يشير الفولاذ المقاوم للحرارة إلى الفولاذ الذي يتمتع بمقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية وقوة درجات الحرارة العالية. تعد مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية شرطًا مهمًا لضمان عمل قطعة العمل لفترة طويلة عند درجة حرارة عالية. في بيئة مؤكسدة مثل الهواء ذو درجة الحرارة العالية، يتفاعل الأكسجين كيميائيا مع سطح الفولاذ لتشكيل مجموعة متنوعة من طبقات أكسيد الحديد. طبقة الأكسيد فضفاضة جدًا، وتفقد الخصائص الأصلية للفولاذ، ومن السهل أن تسقط. من أجل تحسين مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية للصلب، تتم إضافة عناصر صناعة السبائك إلى الفولاذ لتغيير هيكل الأكسيد. عناصر صناعة السبائك شائعة الاستخدام هي الكروم والنيكل والكروم والسيليكون والألومنيوم وما إلى ذلك. ترتبط مقاومة الأكسدة لدرجات الحرارة العالية للصلب فقط بالتركيب الكيميائي.
تشير قوة درجة الحرارة المرتفعة إلى قدرة الفولاذ على تحمل الأحمال الميكانيكية لفترة طويلة في درجات حرارة عالية. هناك تأثيران رئيسيان للصلب تحت الحمل الميكانيكي عند درجة حرارة عالية. أحدهما هو التليين، أي أن القوة تتناقص مع زيادة درجة الحرارة. والثاني هو الزحف، أي أنه تحت تأثير الضغط المستمر، تزداد كمية تشوه البلاستيك ببطء مع مرور الوقت. يحدث التشوه البلاستيكي للصلب عند درجة حرارة عالية بسبب الانزلاق داخل الحبيبات وانزلاق حدود الحبوب. لتحسين قوة الفولاذ في درجات الحرارة العالية، عادة ما تستخدم طرق صناعة السبائك. أي أنه تتم إضافة عناصر صناعة السبائك إلى الفولاذ لتحسين قوة الترابط بين الذرات وتشكيل بنية مناسبة. يمكن أن تؤدي إضافة الكروم والموليبدينوم والتنغستن والفاناديوم والتيتانيوم وما إلى ذلك إلى تقوية مصفوفة الفولاذ وزيادة درجة حرارة إعادة البلورة ويمكن أيضًا تشكيل كربيدات مرحلة التقوية أو المركبات بين الفلزات، مثل Cr23C6 وVC وTiC وما إلى ذلك. مراحل التقوية هذه هي مستقرة عند درجات الحرارة المرتفعة، ولا تذوب، ولا تتجمع لتنمو، وتحافظ على صلابتها. يضاف النيكل بشكل رئيسي للحصول عليهالأوستينيت. يتم ترتيب ذرات الأوستينيت بشكل أكثر إحكاما من الفريت، وقوة الترابط بين الذرات أقوى، وانتشار الذرات أكثر صعوبة. ولذلك، فإن قوة درجة الحرارة العالية للأوستينيت أفضل. يمكن ملاحظة أن قوة الفولاذ المقاوم للحرارة عند ارتفاع درجة الحرارة لا تتعلق فقط بالتركيب الكيميائي، ولكنها تتعلق أيضًا بالبنية المجهرية.
سبائك عالية مقاومة للحرارةالمسبوكات الصلبتستخدم على نطاق واسع في المناسبات التي تتجاوز فيها درجة حرارة العمل 650 درجة مئوية. تشير المسبوكات الفولاذية المقاومة للحرارة إلى الفولاذ الذي يعمل في درجات حرارة عالية. يرتبط تطوير المسبوكات الفولاذية المقاومة للحرارة ارتباطًا وثيقًا بالتقدم التكنولوجي لمختلف القطاعات الصناعية مثل محطات الطاقة والغلايات وتوربينات الغاز ومحركات الاحتراق الداخلي والمحركات الهوائية. نظرًا لاختلاف درجات الحرارة والضغوط التي تستخدمها الآلات والأجهزة المختلفة، فضلاً عن البيئات المختلفة، فإن أنواع الفولاذ المستخدمة تختلف أيضًا.
