فولاذ مقاوم للصدأ هي واحدة من أكثر المواد المستخدمة على نطاق واسع في الهندسة والتكنولوجيا، وذلك بسبب مزيجها الممتاز من القوة ومقاومة التآكل والجماليات. ومع ذلك، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي له بعض القيود، مثل المتانة المنخفضة، وضعف قابلية اللحام، والتكلفة العالية. للتغلب على هذه العيوب، تم تطوير فئة جديدة من الفولاذ المقاوم للصدأ، تسمى الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (DSS)، في السبعينيات.
من بين الدرجات المختلفة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، يعتبر 2205 هو الأكثر استخدامًا ودراسة على نطاق واسع. يحتوي على تركيبة اسمية تبلغ 22% Cr، و5% Ni، و3% Mo، و0.15% N.
التركيبات الكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205
تعتبر التركيبات الكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 حاسمة لتحديد خصائصه وأدائه. العناصر الرئيسية التي تشكل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 هي الكروم (Cr)، والنيكل (Ni)، والموليبدينوم (Mo)، والنيتروجين (N).
التركيبات الكيميائية | وصف المنتج |
|
Cr | 22-23٪ | مسؤول عن تكوين مرحلة الفريت وتعزيز مقاومة التآكل. |
Ni | 4.5-6.5٪ | مسؤول عن تشكيل مرحلة الأوستينيت وتحسين الليونة والمتانة. |
Mo | 3-3.5٪ | يساعد على تعزيز مقاومة التآكل والشقوق. |
N | 0.14-0.2٪ | مسؤول عن تثبيت مرحلة الأوستينيت وزيادة مقاومة التآكل والشقوق. |
C | 0.03% | هذه العناصر لها تأثيرات طفيفة أو سلبية على خصائص وأداء الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205. لذلك، يجب أن تبقى محتوياتها منخفضة قدر الإمكان. |
Mn | 2% | |
Si | 1% | |
P | 0.03% | |
S | 0.02% | |
Cu | 0.5% |
هناك درجات مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205، مثل S31803 و S32205تختلف تركيباتهما الكيميائية اختلافًا طفيفًا. يكمن الفرق الرئيسي بين هذه الدرجات في محتوى النيتروجين. يحتوي S31803 على نسبة نيتروجين أقل من S32205، مما يعني أن S31803 يتمتع بمقاومة أقل للتآكل الحفري والشقوق. ومع ذلك، يحتوي S31803 على نسبة فيريت أعلى من S32205، مما يعني أن S31803 يتمتع بقوة وصلابة أعلى من S32205.
الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205
تعد الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 من بين أكثر الميزات جاذبية لهذه المادة، حيث أنها تتفوق على تلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي والسبائك الأخرى. تشمل الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 القوة والليونة والصلابة والتعب وصلابة الكسر.
- قوة
القوة هي قدرة المادة على مقاومة التشوه والفشل تحت القوى المطبقة.
تبلغ قوة الخضوع للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 حوالي ضعف قوة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، ويمكن مقارنتها بمقاومة الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة.
إن قوة الشد للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أعلى أيضًا من قوة الشد للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وتشبه قوة الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب.
- ليونة
الليونة هي قدرة المادة على التشوه اللدن دون أن تنكسر أو تتشقق.
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 بمرونة جيدة، وذلك بسبب وجود مرحلة الأوستينيت، والتي توفر تشوه البلاستيك وتصلب الانفعال.
إن استطالة وتقليل مساحة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد، وأقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
- عسر الماء
الصلابة هي مقاومة المادة للمسافة البادئة أو التآكل.
صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وأقل من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي. يمكن زيادة صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 عن طريق العمل البارد أو الشيخوخة، ولكن هذا قد يقلل من الليونة ومقاومة التآكل.
- تعب
صلابة الكسر هي قدرة المادة على مقاومة انتشار الشقوق والكسر تحت الضغط.
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 بمقاومة عالية للتعب، وذلك بسبب المزيج المتوازن من مراحل الفريت والأوستينيت، والذي يوفر توازنًا جيدًا بين القوة والمتانة. قوة الكلال للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وأقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي.
- كسر صلابة
صلابة الكسر هي قدرة المادة على مقاومة انتشار الشقوق والكسر تحت الضغط.
