1. نظرة عامة على 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ
1.1 ما هو 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ?
في 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ, المعروف باسم AISI 304 الفولاذ المقاوم للصدأ أو x5crni18-10, هو الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع المعروف بمقاومة التآكل الممتازة, قابلية التشكيل والقدرة على اللحام.
إنها الدرجة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع من الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع, يشار إليها غالبًا باسم "18/8" من الفولاذ المقاوم للصدأ بسبب تكوينها الاسمي 18% الكروم و 8% النيكل.
1.2 خلفية تاريخية
بدأ تطور الفولاذ المقاوم للصدأ في أوائل القرن العشرين, مع أول إنتاج تجاري في عام 1910.
في 1.4301 ظهر كواحدة من أولى درجات الفولاذ المقاوم للصدأ, اكتسبت شعبية بسرعة بسبب خصائصها المواتية.
على مر العقود, لقد صقلت التطورات في تقنيات المعادن والمعالجة هذا الصف, مما يجعلها عنصرًا أساسيًا في مختلف الصناعات, بما في ذلك معالجة الأغذية, المعدات الطبية, والبناء.
Its historical significance lies in its role as a foundational material that paved the way for the development of other stainless steel grades.
- 1913: Discovery of stainless steel by Harry Brearley.
- 1920ق: Commercialization of 18/8 (18% كر, 8% في) الفولاذ المقاوم للصدأ.
- 1970ق: Standardization under EN 10088 for unified European specifications.
1.3 المرادفات وما يعادلها
| معيار | Equivalent Grade | Country |
|---|---|---|
| AISI/SAE | 304 | الولايات المتحدة الأمريكية |
| نحن | S30400 | الولايات المتحدة الأمريكية |
| هو | هُم 304 | اليابان |
| غيغابايت | 0Cr18Ni9 (12Cr18Ni9) | الصين |
| ISO | x5crni18-10 | International |
1.4 أهمية وخلفية التطبيق
The importance of EN 1.4301 stainless steel lies in its versatility and adaptability across multiple sectors.
Its excellent corrosion resistance makes it ideal for environments where exposure to moisture, المواد الكيميائية, and extreme temperatures is common.
Industries such as food and beverage, healthcare, and construction rely on EN 1.4301 for its durability and performance, ensuring safety and compliance with stringent regulations.
إن قدرة المواد على تشكيلها بسهولة وملحومة تعزز قابلية تطبيقها في عمليات التصنيع المختلفة.
2. التركيب الكيميائي والبنية المجهرية
2.1 التكوين الكيميائي
التركيب الكيميائي النموذجي لـ EN 1.4301 كما يلي:
| عنصر | محتوى (%) |
|---|---|
| الكربون (ج) | ≤ 0.07 |
| السيليكون (و) | ≤ 1.00 |
| المنغنيز (من) | ≤ 2.00 |
| الفسفور (ص) | ≤ 0.045 |
| الكبريت (ق) | ≤ 0.015 |
| الكروم (كر) | 17.50 - 19.50 |
| النيكل (في) | 8.00 - 10.50 |
| نتروجين (ن) | ≤ 0.11 |
| حديد (الحديد) | توازن |
2.2 دور عناصر صناعة السبائك
- الكروم (كر): يعزز مقاومة التآكل من خلال تشكيل طبقة أكسيد سلبية على السطح.
- النيكل (في): يستقر الهيكل الأوستنيتي, تحسين المتانة والليونة.
- المنغنيز (من): يعمل بمثابة ديكسيديز ويحسن خصائص العمل الساخن.
- السيليكون (و): يعزز مقاومة الأكسدة ويساهم في القوة.
- الكربون (ج): يزيد من القوة ولكن الكميات المفرطة يمكن أن تقلل من مقاومة التآكل.
2.3 البنية المجهرية
في 1.4301 يعرض بنية مجهرية أوستنيكية بالكامل, يتميز مكعب يركز على الوجه (FCC) بنية البلورة.
هذا الهيكل يضفي صلابة ومحونة ممتازة, حتى في درجات الحرارة المنخفضة.
لكن, إنه غير مغناطيسي في الحالة الصلب ولكنه قد يصبح مغناطيسيًا قليلاً بعد العمل البارد.
