الفولاذ المقاوم للصدأ: التعريف والخصائص والتصنيفات والتطبيقات

أنواع الستانلس ستيل

الفولاذ المقاوم للصدأ هو نوع من الفولاذ يمكن أن يكون له هياكل مجهرية مختلفة، وهي ترتيبات الذرات والبلورات داخل المعدن.

تحدد البنية المجهرية للفولاذ المقاوم للصدأ خواصه الميكانيكية، مثل القوة والصلابة والليونة والمتانة وما إلى ذلك، بالإضافة إلى مقاومته للتآكل والمقاومة الحرارية والخصائص المغناطيسية وما إلى ذلك.

بناءً على البنية المجهرية، يمكن تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أربع فئات رئيسية: الأوستنيتي، الحديدي، المارتنسيتي، والتصلب بالترسيب.

1. الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو النوع الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو ما يمثل حوالي 70٪ من الإنتاج العالمي. يحتوي على مستويات عالية من الكروم والنيكل، ويتميز بمقاومة عالية للتآكل، خاصة في البيئات الحمضية والكلوريدية، بالإضافة إلى ليونة عالية، مما يعني أنه من السهل التشكيل واللحام.

يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي على بنية بلورية مكعبة مركزية الوجه (FCC)، مما يؤدي إلى قوة ومتانة عالية في درجات الحرارة المنخفضة والعالية. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مغناطيسي في الحالة الصلبة ولكنه يصبح مغناطيسيًا قليلاً عند العمل على البارد.

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في مجموعة متنوعة من المنتجات الصناعية والاستهلاكية مثل أدوات المطبخ وأدوات المائدة وأدوات الطهي والأجهزة والمغاسل والحنفيات والأواني والمعدات الطبية والأدوات الجراحية وزراعة الأسنان ومعدات طب الأسنان.

وفقًا للمعهد الأمريكي للحديد والصلب (AISI) والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO)، فإن درجات ومعايير الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ هي 304، 316، 321، 347، 904L، وما إلى ذلك.

2. الفولاذ المرتنزيتي المقاوم للصدأ

يعد الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ثاني أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا، حيث يمثل حوالي 15% من الإنتاج العالمي. يعد الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي ثاني أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا، حيث يمثل حوالي 15٪ من الإنتاج العالمي. نظرًا لبنيتها البلورية الرباعية الزوايا، فإنها تتمتع بقوة وصلابة عالية، فضلاً عن مقاومة عالية للتآكل والتمزق.

يمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي عن طريق المعالجات الحرارية مثل التبريد والتلطيف، وبالتالي تحسين خواصه الميكانيكية. الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي مغناطيسي ولديه مقاومة أقل للتآكل وليونة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي في مجموعة متنوعة من المنتجات الصناعية والاستهلاكية مثل التوربينات وأدوات القطع والأدوات المتعددة وما إلى ذلك.

درجات ومعايير الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي هي 410، 420، 440، وما إلى ذلك وفقًا لمعايير AISI وISO.

3. الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

يعد الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديديك ثالث أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا، حيث يمثل حوالي 10٪ من الإنتاج العالمي. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديديك على هيكل بلوري مكعب متمركز حول الجسم (BCC)، مما يمنحه مقاومة عالية للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي، وهو نوع من الفشل الذي يحدث عندما يتعرض المعدن لإجهاد الشد وبيئة مسببة للتآكل.

كما يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديديك بمقاومة عالية للأكسدة والنار، فضلاً عن انخفاض التمدد والانكماش الحراري، مما يعني أنه يمكنه الحفاظ على أبعاده وثباته تحت التغيرات في درجات الحرارة. الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي مغناطيسي وله ليونة وقابلية لحام أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديديك في مختلف الصناعات والسلع الاستهلاكية، مثل قطع غيار السيارات والبترول والمواد الكيميائية والمبادلات الحرارية والأفران وغيرها.

بعض الأمثلة على درجات ومعايير الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد هي 409، 430، 439، 441، 444، وما إلى ذلك، وفقًا لـ AISI وISO.

4. دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج هو رابع أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا، حيث يمثل حوالي 5٪ من الإنتاج العالمي. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج على هيكل بلوري مختلط يتكون من كميات متساوية من الأوستينيت والفريت. وهذا يمنحه مزيجًا من خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفيريتيك، مثل القوة العالية، والمقاومة العالية للتآكل، والليونة العالية، وقابلية اللحام العالية.

كما أن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مغناطيسي وله تمدد وانكماش حراري منخفض، مما يعني أنه يمكنه الحفاظ على أبعاده وثباته في ظل التغيرات في درجات الحرارة.

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج في مختلف الصناعات والسلع الاستهلاكية، مثل خطوط الأنابيب وأوعية الضغط ومحطات تحلية المياه وغيرها.

بعض الأمثلة على درجات ومعايير الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة هي 2205، 2507، 2304، وما إلى ذلك، وفقًا لـ AISI وISO.

5. الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب هو النوع الأقل شيوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، حيث يمثل حوالي 1٪ من الإنتاج العالمي. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب على بنية بلورية مختلطة، والتي يمكن أن تكون الأوستنيتي أو الحديدي أو المارتنسيتي، اعتمادًا على المعالجة الحرارية والتركيب الكيميائي للمعدن.

يمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب من خلال عملية تسمى تصلب الترسيب، والتي تتضمن تسخين وتبريد المعدن لتشكيل جزيئات دقيقة من الطور الصلب داخل المصفوفة المعدنية. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب بقوة وصلابة عالية، فضلاً عن المقاومة العالية للتآكل والليونة.

يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب في مختلف الصناعات والسلع الاستهلاكية، مثل الفضاء الجوي والطاقة النووية والطاقة وما إلى ذلك.

بعض الأمثلة على درجات ومعايير الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب هي 17-4 PH، 17-7 PH، 15-5 PH، وما إلى ذلك، وفقًا لـ AISI وISO.