درجة مكافئة من الفولاذ المقاوم للصدأ | |||||||||
| المجموعات | إيسي | W-الأشياء | الدين | BS | SS | أفنور | UNE / IHA | جيس | UNI |
| الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي والفيريتيك | 420 ج | 1,4034 | X43Cr16 | ||||||
| 440 ب/1 | 1,4112 | X90 كروم مو V18 | |||||||
| - | 1.2083 | X42 كروم 13 | - | 2314 | ز 40 ج 14 | F.5263 | سوز 420 جي1 | - | |
| 403 | 1.4000 | X6Cr13 | 403 س 17 | 2301 | ز6ج13 | F.3110 | سوز 403 | X6Cr13 | |
| (410S) | 1.4001 | X7 كروم 14 | (403 س17) | 2301 | ز 8 ج 13 | F.3110 | سوز 410 س | X6Cr13 | |
| 405 | 1.4002 | X6 كرالي 13 | 405 س 17 | - | ز 8 كاليفورنيا 12 | F.3111 | سوز 405 | X6 كرالي 13 | |
| 416 | 1.4005 | X12 سي آر إس 13 | 416 س 21 | 2380 | ز 11 سي اف 13 | F.3411 | سوز 416 | X12CrS13 | |
| 410 | 1.4006 | × 10 كروم 13 | 410 س21 | 2302 | ز10ج14 | F.3401 | سوز 410 | X12Cr13 | |
| 430 | 1.4016 | X6 كروم 17 | 430 س 17 | 2320 | ز 8 ج 17 | F.3113 | سوز 430 | X8Cr17 | |
| 420 | 1.4021 | X20 كروم 13 | 420 س 37 | 2303 | ز 20 ج 13 | F.3402 | سوز 420 جي1 | X20Cr13 | |
| 420 فهرنهايت | 1.4028 | X30 كروم 13 | 420 س 45 | (2304) | ز 30 ج 13 | F.3403 | سوز 420 J2 | X30Cr13 | |
| (420) | 1.4031 | X39Cr13 | 420 س 45 | (2304) | ز 40 ج 14 | F.3404 | (سوس 420 جي 1) | - | |
| 431 | 1.4057 | X20 كرومني 17 2 | 431 س 29 | 2321 | Z 15 سي إن آي 16.02 | F.3427 | سوز 431 | X16CrNi16 | |
| 430 فهرنهايت | 1.4104 | X12 كروموس 17 | - | 2383 | زد 10 سي إف 17 | F.3117 | سوز 430 ف | X10CrS17 | |
| 434 | 1.4113 | X6 كرومو 17 | 434 س 17 | 2325 | Z 8 قرص مضغوط 17.01 | - | سوز 434 | X8CrMo17 | |
| 430 تي آي | 1.4510 | X6كرتي 17 | - | - | ز 4 قيراط 17 | - | اس يو اس 430 ال اكس | X6CrTi17 | |
| 409 | 1.4512 | X5 كر تي 12 | 409 س 17 | - | ز 6 ق 12 | - | سوه 409 | X6CrTi12 | |
| الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ | 304 | 1.4301 | X5 كرومني 18 9 | 304 س 15 | 2332 | ز 6 سي ان 18.09 | F.3551 | سوز 304 | X5CrNi18 10 |
| 305 | 1.4303 | X5 كرومني 18 12 | 305 س 19 | - | ز 8 سي ان 18.12 | - | سوز 305 | X8CrNi19 10 | |
| 303 | 1.4305 | X12CrNiS 18 8 | 303 س 21 | 2346 | Z 10 كنف 18.09 | F.3508 | سوز 303 | X10CrNiS 18 09 | |
| 304 لتر | 1.4306 | X2CrNiS189 | 304 س 12 | 2352 | ز 2 سي ان 18.10 | F.3503 | سوز 304 ل | X2CrNi18 11 | |
| 301 | 1.4310 | X12 كرومني 17 7 | - | 2331 | Z 12 CN 17.07 | F.3517 | سوز 301 | X12CrNi17 07 | |
| 304 | 1.4350 | X5 كرومني 18 9 | 304 س 31 | 2332 | ز 6 سي ان 18.09 | F.3551 | سوز 304 | X5CrNi18 10 | |