3. الخصائص الفيزيائية والميكانيكية
3.1 الخصائص الفيزيائية
| ملكية | قيمة |
|---|---|
| كثافة | 7.9 جم/سم3 |
| معامل المرونة | 200 المعدل التراكمي |
| الموصلية الحرارية (في 20 درجة مئوية) | 16.2 ث / م · ك |
| المقاومة الكهربائية | 0.72 µΩ · م |
| سعة حرارة محددة | 500 ي/كغ · ك |
| معامل التمدد الحراري (0-100 درجة مئوية) | 17.2 ميكرون/م · ك |
3.2 الخصائص الميكانيكية
| ملكية | قيمة |
|---|---|
| قوة الشد | 500 - 700 الآلام والكروب الذهنية |
| قوة العائد (0.2% الإزاحة) | ≥ 190 الآلام والكروب الذهنية |
| استطالة عند الاستراحة | ≥ 45% |
| صلابة (برينل) | ≤ 215 HB |
4. مقاومة التآكل 304 الفولاذ المقاوم للصدأ
مقاومة التآكل العامة
في 1.4301 يعرض الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للتآكل العام في بيئات مختلفة, بما في ذلك الظروف الجوية, المياه العذبة, والأحماض الخفيفة.
إن مقاومتها للتآكل وتآكل الشد تجعلها مناسبة للتطبيقات في الصناعات الغذائية والكيميائية.
مقاومة تآكل كلوريد
بينما في 1.4301 يقدم مقاومة جيدة للتآكل الناجم عن الكلوريد, من الضروري النظر في البيئة المحددة, لأن تركيزات الكلوريد العالية يمكن أن تؤدي إلى تآكل تآكل.
في البيئات ذات مستويات عالية من الكلوريد, درجات بديلة مثل en 1.4401 (316 الفولاذ المقاوم للصدأ) قد يكون أكثر ملاءمة.
مقاومة الحمض والقلوي
هذه الدرجة من الفولاذ المقاوم للصدأ توضح مقاومة جيدة لكل من البيئات الحمضية والقلوية, جعلها مناسبة لتطبيقات المعالجة الكيميائية.
لكن, قد يؤدي التعرض المطول للأحماض القوية أو القواعد إلى التآكل, استلزم اختيار المواد الدقيقة.
تصدع الإجهاد (SCC) مقاومة
في 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مقاومة معتدلة لتكسير تآكل الإجهاد, خاصة في بيئات كلوريد.
التصميم المناسب واختيار المواد أمران حاسمان للتخفيف من خطر SCC.
5. الإنتاج والمعالجة
5.1 المتداول و 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ
5.1.1 الذوبان والصب
إنتاج EN 1.4301 يبدأ بذوبان المواد الخام في فرن القوس الكهربائي, تليها عمليات التكرير لتحقيق التكوين الكيميائي المطلوب.
5.1.2 المتداول الساخن واللف بارد
بعد الصب, يخضع الفولاذ لفة ساخنة لتقليل سمك وتحسين الخصائص الميكانيكية. تتدحرج البرد بشكل أكبر من النهاية السطحية ودقة الأبعاد.
5.1.3 المعالجة الحرارية
يتم تنفيذ حل الصلب لحل كربيدات الترسب واستعادة مقاومة التآكل. هذا يتضمن تسخين الفولاذ إلى حوالي 1050 درجة مئوية, تليها التبريد السريع.
5.1.4 تكنولوجيا التصنيع
تقنيات التصنيع المتقدمة, بما في ذلك الدقة المتداول ومعالجة الجو المتحكم فيها, ضمان جودة وأداء متسقة لـ EN 1.4301 المنتجات.
5.2 صب و 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ
5.2.1 ذوبان فرن القوس الكهربائي
تبدأ عملية الصب مع ذوبان السبائك في فرن القوس الكهربائي, ضمان السيطرة الدقيقة على التكوين الكيميائي.
5.2.2 صب الاستثمار (صب الشمع المفقود)
- تصنيع نمط الشمع: إنشاء نماذج شمع مفصلة للمكونات المطلوبة.
- صنع الصدفة: طلاء أنماط الشمع مع مواد السيراميك لتشكيل قذيفة صلبة.
- إزالة الشمع: إزالة الشمع بالتدفئة, ترك تجويف في قذيفة السيراميك.
- خبز درجة حرارة عالية: إطلاق قذيفة السيراميك لتعزيز القوة.
- صب: إدخال مصقول و 1.4301 في القشرة المسبقة.
- قذيفة كسر وتخرج: إزالة قذيفة السيراميك للكشف عن مكون الممثلين.
