مقدمة عن الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ

1. التعريف والهيكل الأساسي
الأوستنيت هو نوع من البنية المجهرية للفولاذ، وهيكله البلوري عبارة عن هيكل مكعب متمركز على الوجه. في الفولاذ المقاوم للصدأ، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي على عناصر سبيكة أعلى مثل النيكل والمنغنيز، ووجود هذه العناصر يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ قادرًا على الحفاظ على البنية الأوستنيتية في درجة حرارة الغرفة. على سبيل المثال، الفولاذ المقاوم للصدأ 304 الشائع هو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، والذي يحتوي على نسبة نيكل تتراوح بين 8-10.5٪، وتساعد هذه التركيبة على استقرار الطور الأوستنيتي.

2. الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وأنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى
تمييز الهيكل البلوري

بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، فإن الهيكل البلوري للفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي هو هيكل مكعب متمركز على الجسم، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو هيكل مكعب متمركز على الوجه. 

هذا يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يتمتع بمتانة وليونة أفضل. على سبيل المثال، عند التشغيل على البارد، يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 316L تحمل تشوهًا كبيرًا دون تشقق هش، بينما قد يتشقق الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي في ظل نفس ظروف التشغيل على البارد.

فرق مقاومة التآكل
بشكل عام، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بمقاومة تآكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتينسيتي. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ المارتينسيتي على نسبة عالية من الكربون ومقاومته للتآكل ضعيفة نسبيًا. يمكن لعنصر الكروم الموجود في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أن يشكل طبقة واقية كثيفة من أكسيد الكروم، مما يمنع بشكل فعال تآكل الوسائط المسببة للتآكل. على سبيل المثال، في البيئة البحرية، يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304 و 316 مقاومة تآكل مياه البحر، بينما يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ المارتينسيتي بسهولة.
تمييز الخصائص الميكانيكية
تكون قوة وصلابة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي منخفضة نسبيًا، لكنها تتمتع بمتانة ومرونة عالية. في المقابل، يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ المارتينسيتي الحصول على قوة وصلابة أعلى بعد المعالجة بالتبريد والتقسية، لكن المتانة ضعيفة. في الحاجة إلى تحمل حمل تأثير كبير، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بمزايا أكثر، مثل معدات تجهيز الأغذية، يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ 304 تحمل الاهتزاز والاصطدام أثناء تشغيل المعدات.

3. التنوع
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من الكروم والنيكل
هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 304 (06Cr19Ni10) و 316 (06Cr17Ni12Mo2). يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 304 على نطاق واسع في أدوات المائدة وأدوات المطبخ والديكور المعماري وغيرها من المجالات. يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل وأداء المعالجة وأداء اللحام. يضاف الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على أساس عنصر الموليبدينوم من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، بحيث تكون مقاومته للتآكل أقوى، خاصة في البيئة التي تحتوي على أيونات الكلوريد، مثل البيئة البحرية والمعدات الكيميائية، يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقاومة تآكل ممتازة.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من الكروم والمنغنيز والنيكل
يستخدم هذا الفولاذ المقاوم للصدأ المنغنيز والنيكل كعناصر تثبيت أوستنيتي، ليحل محل بعض النيكل باهظ الثمن. على سبيل المثال، الفولاذ المقاوم للصدأ 201 (12Cr17Mn6Ni5N)، تكلفتها منخفضة نسبيًا، وغالبًا ما تستخدم في الديكور الداخلي، وبعض متطلبات مقاومة التآكل ليست عالية جدًا. ومع ذلك، فإن مقاومته للتآكل وخصائصه الميكانيكية أسوأ قليلاً من الفولاذ المقاوم للصدأ 304.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي منخفض الكربون للغاية
على سبيل المثال، يحتوي 304L (022Cr19Ni10) و 316L (022Cr17Ni12Mo2) على نسبة كربون أقل. أثناء عملية اللحام، يتم تقليل خطر التآكل بين الحبيبات بسبب انخفاض محتوى الكربون. يستخدم على نطاق واسع في بعض المعدات الكيميائية والمعدات الطبية وغيرها من المجالات ذات متطلبات مقاومة التآكل العالية، لضمان عدم تلف المعدات بسبب التآكل بين الحبيبات أثناء الاستخدام طويل الأمد.

4. التقسيم حسب الأداء والتطبيق
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المقاوم للتآكل
بالإضافة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و 316L المذكورين أعلاه للبيئات المقاومة للتآكل، هناك بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المصممة خصيصًا لوسائط التآكل الخاصة. على سبيل المثال، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 904L (015Cr21Ni26Mo5Cu2) بمقاومة جيدة للتآكل للوسائط الحمضية القوية مثل حمض الكبريتيك، وغالبًا ما يستخدم في الصناعة الكيميائية للتعامل مع المواد الحمضية.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي الحرارة
مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 310S (06Cr25Ni20)، فإنه يحتوي على نسبة عالية من النيكل والكروم، والتي يمكن أن تحافظ على مقاومة جيدة للأكسدة والخصائص الميكانيكية في بيئة ذات درجة حرارة عالية. غالبًا ما يستخدم هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ في الأفران ذات درجة الحرارة العالية ومعدات المعالجة الحرارية وما إلى ذلك، ولا يزال بإمكانه العمل بثبات في بيئة ذات درجة حرارة عالية تبلغ حوالي 1000 درجة مئوية، دون أكسدة وتشوه خطيرين.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي سهل القطع

يمكن أن يؤدي إضافة الكبريت والسيلينيوم والعناصر الأخرى إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي إلى تحسين أداء القطع. على سبيل المثال، الفولاذ المقاوم للصدأ Y1Cr18Ni9، في عملية التشغيل، من السهل كسر الرقاقة، وتآكل الأداة صغير نسبيًا، وتحسين كفاءة المعالجة، ومناسب للحاجة إلى عدد كبير من تصنيع الأجزاء المقطوعة، مثل بعض أجزاء الأدوات الدقيقة.