دوبلكس الصلب: الوصف والمواصفات والميزات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

اليوم ، أصبح الفولاذ على الوجهين أكثر شيوعًا. عمليا جميع الشركات في مجال التعدين تعمل في إنتاج هذا النوع من السبائك غير القابل للصدأ. يمكنك قراءة المزيد حول ماهية الفولاذ المزدوج وما هي المزايا التي يتمتع بها في هذه المقالة.

معلومات عامة

الصلب المزدوج معترف به في جميع أنحاء العالم. ما هي الخصائص التي لديها؟ أولاً ، تسمح القوة العالية لهذه المادة بتقليل الوزن النهائي لأي منتج. ثانيًا ، تشتهر بمقاومتها الهائلة للتآكل. هذا ملحوظ بشكل خاص عند النظر في مقاومة تكسير الإجهاد والتآكل.

من الجدير بالذكر أنه في الوقت الحالي لم تصبح المواد الخام مألوفة للمصنعين ، وبالتالي يتم عقد مؤتمرات كل بضع سنوات يتم فيها النظر في المقالات الفنية حول جميع ميزات الفولاذ المزدوج. حتى الآن ، على الرغم من الاهتمام الكبير بهذا النوع من المنتجات ، فإن حصة السوق العالمية هي فقط 1-3٪.

تاريخ حدوث

وتجدر الإشارة إلى أن فكرة الخلقولد دوبلكس الصلب في عام 1920. لكن المادة الأولى ظهرت فقط في عام 1930 في السويد. بدأ التوزيع الواسع واستخدام هذا النوع من المواد الخام في العقد الماضي فقط. يكمن السبب الرئيسي لذلك في حقيقة أنه خلال هذه السنوات تم تحسين تكنولوجيا الإنتاج بشكل كبير. على وجه الخصوص ، كان المنتجون قادرين على التحكم في محتوى النيتروجين بشكل أكثر دقة.

لفهم الفوائد وسبب ولادة الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين ، تحتاج إلى فهم النوعين الرئيسيين الآخرين.

سبائك الأوستنيتي ، وهي AISI 304 أو 08X18H10 ، بالإضافة إلى AISI 430 أو 12X17 من الدرجات المصنوعة من الحديد ، من السهل جدًا تصنيعها. كما يوحي اسمها ، فهي تتكون أساسًا من الأوستينيت أو الفريت. على الرغم من استخدامها على نطاق واسع ، إلا أنها تعاني من عيوب فنية.

عيوب الفولاذ التقليدي

إذا تحدثنا عن الفولاذ الأوستنيتي ، فإن عيوبه تشمل القوة المنخفضة ، وكذلك المقاومة المنخفضة للتشقق الناتج عن تآكل الإجهاد. أما بالنسبة للمادة الحديدية ، فإن قوتها أعلى قليلاً ، لكنها لا تزال "لا تصل" إلى المستوى المثالي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن قابلية اللحام للفولاذ تتدهور بشكل كبير مع زيادة سماكة المادة ، وتصبح هشة للغاية في درجات الحرارة المنخفضة.

عيب صغير آخر في سبيكة الأوستنيتي هو محتوى النيكل في التكوين. يؤدي هذا إلى ارتفاع تكلفة المنتج ، وهو بالطبع لا يرضي المستهلك النهائي.

مزايا الازدواج

جاءت فكرة إنشاء الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين من الرغبة في مساواة قاعدة الحديد والأوستنيتي من أجل الحصول على مادة جديدة عالية الجودة. نتج عن نفس الكمية تقريبًا من الفولاذ الفريتي والأوستنيتي الفوائد التالية:

• قوة عالية. يتراوح نطاق مقاومة الخضوع عند 0.2٪ من 400 إلى 450 ميجا باسكال ، أي 150 إلى 200 ميجا باسكال أكثر مما يمكن رؤيته في سبائك الأوستنيتي أو الحديد. أدى ذلك إلى حقيقة أنه من الممكن تقليل سمك المنتج مع عدم فقد القوة. وتسبب النقص في السماكة في انخفاض الكتلة النهائية. هذا مهم جدا في مجال الهياكل الإنشائية والخزانات وأوعية الضغط
• ما هي مزايا الفولاذ المزدوج إلى جانب القوة؟ قابلية اللحام للمعدن جيدة جدًا حتى مع السماكات الكبيرة.
• قوة عالية التأثير. أفضل بكثير من سبائك الحديد. هذا صحيح بشكل خاص عندما تنخفض درجة حرارة الهواء المحيط إلى -50 ، وأحيانًا إلى -80 درجة مئوية.
• مقاومة عالية للتصدع الناتج عن التآكل. المواد الأوستنيتي معرضة جدا لهذا العيب. تلعب هذه المعلمة دورًا مهمًا في صناعات مثل خزانات التخمير والمكثفات وإطارات المسابح.
• غلايات الصلب المزدوجة أكثر موثوقية من غلايات الأوستينيت.

