يشير الفولاذ المقاوم للحرارة إلى الفولاذ المقاوم للأكسدة بدرجة حرارة عالية وقوة درجات الحرارة العالية.تعتبر مقاومة أكسدة درجات الحرارة العالية شرطًا مهمًا لضمان عمل قطعة العمل لفترة طويلة في درجات حرارة عالية.في بيئة مؤكسدة مثل الهواء عالي الحرارة ، يتفاعل الأكسجين كيميائيًا مع سطح الفولاذ لتشكيل مجموعة متنوعة من طبقات أكسيد الحديد.طبقة الأكسيد فضفاضة للغاية ، وتفقد الخصائص الأصلية للصلب ، ويسهل سقوطها.من أجل تحسين مقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة العالية للفولاذ ، تمت إضافة عناصر صناعة السبائك إلى الفولاذ لتغيير هيكل الأكسيد.عناصر السبائك شائعة الاستخدام هي الكروم والنيكل والكروم والسيليكون والألمنيوم وما إلى ذلك.ترتبط مقاومة أكسدة درجات الحرارة العالية للفولاذ بالتركيب الكيميائي فقط.
تشير قوة درجة الحرارة العالية إلى قدرة الفولاذ على تحمل الأحمال الميكانيكية لفترة طويلة في درجات حرارة عالية.هناك تأثيران رئيسيان للصلب تحت الحمل الميكانيكي عند درجة حرارة عالية.الأول هو التليين ، أي أن القوة تتناقص مع زيادة درجة الحرارة.والثاني هو الزحف ، أي تحت تأثير الإجهاد المستمر ، تزداد كمية تشوه البلاستيك ببطء مع مرور الوقت.يحدث تشوه البلاستيك للصلب عند درجة حرارة عالية بسبب الانزلاق داخل الحبيبات وانزلاق حدود الحبوب.لتحسين قوة الفولاذ في درجات الحرارة العالية ، عادة ما يتم استخدام طرق صناعة السبائك.أي أن عناصر السبائك تضاف إلى الفولاذ لتحسين قوة الترابط بين الذرات وتشكيل بنية مواتية.يمكن أن تؤدي إضافة الكروم ، الموليبدينوم ، التنجستن ، الفاناديوم ، التيتانيوم ، إلخ ، إلى تقوية مصفوفة الفولاذ ، وزيادة درجة حرارة إعادة التبلور ، ويمكن أيضًا تشكيل كربيدات طور تقوية أو مركبات بين المعادن ، مثل Cr23C6 ، VC ، TiC ، إلخ. مستقر في درجات حرارة عالية ، لا يذوب ، لا يتجمع لينمو ، ويحافظ على صلابته.يضاف النيكل بشكل أساسي للحصول عليهالأوستينيت.يتم ترتيب الذرات في الأوستينيت بشكل أضيق من الفريت ، وتكون قوة الترابط بين الذرات أقوى ، ويكون انتشار الذرات أكثر صعوبة.لذلك ، فإن قوة الأوستينيت عالية الحرارة أفضل.يمكن ملاحظة أن قوة درجة الحرارة المرتفعة للفولاذ المقاوم للحرارة لا تتعلق فقط بالتركيب الكيميائي ، بل ترتبط أيضًا بالبنية المجهرية.
مقاومة للحرارة عالية سبائكالمسبوكات الفولاذيةتستخدم على نطاق واسع في المناسبات التي تتجاوز فيها درجة حرارة العمل 650 درجة مئوية.تشير مصبوبات الفولاذ المقاوم 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 والتوربينات الغازية ومحركات الاحتراق الداخلي والمحركات الهوائية.نظرًا لاختلاف درجات الحرارة والضغوط التي تستخدمها الأجهزة والأجهزة المختلفة ، فضلاً عن البيئات المختلفة ، فإن أنواع الفولاذ المستخدم مختلفة أيضًا.
