الفولاذ: التركيب والخصائص والأنواع والتطبيقات. تكوين الفولاذ المقاوم للصدأ

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

يعرف الكثير من الناس أن الفولاذ منتج يتم الحصول عليه في عملية صهر العناصر الأخرى. ولكن ماذا؟ ما هو الفولاذ؟ اليوم هذه المادة عبارة عن سبيكة حديدية قابلة للتشوه بالكربون (مقدارها 2.14٪) ، وكذلك نسبة صغيرة من العناصر الأخرى.

معلومات عامة

تجدر الإشارة إلى أن الفولاذ عبارة عن سبيكة تحتوي بالضبط على ما يصل إلى 2 ، 14٪ كربون في تركيبته. السبيكة التي تحتوي على أكثر من 2.14٪ كربون تسمى بالفعل الحديد الزهر.

من المعروف أن تكوين الفولاذ الكربوني والفولاذ العادي ليس هو نفسه. إذا كانت الركيزة المعتادة تشتمل على الكربون ومكونات (محسنة) أخرى للسبائك ، فلا توجد عناصر صناعة السبائك في المنتج الكربوني. إذا تحدثنا عن سبائك الصلب ، فإن تركيبتها تكون أكثر ثراءً. من أجل تحسين أداء هذه المادة ، تمت إضافة عناصر مثل Cr ، و Ni ، و Mo ، و Wo ، و V ، و Al ، و B ، و Ti ، وما إلى ذلك إلى تركيبتها. ومن المهم ملاحظة أن أفضل خصائص هذه المادة هي يتم توفيرها بدقة عن طريق إضافة مجمعات مخلوطة ، وليس مادة واحدة أو مادتين.

التصنيف

انفاقيمكن أن يستند تصنيف المادة التي نفكر فيها إلى عدة مؤشرات:

• المؤشر الأول هو التركيب الكيميائي للصلب.
• والثاني هو البنية المجهرية ، وهو أيضًا مهم جدًا.
• بالطبع يختلف الفولاذ في جودته وطريقة إنتاجه.
• أيضًا ، كل نوع من الفولاذ له تطبيقه الخاص.

بمزيد من التفصيل ، يمكن اعتبار التركيب باستخدام مثال التركيب الكيميائي. على هذا الأساس ، يتم تمييز نوعين آخرين - السبائك والفولاذ الكربوني.

من بين الفولاذ الكربوني ، هناك ثلاثة أنواع ، والفرق الرئيسي بينها هو المحتوى الكمي للكربون. إذا كانت المادة تحتوي على أقل من 0.3٪ كربون ، فإنها تصنف على أنها منخفضة الكربون. محتوى هذه المادة في المنطقة من 0.3٪ إلى 0.7٪ يترجم المنتج النهائي إلى فئة الفولاذ الكربوني المتوسط. إذا كانت السبيكة تحتوي على أكثر من 0.7٪ كربون ، فإن الفولاذ يصنف على أنه عالي الكربون.

مع سبائك الفولاذ ، الأمور متشابهة. إذا كانت تركيبة المادة تحتوي على أقل من 2.5٪ من عناصر السبائك ، فإنها تعتبر منخفضة السبائك ، من 2.5٪ إلى 10٪ - متوسطة السبائك ، ومن 10٪ فما فوق - عالية السبائك.

بنية مجهرية

تختلف البنية المجهرية للصلب باختلاف حالتها. إذا تم تلدين السبيكة ، فسيتم تقسيم هيكلها إلى كربيد ، وحديد ، وأوستنيتي ، وما إلى ذلك. مع البنية المجهرية الطبيعية للمادة ، يمكن أن يكون المنتج بيرليت أو مارتينسيت أو أوستنيتي.

تكوين وخصائص الفولاذ تحدد ما إذا كان المنتج ينتمي إلى إحدى هذه الفئات الثلاث. أقل أنواع الفولاذ السبائكي والكربون هي الطبقة المصنوعة من البرليت ، أما الطبقة المتوسطة فهي مارتينسيت ، والمحتوى العالي من عناصر السبائك أو الكربون يترجمها إلى فئة الفولاذ الأوستنيتي.

