المواد الأولية الأعلى وغالبًا ما تتضمن المزيد من تقنيات التصنيع المتخصصة.

القرار بين الصلب الكربوني مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ ليست مسألة أن يكون المرء متفوقًا عالميًا على الآخر.

بدلاً من, يعتمد الاختيار على تحليل شامل لمتطلبات التطبيق المحدد.