الفولاذ المقاوم للصدأ هو الفولاذ الذي يتميز بمقاومة الفولاذ والتآكل كخصائص رئيسية، ومحتوى الكروم فيه لا يقل عن 10.5٪، ومحتوى الكربون لا يتجاوز 1.2٪.

الفولاذ المقاوم للصدأ (Stainless Steel) هو اختصار للفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للأحماض، والذي يقاوم الوسائط التآكلية الضعيفة مثل الهواء والبخار والماء، أو يحتوي على الفولاذ المقاوم للصدأ. التآكل) يسمى الفولاذ المتآكل بالفولاذ المقاوم للأحماض.

نظراً لاختلاف التركيب الكيميائي للنوعين، تختلف مقاومتهما للتآكل. فالفولاذ المقاوم للصدأ العادي لا يقاوم عادةً التآكل الكيميائي، بينما يكون الفولاذ المقاوم للأحماض مقاوماً للصدأ عموماً. ولا يقتصر مصطلح "الفولاذ المقاوم للصدأ" على نوع واحد فقط، بل يشمل أكثر من مئة نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الصناعي، ولكل نوع مُطوّر أداء جيد في مجال تطبيقه. يكمن سر النجاح في فهم الغرض أولاً، ثم تحديد درجة الفولاذ المناسبة. وعادةً ما توجد ستة درجات فقط من الفولاذ المُستخدم في تطبيقات البناء، تحتوي جميعها على نسبة تتراوح بين 17% و22% من الكروم، وتحتوي أفضل درجات الفولاذ أيضاً على النيكل. ويمكن أن تُحسّن إضافة الموليبدينوم مقاومة التآكل الجوي، وخاصةً مقاومة التآكل الجوي الناتج عن الكلوريد.

بشكل عام، صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى من صلابة سبائك الألومنيوم، وتكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى من تكلفة سبائك الألومنيوم.

الميزات الرئيسية

قابلية اللحام للطي

تختلف متطلبات أداء اللحام باختلاف استخدامات المنتجات. لا تتطلب أدوات المائدة من الفئة الأولى عادةً أداء لحام، حتى بعض شركات الأواني. مع ذلك، تتطلب معظم المنتجات أداء لحام جيدًا للمواد الخام، مثل أدوات المائدة من الفئة الثانية، وأكواب الترمس، والأنابيب الفولاذية، وسخانات المياه، وموزعات المياه، وغيرها.

أداء تلميع الطي

في مجتمعنا اليوم، تخضع منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ عادةً لعملية تلميع أثناء الإنتاج، وقليلٌ منها فقط، مثل سخانات المياه والخزانات الداخلية لموزعات المياه، لا يحتاج إلى تلميع. لذلك، يتطلب ذلك أداء تلميع ممتازًا للمادة الخام. العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء التلميع هي:

① عيوب سطح المواد الخام، مثل الخدوش، والتآكل، والتخليل، وما إلى ذلك.

② مشكلة المواد الخام. إذا كانت الصلابة منخفضة جدًا، يصعب تلميعها أثناء التلميع (خاصية BQ ليست جيدة)، وإذا كانت منخفضة جدًا، ستظهر ظاهرة قشر البرتقال بسهولة على السطح أثناء السحب العميق، مما يؤثر على خاصية BQ. تتميز خصائص BQ ذات الصلابة العالية بخصائص جيدة نسبيًا.

③بالنسبة للمنتجات ذات السحب العميق، ستظهر بقع سوداء صغيرة وخطوط حمراء على سطح المنطقة مع قدر كبير من التشوه، مما يؤثر على أداء BQ.

مقاومة الحرارة القابلة للطي

تعني مقاومة الحرارة أن الفولاذ المقاوم للصدأ لا يزال بإمكانه الحفاظ على خصائصه الفيزيائية والميكانيكية الممتازة في درجات الحرارة العالية.

تأثير الكربون: الكربون عنصرٌ في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يُشكِّل الأوستينيت بقوة ويُثبِّته، ويُوسِّع نطاق الأوستينيت. قدرة الكربون على تكوين الأوستينيت تفوق قدرة النيكل بحوالي 30 ضعفًا. يُعدّ الكربون عنصرًا بينيًا يُمكنه زيادة قوة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بشكل كبير من خلال تقوية محاليل الصلب. كما يُمكن للكربون تحسين مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي للتآكل الإجهادي في تركيزات عالية من الكلوريد (مثل محلول كلوريد المغنيسيوم المغلي بتركيز 42%).

ومع ذلك، يُعتبر الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عنصرًا ضارًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى قدرته على التفاعل مع الكروم، مما يُكوّن مركبات كربون Cr23C6 عالية الكروم، مما يؤدي إلى استنفاد الكروم الموضعي، مما يُقلل من مقاومة الفولاذ للتآكل، وخاصةً مقاومة التآكل بين الحبيبات. لذلك، تُعدّ معظم أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المُكوّن من الكروم والنيكل، والتي طُوّرت حديثًا منذ ستينيات القرن الماضي، أنواعًا منخفضة الكربون للغاية، حيث تقل نسبة الكربون فيها عن 0.03% أو 0.02%. ومن المعروف أنه مع انخفاض نسبة الكربون، تقل حساسية الفولاذ للتآكل بين الحبيبات. ويُعدّ 0.02% فقط هو التأثير الأكثر وضوحًا. كما أشارت بعض التجارب إلى أن الكربون يزيد أيضًا من ميل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المُكوّن من الكروم إلى التآكل النقطي. بسبب التأثير الضار للكربون، ليس فقط في عملية صهر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، يجب التحكم في محتوى الكربون بأقل قدر ممكن، ولكن أيضًا في عمليات المعالجة الحرارية والباردة والمعالجة الحرارية اللاحقة لمنع الكربنة على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ وتجنب ترسب كربيد الكروم.