الإنتاج والجودة

من المهم ملاحظة أن سبيكة مثل الفولاذ قد تحتوي على بعض العناصر السلبية التي يؤدي محتواها العالي إلى تفاقم أداء المنتج. وتشمل هذه المواد الكبريت والفوسفور. اعتمادًا على محتوى هذين العنصرين ، يتم تقسيم تكوين وأنواع الفولاذ إلى الفئات الأربع التالية:

• الفولاذ الخاص. هذه سبيكة ذات جودة عادية تحتوي على ما يصل إلى 0.06٪ من الكبريت وتصل إلى 0.07٪ من الفوسفور.
• الجودة. يتم تقليل محتوى المواد المذكورة أعلاه في هذا الفولاذ إلى 0.04٪ كبريت و 0.035٪ فوسفور.
• جودة عالية. يحتوي فقط على ما يصل إلى 0.025٪ من الكبريت والفوسفور.
• يتم تعيين سبيكة عالية الجودة إذا كانت نسبة الكبريت لا تزيد عن 0.015 ، والفوسفور لا يزيد عن 0.025٪.

إذا تحدثنا عن عملية إنتاج سبيكة عادية ، فغالبًا ما يتم الحصول عليها في أفران الموقد المفتوح أو في محولات Bessmerov ، Thomas. يصب هذا المنتج في سبائك كبيرة. من المهم أن نفهم أن تركيبة الفولاذ وهيكله وخصائصه وخصائصه تتحدد بدقة من خلال طريقة تصنيعه.

تستخدم أيضًا للحصول على فولاذ عالي الجودةأفران المجمرة المفتوحة ، ومع ذلك ، فإن عملية الصهر أكثر صرامة من أجل الحصول على منتج عالي الجودة.

يتم صهر الفولاذ عالي الجودة فقط في الأفران الكهربائية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن استخدام هذا النوع من المعدات الصناعية يضمن الحد الأدنى تقريبًا من محتوى الإضافات غير المعدنية ، أي أنه يقلل من نسبة الكبريت والفوسفور.

من أجل الحصول على سبيكة ذات جودة عالية بشكل خاص ، يلجأون إلى طريقة إعادة الصهر الكهربائي. لا يمكن إنتاج هذا المنتج إلا في الأفران الكهربائية. بعد انتهاء عملية التصنيع ، يتم الحصول على هذا الفولاذ دائمًا مخلوطًا فقط.

أنواع السبائك حسب التطبيق

بطبيعة الحال ، يؤثر التغيير في تكوين الفولاذ بشكل كبير على أداء هذه المادة ، مما يعني أن نطاق استخدامها يتغير أيضًا. يوجد فولاذ إنشائي يمكن استخدامه في البناء والتشكيل على البارد وتقسية الغلاف وقابلية التسخين والقوة العالية وما إلى ذلك.

إذا تحدثنا عن فولاذ البناء ، فغالبًا ما يشتمل على سبائك متوسطة الكربون ، بالإضافة إلى سبائك منخفضة السبائك. نظرًا لاستخدامها بشكل أساسي في تشييد المباني ، فإن أهم ما يميزها هو قابلية اللحام الجيدة. غالبًا ما يتم استخدام الفولاذ المقوى بالحالة لأجزاء مختلفة ، والغرض الرئيسي منها هو العمل في ظل ظروف تآكل السطح والتحميل الديناميكي.

أنواع أخرى من الفولاذ

لأنواع أخرى من الصلب يمكن أن يعزى إلى تحسين. يستخدم هذا النوع من السبائك فقط بعد المعالجة الحرارية. تتعرض السبيكة لدرجات حرارة عالية للتبريد ، ومن ثم يتم تعريضها للتلطيف في أي بيئة.

يشمل نوع الفولاذ عالي القوة تلك التي تصل فيها القوة إلى الحد الأقصى تقريبًا بعد اختيار التركيب الكيميائي ، وكذلك بعد الخضوع للمعالجة الحرارية ، أي تقريبًا ضعف القوة المعتادة نوع هذا المنتج

يمكن أيضًا تمييز الفولاذ الربيعي. هذه سبيكة حصلت نتيجة إنتاجها على أفضل الصفات من حيث حد المرونة ومقاومة الحمل والتعب.

تكوين الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ نوع سبيكة. الخاصية الرئيسية هي مقاومة عالية للتآكل ، والتي تتحقق بإضافة عنصر مثل الكروم إلى تكوين السبيكة. في بعض الحالات ، يمكن استخدام النيكل أو الفاناديوم أو المنغنيز بدلاً من الكروم. وتجدر الإشارة إلى أنه من خلال إذابة المادة وإضافة العناصر الضرورية إليها ، يمكن الحصول على خصائص إحدى درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الثلاثة.

تكوين هذه الأنواع من السبائك ، بالطبع ، مختلف. أبسطها هي السبائك التقليدية ذات المقاومة المتزايدة للتآكل 08 X 13 و 12 X 13. يجب أن يتمتع النوعان التاليان من هذه السبيكة المقاومة للتآكل بمقاومة عالية ليس فقط في الوضع الطبيعي ، ولكن أيضًا في درجات الحرارة المرتفعة.