| 304 | 1.4350 | X5 كرومني 18 9 | 304 س 31 | 2333 | ز 6 سي ان 18.09 | F.3551 | سوز 304 | X5CrNi18 10 | |
| 304LN | 1.4311 | X2 كرنين 18 10 | 304 س 62 | 2371 | ز 2 سي ان 18.10 | - | سوز 304 إل إن | - | |
| 316 | 1.4401 | X5 كرنيمو 18 10 | 316 ق 16 | 2347 | Z 6 سي إن دي 17.11 | F.3543 | سوز 316 | X5CrNiMo17 12 | |
| 316 لتر | 1.4404 | - | 316 س 12/13/14/22/24 | 2348 | Z 2 سي إن دي 17.13 | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | ||
| 316LN | 1.4429 | X2 كرنيمون 18 13 | - | 2375 | Z 2 سي إن دي 17.13 | - | اس يو اس 316 إل إن | - | |
| 316 لتر | 1.4435 | X2 كرنيمو 18 12 | 316 س 12/13/14/22/24 | 2353 | Z 2 سي إن دي 17.13 | - | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | |
| 316 | 1.4436 | - | 316 ق 33 | 2343 | ض 6 CND18-12-03 | - | - | X8CrNiMo 17 13 | |
| 317 لتر | 1.4438 | X2 كرنيمو 18 16 | 317 س 12 | 2367 | Z 2 سي إن دي 19.15 | - | سوز 317 لتر | X2CrNiMo18 16 | |
| 329 | 1.4460 | X3 كرنيمون 27 5 2 | - | 2324 | Z5 CND 27.05.Az | F.3309 | سوز 329 جي1 | - | |
| 321 | 1.4541 | X10 كرومنيتي 18 9 | 321 س 12 | 2337 | Z 6 سي إن دي 18.10 | F.3553 | سوز 321 | X6CrNiTi18 11 | |
| 347 | 1.4550 | X10 كرومنينب 18 9 | 347 ق 17 | 2338 | Z 6 سي إن بي 18.10 | F.3552 | سوز 347 | X6CrNiNb18 11 | |
| 316 تي | 1.4571 | X10 كرنيمو تي 18 10 | 320 س 17 | 2350 | Z 6 سي إن دي تي 17.12 | F.3535 | - | X6CrNiMoTi 17 12 | |
| 309 | 1.4828 | X15 كرومنيسي 20 12 | 309 س 24 | - | ض 15 الجهاز العصبي المركزي 20.12 | - | سوه 309 | X16 كرومني 24 14 | |
| 330 | 1.4864 | X12 نيكرسي 36 16 | - | - | Z 12 إن سي إس 35.16 | - | سوه 330 | - | |
| دوبلكس ستانلس ستيل | S32750 | 1.4410 | × 2 كرنيمون 25 7 4 | - | 2328 | Z3 CND 25.06 أز | - | - | - |
| S31500 | 1.4417 | × 2 كروم نيموسى 19 5 | - | 2376 | Z2 سي إن دي 18.05.03 | - | - | - | |
| S31803 | 1.4462 | × 2 كرنيمون 22 5 3 | - | 2377 | Z 3 CND 22.05 (أز) | - | - | - | |
| S32760 | 1.4501 | × 3 كرنيمون 25 7 | - | - | Z 3 CND 25.06 أز | - | - | - | |
| 630 | 1.4542 | X5CrNiCNb16-4 | - | - | - | - | - | - | |
| أ564/630 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
معايير الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة في مختلف البلدان
1) المعيار الصيني
تحدد GB/T 8492-2002 "الشروط الفنية لمسبوكات الفولاذ المقاومة للحرارة" الدرجات والخواص الميكانيكية لدرجة حرارة الغرفة لمختلف أنواع الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة.
