عائلات الصلب المقاوم للصدأ الخمس

تعريف واحد، خمس بنى

يُعد الصلب مقاومًا للصدأ عندما يحتوي على 10.5% كروم على الأقل، بما يكفي لتكوين طبقة أكسيد الكروم الرقيقة التي تحمي السطح. وخلف ذلك الجذر المشترك، تقسم البنية البلورية — التي يحددها أساسًا توازن النيكل والكروم — أنواع الصلب المقاوم للصدأ إلى خمس عائلات.

العائلة	البنية	مغناطيسي؟	الدرجات الرئيسية	السمة المميزة
الأوستنيتية	مكعبة متمركزة الوجوه	لا (عند التلدين)	304, 316, 321	أفضل مقاومة عامة للتآكل وقابلية تشكيل
الحديدية	مكعبة متمركزة الجسم	نعم	430, 409	خالية من النيكل، تكلفة أقل
المارتنسيتية	قابلة للتصليد، رباعية عند التبريد الفجائي	نعم	410, 420, 440C	صلادة بالمعالجة الحرارية
الدوبلكس	نصف أوستنيت تقريبًا، نصف فيريت	نعم	2205, 2507	مقاومة عالية، مقاومة للكلوريدات
التصليد بالترسيب	قاعدة مارتنسيتية أو أوستنيتية + تعتيق	عادة نعم	17-4PH (630)	مقاومة عالية جدًا من تعتيق منخفض الحرارة

الأوستنيتية — العائلة الافتراضية

تشكل درجتا 304 و316 غالبية كل المقاوم للصدأ المنتج. وتتشكلان وتُلْحمان بسهولة، وتبقيان متينتين حتى درجات الحرارة المبردة جدًا، وموليبدينوم 316 يضيف مقاومة للنقر للخدمة البحرية والكيميائية. ولا يمكن تصليدهما بالمعالجة الحرارية — فقط بالشغل البارد. ونقاط الضعف: مقاومة معتدلة، وقابلية للتشقق بالتآكل الإجهادي بالكلوريدات عند درجات حرارة مرتفعة، وسعر يتبع أسواق النيكل والموليبدينوم. وهما غير مغناطيسيتين عند التلدين، رغم أن الشغل البارد الثقيل يمكن أن يجعلهما مغناطيسيتين قليلًا.

الحديدية — العائلة الاقتصادية

بالكروم لكن دون نيكل أساسًا، تكلف الفيريتات مثل 430 (الزخرفية، الأجهزة) و409 (أنظمة العادم) أقل وتقاوم التشقق بالتآكل الإجهادي جيدًا. وحدودها هي المتانة وقابلية اللحام: نمو الحبيبات في مناطق اللحام والمطيلية الأقل تحصرانها في الغالب في مقاطع أرق وخدمة تآكل معتدلة.

المارتنسيتية — العائلة القابلة للتصليد

درجات مثل 410 و420 و440C تبادل مقاومة التآكل بالصلادة: مبرّدة فجائيًا ومراجَعة، تخدم في أدوات المائدة وأجزاء الصمامات والأعمدة والأدوات الجراحية. ومقاومتها للتآكل هي الأقل بين العائلات — فهي "مقاومة للصدأ" بالنسبة إلى الصلب الكربوني، لا بالنسبة إلى 304.

الدوبلكس — المقاومة بالإضافة إلى الكلوريدات

تقدم درجات الدوبلكس مثل 2205 تقريبًا ضعف مقاومة خضوع 304 مع مقاومة قوية لنقر الكلوريدات والتشقق بالتآكل الإجهادي — وهو المزيج الذي جعلها قياسية في النفط والغاز وتحلية المياه وناقلات الكيماويات. ويحتاج تصنيعها عناية أكبر (التحكم في مدخل الحرارة)، ودرجة حرارة الخدمة محدودة عادة بأقل من نحو 300 °C بآليات التقصف.

التصليد بالترسيب — أخصائيو المقاومة

تُشغّل 17-4PH وأقاربها في حالة لينة، ثم تُعتّق عند بضع مئات من الدرجات لترسيب طور مقوٍّ، لتصل إلى مقاومات عالية جدًا للأعمدة والتروس وأجهزة الطيران والبحرية.

ملاحظة حول اختبار المغناطيس

عبارة "المقاوم للصدأ غير مغناطيسي" هي خرافة تضلّل فحص الاستلام كل أسبوع. فالمغناطيسية تتبع البنية البلورية، لا الجودة: ثلاث عائلات ونصف من العائلات الخمس مغناطيسية، وحتى الدرجات الأوستنيتية يمكن أن تصبح مغناطيسية قليلًا بعد الشغل البارد. استخدم اختبار PMI، لا مغناطيسًا، للتحقق من الدرجة.