تكسير

منتظم حاليايتعرض الفولاذ لمثل هذا العيب مثل تكسير التآكل أو SCC - تكسير الإجهاد الناتج عن الإجهاد. يحدث هذا النوع من التآكل عادة في ظل ظروف معينة. يمكن أن يكون العامل المسبب هو إجهاد شد قوي ودرجة حرارة مرتفعة (50 درجة مئوية فوق الصفر). وإذا تحدثنا عن حمامات السباحة ، فبسبب التعرض المستمر للماء ، يمكن أن يحدث هذا النوع من التآكل حتى عند 25 درجة.

درجات الفولاذ الأوستنيتي تتأثر تمامًا بهذا العيب. تعتبر سبيكة الحديد أكثر موثوقية في هذا الصدد ، بالإضافة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين a890 3a وفقًا لـ ASTM والدرجات الأخرى. يسمح معامل المقاومة العالي باستخدام هذه المادة في إنتاج سخانات المياه وخزانات التخمير ومحطات تحلية المياه. أي حيث تكون هناك زيادة في درجة الحرارة والتلامس مع السوائل.

ممنوع تمامًا صناعة إطارات المسابح من الفولاذ الأوستنيتي العادي بسبب هذا العيب. في السابق ، كان من الضروري استخدام سبيكة تحتوي على نسبة عالية جدًا من النيكل ، مما أدى إلى زيادة تكلفة المنتج. اليوم ، يمكن استخدام الفولاذ على الوجهين أو الصلب الفائق.

مادة مزدوجة "سوبر" و "هايبر"

من الجدير بالذكر أنه إذا أضفت النيكل إلى فولاذ الكروم الفريتي ، يمكنك الحصول على هيكل قاعدة مختلط. أي أنه سيحتوي على كل من الأوستينيت والفريت. كما أصبح واضحًا بالفعل ، كان هذا الخليط بالتحديد هو الذي بدأ يطلق عليه مادة مزدوجة. تشير البادئات "سوبر" أو الفولاذ المزدوج "المفرط" إلى أن المادة الخام تحتوي على زيادةكمية مكونات السبائك. يشير هذا إلى مقاومة أكبر للتآكل من المواد التقليدية.

يتم استخدام الفولاذ المزدوج "سوبر" و "فائق" بنشاط كبير في معدات إنتاج الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام المواد الخام في الصناعات الغذائية والكيميائية والبناء وحتى الطبية.

مادة اللحام

على الرغم من قابلية اللحام الجيدة لهذا المنتج ، يجب مراعاة قواعد معينة. قبل البدء باللحام انتبه لما يلي:

• لضمان جودة جيدة لاختراق المادة ، يجب جعل الفجوة في جذر المفصل وزاوية قطع الحواف أكبر قليلاً من الفولاذ العادي ؛
• المفصل ، وكذلك المعدن المحيط بهذا المكان ، يوصى بتنظيفها تمامًا من أي تلوث ؛
• يمكن استخدام الفرش المصنوعة من الأسلاك المعدنية المقاومة للتآكل فقط ؛
• يجب أن يكون قطب اللحام جافًا.

أثناء لحام الفولاذ المزدوج ، اتبع القواعد التالية:

• من المهم جدًا مراقبة مثل هذه المعلمة مثل مدخلات الحرارة. لا ينبغي أن يكون منخفضًا جدًا أو مرتفعًا جدًا. بالنسبة للصلب المزدوج العادي ، يجب الالتزام بنطاق 0.5-2.5 كيلو جول / مم أثناء اللحام. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا تزيد درجة حرارة الممر عن 200 درجة مئوية.
• يجب ألا تظهر خبث على ظهر اللحام. من المهم جدًا هنا اختيار الغاز المناسب الذي يحمي جذر التماس.خليط الغاز الأكثر استخدامًا لأغراض الحماية هو الأرجون عالي النقاء والهيدروجين أو النيتروجين.
• يجب أن يتم اللحام فقط بواسطة شخص مؤهل تأهيلا عاليا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في أماكن الحروق ، فإن المعدن سيزيد بشكل كبير من قابلية التآكل ، وهناك أيضًا احتمال كبير للتشقق.
• أثناء اللحام ، لا تقم بعمل اهتزازات عرضية واسعة للقطب الكهربي. هذا يمكن أن يؤدي إلى الكثير من المدخلات الحرارية ، وهو ما يتعارض مع القواعد.