5.2.3 صب بعد المعالجة
- بالقطع(التصنيع باستخدام الحاسب الآلي): تحقيق أبعاد دقيقة وتشطيبات السطح.
- المعالجة السطحية: تطبيق عمليات مثل التخليل أو التخميل لتعزيز مقاومة التآكل.
5.3 تزوير واحد 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ
5.3.1 التدفئة
يتم تسخين الصلب إلى نطاق درجة حرارة يتراوح بين 1150-1250 درجة مئوية لتحقيق اللدونة المثلى للتزوير.
5.3.2 تزوير
تزوير العمليات, مثل التزوير المفتوح أو المغلقة, تشكل الفولاذ الساخن في الأشكال المطلوبة.
5.3.3 تبريد
التبريد المتحكم فيه, عادة تبريد الهواء, ضروري لمنع تكوين الهياكل المجهرية غير المرغوب فيها.
5.3.4 العلاج بعد الفوز
علاجات ما بعد العمل, مثل الحل الصلب, يتم تنفيذها لتخفيف الضغوط وتحسين مقاومة التآكل. يمكن أيضًا تطبيق العلاجات السطحية لتعزيز أداء المادة.
6. في 1.4301 تقنية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ
6.1 اختيار طريقة اللحام (تيغ/اختلاف لي)
عند اللحام en 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ, طريقتان شائعتان هما تيج (تنغستن الغاز الخامل) وأنا (الغاز الخامل المعدني) اللحام.
لحام تيغ:
يوفر الدقة العالية والتحكم, جعلها مناسبة للمواد الرقيقة والتطبيقات الحرجة.
يستخدم قطب التنغستن غير القابل للاستهلاك ويتطلب مادة حشو.
لحام ميغ:
أسرع وأكثر كفاءة للمواد الأكثر سمكا, باستخدام قطب الأسلاك المستهلك.
من الأسهل أتمتة ولكن قد لا يوفر نفس مستوى التحكم مثل TIG.
6.2 ضرورة علاج ما بعد اليرداد
يعد العلاج بعد الحرب ضروريًا لاستعادة مقاومة التآكل للمناطق الملحومة. هذا قد يشمل:
- التخميل: إزالة الحديد والملوثات الحرة من السطح.
- الصلب: تقليل الضغوط المتبقية وتحسين ليونة.
6.3 استراتيجية حماية تآكل اللحام
لحماية المفاصل الملحومة من التآكل, النظر في الاستراتيجيات التالية:
- استخدم مواد الحشو المناسبة التي تتطابق مع المعدن الأساسي.
- ضمان التنظيف السليم وإعداد الأسطح قبل اللحام.
- تطبيق الطلاء الواقي أو العلاجات بعد الدقة.
7. تطبيقات en 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ
7.1 صناعة الأغذية والمشروبات
في 1.4301 يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في معدات معالجة الأغذية بسبب مقاومة التآكل الممتازة والخصائص الصحية.
وتشمل التطبيقات:
- آلات معالجة الأغذية
- خزانات التخزين
- حاويات النقل
7.2 الأجهزة المنزلية من 304 الفولاذ المقاوم للصدأ
تم العثور على درجة الفولاذ المقاوم للصدأ عادة في الأجهزة المنزلية, مثل:
- الثلاجات
- غسالات الصحون
- أفران
إن متانتها ومقاومة تلطيخها تجعلها خيارًا مثاليًا لتطبيقات المطبخ.
7.3 البناء والديكور
في 1.4301 يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في التطبيقات المعمارية, توفير جاذبية جمالية ومتانة لبناء واجهات وعناصر التصميم الداخلي, مثل:
- درابزين
- الدرابزين
- لوحات زخرفية
7.4 صناعة السيارات
في صناعة السيارات, في 1.4301 يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل متزايد للمكونات التي تتطلب قوة عالية وتآكل, مثل:
- أنظمة العادم
- الأجزاء الهيكلية
- مكونات تقليم
7.5 المعدات الصناعية
تعتمد الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية على EN 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ لبناء المعدات التي تتعامل مع المواد المسببة للتآكل, مشتمل:
- المفاعلات الكيميائية
- المبادلات الحرارية
- خزانات التخزين
8. المعايير والشهادات
8.1 المعايير
- في 10088-3:2015: يحدد شروط التسليم الفنية للولادة غير القابل للصدأ, بما في ذلك الخصائص الميكانيكية وطرق الاختبار.