2) المعيار الأوروبي
تشتمل معايير الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة EN 10295-2002 على الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المقاوم للحرارة، والفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة من الحديديك والفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة على الوجهين الأوستنيتي-الفريتيك، بالإضافة إلى السبائك القائمة على النيكل والسبائك القائمة على الكوبالت.
3) المعايير الأمريكية
إن التركيب الكيميائي المحدد في ANSI/ASTM 297-2008 "مسبوكات الصلب المقاومة للحرارة الصناعية العامة من الحديد والكروم والحديد والكروم والنيكل" هو أساس القبول، ولا يتم إجراء اختبار الأداء الميكانيكي إلا عندما يطلبه المشتري في وقت الطلب. تشمل المعايير الأمريكية الأخرى التي تتضمن الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة ASTM A447/A447M-2003 وASTM A560/560M-2005.
4) المعيار الألماني
في DIN 17465 "الشروط الفنية لمسبوكات الفولاذ المقاومة للحرارة"، تم تحديد التركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية في درجة حرارة الغرفة، والخواص الميكانيكية لدرجات الحرارة العالية لمختلف درجات الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة بشكل منفصل.
5) المعيار الياباني
الدرجات في JISG5122-2003 "مسبوكات الصلب المقاومة للحرارة" هي في الأساس نفس المعايير الأمريكية ASTM.
6) المعيار الروسي
هناك 19 درجة من الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة المحددة في GOST 977-1988، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للحرارة متوسط الكروم وعالي الكروم.
تأثير التركيب الكيميائي على عمر خدمة الفولاذ المقاوم للحرارة
هناك مجموعة متنوعة من العناصر الكيميائية التي يمكن أن تؤثر على عمر خدمة الفولاذ المقاوم للحرارة. وتتجلى هذه التأثيرات في تعزيز استقرار الهيكل، ومنع الأكسدة، وتكوين الأوستينيت وتثبيته، ومنع التآكل. على سبيل المثال، يمكن للعناصر الأرضية النادرة، وهي عناصر نزرة في الفولاذ المقاوم للحرارة، أن تحسن بشكل كبير مقاومة أكسدة الفولاذ وتغير اللدونة الحرارية. تختار المواد الأساسية للفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة عمومًا المعادن والسبائك ذات نقطة انصهار عالية نسبيًا أو طاقة تنشيط عالية الانتشار ذاتيًا أو طاقة خطأ منخفضة التراص. لدى مختلف أنواع الفولاذ المقاوم للحرارة والسبائك ذات درجة الحرارة العالية متطلبات عالية جدًا في عملية الصهر، لأن وجود شوائب أو عيوب معدنية معينة في الفولاذ سوف يقلل من حد قوة التحمل للمادة.
تأثير التكنولوجيا المتقدمة مثل معالجة المحاليل على عمر خدمة الفولاذ المقاوم للحرارة
بالنسبة للمواد المعدنية، فإن استخدام عمليات المعالجة الحرارية المختلفة سيؤثر على الهيكل وحجم الحبيبات، وبالتالي تغيير درجة صعوبة التنشيط الحراري. في تحليل فشل الصب، هناك العديد من العوامل التي تؤدي إلى الفشل، وأهمها التعب الحراري الذي يؤدي إلى بدء الشقوق وتطورها. في المقابل، هناك سلسلة من العوامل التي تؤثر على بدء وانتشار الشقوق. من بينها، يعد محتوى الكبريت مهمًا للغاية لأن الشقوق تتطور في الغالب على طول الكبريتيدات. ويتأثر محتوى الكبريت بجودة المواد الخام وصهرها. بالنسبة للمسبوكات التي تعمل تحت جو وقائي من الهيدروجين، إذا كان كبريتيد الهيدروجين موجودًا في الهيدروجين، فسيتم كبريت المسبوكات. ثانيا، ستؤثر كفاية معالجة المحلول على قوة وصلابة الصب.