العمل بعد اللحام

هناك إرشادات معينة يجب اتباعها بعد اللحام.

• لضمان حماية عالية من التآكل لمعدن اللحام ، يجب تنظيفه جيدًا. من الضروري إزالة فيلم الأكسيد تمامًا وإزالة جميع بقايا الخبث.
• يتم عمل الفرشاة باليد فقط وباستخدام فرشاة سلكية بخصائص مقاومة التآكل. إذا تم استخدام الأجهزة الميكانيكية ، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث تمزقات دقيقة في منطقة التماس ، مما يقلل من قوتها.
• في أغلب الأحيان ، لا يلزم إجراء معالجة حرارية للدرزة بعد اللحام.

عيوب الخامات

على الرغم من انتشار المادة ومزاياها الواضحة والمهمة على ما يبدو ، إلا أنها لم تحصل بعد على اعتراف عالمي ، وعلى الأرجح لن تأخذ زمام المبادرة في السوق. هذا يرجع إلى عدة عيوب ،التي تستحق المعرفة. بسببهم ، ستكون هذه السبيكة دائمًا "متخصصة".

على الفور يجدر البدء بالقوة العالية للمادة. قد تبدو ميزة كبيرة ، لكنها تصبح عيبًا كبيرًا عندما يصبح من الضروري معالجة المعدن بالوسائل الميكانيكية أو الضغط. عيب آخر للقوة العالية هو الانخفاض القوي في احتمالية تشوه اللدائن. لهذا السبب ، فإن المواد الخام على الوجهين ليست مناسبة في الواقع لإنتاج أي منتجات يجب أن تكون ذات ليونة عالية.

حتى عندما تبدو اللدونة عند مستوى مقبول للعمل ، لا يزال يتعين عليك بذل جهود كبيرة. لهذا السبب ، لا يتم استخدام الفولاذ والسبائك المزدوجة لتجهيزات النفط والغاز على نطاق واسع.

العيب التالي هو التعقيد التكنولوجي الكبير لصهر الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين. المواد الأوستنيتي والحديدية أسهل بكثير في الذوبان. في حالة انتهاك تقنية التصنيع ، خاصة أثناء عملية المعالجة الحرارية ، ستتشكل مراحل أخرى في المادة بالإضافة إلى الأوستينيت والفريت ، وهو أمر غير مرغوب فيه تمامًا. في أغلب الأحيان ، تحدث مرحلة سيجما أو تقصف 475 درجة.

مراحل غير مرغوب فيها في المواد الخام

يتم تشكيل طور سيجما في مثل هذا المنتج عند 1000 درجة مئوية وما فوق. عادةً ما تحدث درجات الحرارة هذه إذا كانت عملية التبريد بعد اللحام أو أثناء الإنتاج ليست بالسرعة الكافية. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم احتواء المزيد من عناصر صناعة السبائك فيالتكوين ، كلما زاد احتمال ظهور مثل هذه المرحلة. بمعنى آخر ، فإن إنشاء فولاذ مزدوج أو فائق الازدواج صعب للغاية.

أما الهشاشة البالغة 475 درجة فتظهر في حالة تكون مرحلة تسمى ضربة ألفا. كما يوحي الاسم ، فإن أخطر درجة حرارة هي 475 درجة مئوية ، ولكن يمكن أن تظهر المشكلة أيضًا عند قيم أقل بكثير ، حوالي 300 درجة. لهذا السبب ، يتم فرض قيود درجة الحرارة القصوى على استخدام المنتجات من هذا النوع من المواد الخام. وبطبيعة الحال ، وبسبب هذا ، فإن نطاق الفولاذ يضيق أكثر.

بناءً على كل ما سبق ، يمكننا استخلاص مثل هذا الاستنتاج. تعتبر درجات الصلب المزدوجة حلاً جيدًا واستبدالًا للمواد القياسية ، ولكن في نطاق ضيق جدًا.

النتائج

سبيكة دوبلكس أقل استخدامًا من أنواع المعادن الأخرى. ومع ذلك ، فهي تحظى بشعبية في مناطق معينة. غالبًا ما يتم استخدامه في مجال البتروكيماويات وصناعة السيارات وإنتاج حمامات السباحة. قابلية اللحام الممتازة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل العالية تجعل هذه المادة اكتشافًا حقيقيًا للكثيرين.