8.2 المعايير الدولية
- ASTM A240/A240M: يحدد متطلبات صفيحة الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم والكروم نيكل, ملزمة, وشريط لأوعية الضغط والتطبيقات العامة.
- ASME SA-240: يغطي لوحات أوعية الضغط, ملزمة, والشريط للاستخدام في أوعية الضغط والتطبيقات العامة.
8.3 شهادات الصناعة
- شهادة FDA: يضمن المواد آمنة لتطبيقات الاتصال الغذائي.
- ISO 9001: يحدد متطلبات نظام إدارة الجودة, ضمان جودة المنتج المتسقة ورضا العملاء.
9. مقارنة مع الدرجات الأخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ
| ملكية | في 1.4301 (304) | في 1.4307 (304ل) | في 1.4401 (316) | في 1.4373 (202) |
|---|---|---|---|---|
| محتوى الكربون (%) | ≤ 0.08 | ≤ 0.03 | ≤ 0.08 | ≤ 0.15 |
| المنغنيز (%) | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | 7.5-10.5 |
| النيكل (%) | 8.0-10.5 | 8.0-10.5 | 10.0-13.0 | 4.0-6.0 |
| الكروم (%) | 17.5-19.5 | 17.5-19.5 | 16.5-8.5 | 17.0-19.0 |
| الموليبدينوم (%) | 0 | 0 | 2.0-2.5 | 0 |
| نتروجين (%) | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | 0.25-0.5 |
| قوة الشد (الآلام والكروب الذهنية) | 500-700 | 500-700 | 515-750 | 600-880 |
| قوة العائد (الآلام والكروب الذهنية) | ≥ 215 | ≥ 200 | ≥ 205 | 320-340 |
| استطالة عند الاستراحة (%) | ≥ 45 | ≥ 45 | ≥ 40 | 35-45 |
| مقاومة التآكل | جيد | جيد | ممتاز | معتدل |
| قابلية اللحام | ممتاز | ممتاز | ممتاز | جيد |
| التطبيقات | للأغراض العامة | الهياكل الملحومة | البحرية, كيميائية | تطبيقات حساسة التكلفة |
ملحوظة:
في 1.4307 (304ل) يحتوي على محتوى كربون أقل, تقليل خطر ترسيب كربيد أثناء اللحام.
1.4401 الفولاذ المقاوم للصدأ (316) يحتوي على الموليبدينوم, تعزيز مقاومة التآكل, خاصة في بيئات كلوريد.
في 1.4373 (202) هو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتيين تم تطويره لتوفير بديل اقتصادي للدرجات التقليدية مثل 304.
10. التعليمات
10.1 يستطيع 304 يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في البيئات البحرية?
لا, إنه انخفاض محتوى الموليبدينوم يجعلها غير مناسبة للظروف الغنية بالكلوريد. استخدم 316L أو 2205 دوبلكس بدلا من ذلك.
10.2 ما هي درجة حرارة الخدمة القصوى?
حتى 800درجة مئوية في البيئات المؤكسدة, لكن التعرض المطول قد يتسبب في ترسيب كربيد.
Q2: يمكن في 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ يكون ملحومة?
نعم, في 1.4301 يمكن لحامها باستخدام تقنيات مختلفة, بما في ذلك TIG و MIG اللحام, دون خطر كبير من التآكل بين الحبيبية.
س 3: كيف و 1.4301 قارن في في 1.4401?
في 1.4401 (316 الفولاذ المقاوم للصدأ) يقدم مقاومة تآكل أفضل, خاصة في بيئات كلوريد, ولكن عموما أغلى من en 1.4301.
11. خاتمة
في 1.4301 الفولاذ المقاوم للصدأ يقف ك متنوع القدرات, حل فعال من حيث التكلفة بالنسبة للصناعات التي تتطلب مقاومة تآكل معتدلة, قابلية التشكيل, والقوة.
في حين أن قيودها في بيئات كلوريد تتطلب اختيار مواد دقيقة, إن هيمنتها في تطبيقات الأغراض العامة تؤكد دورها باعتباره الفولاذ المقاوم للصدأ "الافتراضي".
لمقاومة التآكل الحرجة, سبائك عالية الدرجة مثل 316L أو 2205 ينصح دوبلكس.
استشر دائمًا أوراق البيانات الفنية ومعايير الصناعة لتطبيقات محددة.