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 بصلابة عالية للكسر، وذلك بسبب وجود مرحلة الأوستينيت، والتي توفر كسرًا مطاوعًا وامتصاص الطاقة. صلابة الكسر للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديديك، وأقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
2205 عملية صب الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين
إن عملية صب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 هي طريقة لإنتاج مكونات الشكل القريب من الشبكة عن طريق صب المعدن المنصهر في قالب وتركه يتصلب في الشكل المطلوب.
- صنع القالب: القالب هو التجويف الذي يحدد شكل وحجم الصب.
- ذوبان وصب: تتضمن عملية الصهر والصب تسخين الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 إلى الحالة السائلة ونقله إلى القالب.
- التصلب والتبريد: تتضمن عملية التصلب والتبريد تحويل المعدن السائل إلى معدن صلب داخل القالب.
- إزالة والتنظيف: تتضمن عملية التشكيل والتنظيف إزالة القالب من القالب وإزالة المعدن الزائد أو الرمل أو السيراميك أو الجص من القالب.
- الفحص والاختبار: تتضمن عملية الفحص والاختبار التحقق من جودة وأداء المسبوكات مقابل المواصفات والمعايير.
كما تطرح عملية صب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 على الوجهين بعض التحديات والحلول، مثل:
- التكسير الساخن: التشقق الساخن هو تكوين تشققات في المسبوكات أثناء التصلب أو بعده بفترة قصيرة، وذلك بسبب الإجهاد الحراري أو الانفصال أو تحول الطور للمعدن.
- حل: يمكن منع أو تقليل التشققات الساخنة عن طريق تحسين تصميم القالب، وهندسة الصب، ودرجة حرارة الصب، ومعدل التبريد، والتركيب الكيميائي للمعدن.
- مرحلة التحول: تحول الطور هو تغير مراحل الفريت والأوستينيت في الصب أثناء أو بعد التصلب، بسبب درجة الحرارة أو التركيب أو تشوه المعدن.
- الفصل: الفصل هو التوزيع غير المتساوي لعناصر صناعة السبائك في الصب، بسبب اختلاف ذوبان العناصر أو انتشارها أو كثافتها في المعدن السائل أو الصلب.
مزايا صب الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 2205
يعتبر صب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 على الوجهين طريقة تصنيع متفوقة مقارنة بالطرق الأخرى، مثل الحدادة والدرفلة والتصنيع الآلي.
- إنتاج الشكل القريب من الشبكة
يمكن لصب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 على الوجهين إنتاج مكونات معقدة وكبيرة مع الحد الأدنى من هدر المواد والتصنيع. على سبيل المثال، أظهرت دراسة أجرتها جمعية المسبك الأمريكية أن صب جسم الصمام من مزدوج الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 توفير 40% من المواد و30% من وقت المعالجة مقارنةً بالتزوير.
- الأداء العالي والمقاومة للتآكل
يمكن أن يحقق صب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 على الوجهين بنية مجهرية متوازنة من الفريت والأوستينيت، والتي توفر قوة عالية، ليونة، صلابة، مقاومة التعب، وصلابة الكسر.
يمكن أيضًا لصب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 أن يقاوم أنواعًا مختلفة من التآكل، مثل الحفر، والشقوق، والتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي، والتآكل العام، وذلك بسبب المحتوى العالي من الكروم والموليبدينوم والنيتروجين. هذه الخصائص تجعل صب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 على الوجهين مناسبًا للتطبيقات الصعبة، مثل صناعات النفط والغاز والصناعات الكيماوية والبحرية.
- الفوائد البيئية والاقتصادية والاجتماعية
يمكن لصب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 على الوجهين أن يقلل من انبعاثات غازات الدفيئة، واستهلاك الموارد، والأثر البيئي لعملية التصنيع، مقارنة بالطرق الأخرى.
تطبيقات 2205 المسبوكات DSS
- الفضاء:معدات الهبوط وأجزاء المحرك والعناصر الهيكلية.
- السيارات:أنظمة العادم والشواحن التوربينية وحاقن الوقود.
- الطبية الحيوية:الغرسات والأطراف الصناعية والأدوات الجراحية.
- البناء: الجسور والأبراج وخطوط الأنابيب.
- محابس
- كعب عريض
- الدفاعات
- وصلات الانابيب
الخاتمة
الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس 2205 عبارة عن سبيكة فولاذية مقاومة للصدأ مزدوجة عالية الجودة. كما أنها تتمتع بقوة تعب جيدة ومقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن الإجهاد، والشقوق، والحفر، والتآكل، والتآكل العام في البيئات القاسية.