مقاومة التآكل للطي

عندما لا يقل العدد الذري للكروم في الفولاذ عن ١٢٫٥٪، يمكن أن يتغير جهد قطب الفولاذ فجأةً من جهد سالب إلى جهد موجب. وهذا يمنع التآكل الجلفاني.

المكونات الهيكلية

تنخفض مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل مع زيادة نسبة الكربون. لذلك، يكون محتوى الكربون في معظم أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ منخفضًا، ولا يتجاوز الحد الأقصى 1.2%، بل إن ωc (محتوى الكربون) في بعض أنواع الفولاذ أقل من 0.03% (مثل 00Cr12). العنصر الرئيسي في السبائك الفولاذية المقاومة للصدأ هو الكروم، وعندما يصل محتوى الكروم إلى حد معين، يصبح الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر صلابة.

الخصائص الفيزيائية

مقارنة بالفولاذ الكربوني

1. الكثافة

كثافة الفولاذ الكربوني أعلى قليلاً من كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي والمارتنسيتي، وأقل قليلاً من كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي؛

2. المقاومة

تزداد المقاومة حسب ترتيب الفولاذ الكربوني والفولاذ الفريتي والمارتنسيتي والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي؛

3. ترتيب معامل التمدد الخطي متشابه أيضًا، حيث يكون الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو الأعلى والفولاذ الكربوني هو الأصغر؛

4. الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي والمارتنسيتي مغناطيسي، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مغناطيسي، ولكنه سينتج مغناطيسية عندما يتم تقويته بالعمل البارد لتشكيل تحول طوري مارتينسيتي، ويمكن استخدام المعالجة الحرارية لإزالة هذا النسيج المارتنسيتي لاستعادة خصائصه غير المغناطيسية.

بالمقارنة مع الفولاذ الكربوني، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بالخصائص التالية:

1) مقاومة عالية، حوالي 5 مرات من الفولاذ الكربوني.

2) معامل التمدد الخطي الكبير، وهو أكبر بنسبة 40% من معامل التمدد الخطي للفولاذ الكربوني، ومع ارتفاع درجة الحرارة تزداد قيمة معامل التمدد الخطي تبعاً لذلك.

3) الموصلية الحرارية منخفضة، حوالي 1/3 من الفولاذ الكربوني.

الاستخدام النموذجي

تتمثل معظم متطلبات الاستخدام في الحفاظ على المظهر الأصلي للمبنى لفترة طويلة. عند تحديد نوع الفولاذ المقاوم للصدأ المُختار، تُراعى المعايير الجمالية المطلوبة، ودرجة تآكل البيئة المحلية، ونظام التنظيف المُتبع. ومع ذلك، تسعى تطبيقات أخرى بشكل متزايد إلى ضمان سلامة الهيكل أو عدم نفاذيته للماء، مثل أسقف وجدران المباني الصناعية. في هذه التطبيقات، قد تكون تكلفة البناء على المالك أهم من الجمالية، كما أن السطح ليس نظيفًا تمامًا. يُعد استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 في بيئة داخلية جافة خيارًا جيدًا.

ومع ذلك، للحفاظ على مظهره الخارجي في الريف والمدينة، يلزم غسله بانتظام. في المناطق الصناعية شديدة التلوث والمناطق الساحلية، يكون السطح متسخًا جدًا، بل وحتى صدئًا. ومع ذلك، للحصول على التأثير الجمالي في البيئة الخارجية، يلزم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المحتوي على النيكل. لذلك، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 304 على نطاق واسع في الجدران الستارية والجدران الجانبية والأسقف وغيرها من أغراض البناء، ولكن في الصناعات شديدة التآكل أو الأجواء البحرية، يُفضل استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316. هناك العديد من معايير التصميم التي تشمل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316.

نظراً لدمج الفولاذ المقاوم للصدأ "المزدوج" 2205 بين مقاومة جيدة للتآكل الجوي وقوة شد عالية وقوة مرونة محدودة، فقد أُدرج هذا الفولاذ أيضاً في المعايير الأوروبية. في الواقع، يُصنع الفولاذ المقاوم للصدأ بجميع أشكال وأحجام المعادن القياسية، بالإضافة إلى العديد من الأشكال الخاصة. المنتجات الأكثر استخداماً هي صفائح وأشرطة الفولاذ، كما تُصنع منتجات خاصة من صفائح متوسطة وسميكة، مثل إنتاج الفولاذ الهيكلي المدرفل على الساخن والفولاذ الهيكلي المبثوق. كما تُنتج أنابيب فولاذية دائرية وبيضاوية ومربعة ومستطيلة وسداسية ملحومة أو غير ملحومة، بالإضافة إلى أشكال أخرى من المنتجات، بما في ذلك المقاطع والقضبان والأسلاك والمسبوكات. لتلبية المتطلبات الجمالية للمهندسين المعماريين، طُوّرت مجموعة متنوعة من التشطيبات التجارية.