درجة مكافئة من الفولاذ المقاوم للصدأ | |||||||||
مجموعات | AISI | W- ستوف | DIN | BS | SS | أفنور | UNE / IHA | JIS | UNI |
الفولاذ المقاوم للصدأ المرتنزي والفريتي | 420 ج | 14034 | X43Cr16 | ||||||
440 ب / 1 | 1،4112 | X90 Cr Mo V18.0 | |||||||
- | 1.2083 | X42 كر 13 | - | 2314 | ز 40 ج 14 | F.5263 | SUS 420 J1 | - | |
403 | 1.4000 | X6 كر 13 | 403 ق 17 | 2301 | ز 6 ج 13 | F.3110 | SUS 403 | X6 كر 13 | |
(410 ثانية) | 1.4001 | X7 كر 14 | (403 س 17) | 2301 | ز 8 ج 13 | F.3110 | SUS 410 S. | X6 كر 13 | |
405 | 1.4002 | X6 CrAl 13 | 405 ج 17 | - | Z 8 CA 12 | F.3111 | SUS 405 | X6 CrAl 13 | |
416 | 1.4005 | X12 CrS 13 | 416 ج 21 | 2380 | Z 11 CF 13 | F.3411 | SUS 416 | X12CrS13 | |
410 | 1.4006 | × 10 كر 13 | 410 س 21 | 2302 | ز 10 ج 14 | F.3401 | SUS 410 | X12Cr13 | |
430 | 1.4016 | X6 كر 17 | 430 جنوب 17 | 2320 | ز 8 ج 17 | F.3113 | SUS 430 | X8Cr17 | |
420 | 1.4021 | X20 كر 13 | 420 جنوبًا 37 | 2303 | ز 20 ج 13 | F.3402 | SUS 420 J1 | X20Cr13 | |
420F | 1.4028 | X30 كر 13 | 420 جنوب 45 | (2304) | ز 30 ج 13 | F.3403 | SUS 420 J2 | X30 كر 13 | |
(420) | 1.4031 | X39 كر 13 | 420 جنوب 45 | (2304) | ز 40 ج 14 | F.3404 | (SUS 420 J1) | - | |
431 | 1.4057 | X20 CrNi 17 2 | 431 ج 29 | 2321 | Z 15 CNi 16.02.2020 | F.3427 | SUS 431 | X16CrNi16 | |
430F | 1.4104 | X12 CrMoS 17 | - | 2383 | Z 10 CF 17 | F.3117 | SUS 430 ف | X10CrS17 | |
434 | 1.4113 | X6 كرمو 17 | 434 ق 17 | 2325 | Z 8 CD 17.01.2018 | - | SUS 434 | X8CrMo17 | |
430 تي | 1.4510 | X6 CrTi 17 | - | - | Z 4 CT 17 | - | SUS 430 LX | X6CrTi17 | |
409 | 1.4512 | X5 CrTi 12 | 409 ق 17 | - | Z 6 CT 12 | - | سو 409 | X6CrTi12 | |
الفولاذ المقاوم للصدأ | 304 | 1.4301 | X5 CrNi 18 9 | 304 ق 15 | 2332 | Z 6 CN 18.09.2019 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 |
305 | 1.4303 | X5 CrNi 1812 | 305 ج 19 | - | Z 8 CN 18.12.0 | - | SUS 305 | X8CrNi19 10 | |
303 | 1.4305 | X12 CrNiS 18 8 | 303 ق 21 | 2346 | Z 10 CNF 18.09.2018 | F.3508 | SUS 303 | X10CrNiS 18 09 | |
304 لتر | 1.4306 | X2 CrNiS 18 9 | 304 ق 12 | 2352 | Z 2 CN 18.10.2 تحديث | F.3503 | SUS 304L | X2CrNi18 11 | |
301 | 1.4310 | X12 CrNi 17 7 | - | 2331 | Z 12 CN 17.07.2019 | F.3517 | SUS 301 | X12CrNi17 07 | |
304 | 1.4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 ق 31 | 2332 | Z 6 CN 18.09.2019 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
304 | 1.4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 ق 31 | 2333 | Z 6 CN 18.09.2019 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
304LN | 1.4311 | X2 CrNiN 18 10 | 304 ق 62 | 2371 | Z 2 CN 18.10.2 تحديث | - | SUS 304 LN | - | |
316 | 1.4401 | X5 CrNiMo 18 10 | 316 ج 16 | 2347 | Z 6 CND 17.11.0 | F.3543 | SUS 316 | X5CrNiMo17 12 | |
316 لتر | 1.4404 | - | 316 ج 12/13/14/22/24 | 2348 | Z 2 CND 17.13.0 | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | ||
316LN | 1.4429 | X2 CrNiMoN 1813 | - | 2375 | Z 2 CND 17.13.0 | - | SUS 316 LN | - | |
316 لتر | 1.4435 | X2 CrNiMo 1812 | 316 ج 12/13/14/22/24 | 2353 | Z 2 CND 17.13.0 | - | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | |
316 | 1.4436 | - | 316 ج 33 | 2343 | Z 6 CND18-12-03 | - | - | X8CrNiMo 1713 | |
317 لتر | 1.4438 | X2 CrNiMo 1816 | 317 ق 12 | 2367 | Z 2 CND 19.15.2 | - | SUS 317 L | X2CrNiMo18 16 | |
329 | 1.4460 | X3 CrNiMoN 27 5 2 | - | 2324 | Z5 CND 27.05.Az | F.3309 | SUS 329 J1 | - | |
321 | 1.4541 | X10 CrNiTi 18 9 | 321 ج 12 | 2337 | Z 6 CND 18.10.23 | F.3553 | SUS 321 | X6CrNiTi18 11 | |
347 | 1.4550 | X10 CrNiNb 18 9 | 347 ق 17 | 2338 | Z 6 CNNb 18.10.2 تحديث | F.3552 | SUS 347 | X6CrNiNb18 11 | |
316Ti | 1.4571 | X10 CrNiMoTi 18 10 | 320 ج 17 | 2350 | Z 6 CNDT 17.12.2020 | F.3535 | - | X6CrNiMoTi 1712 | |
309 | 1.4828 | X15 CrNiSi 20 12 | 309 جنوبًا 24 | - | Z 15 CNS 20.12.0 تحديث | - | سو 309 | X16 CrNi 24 14 | |
330 | 1.4864 | X12 نيكرسي 3616 | - | - | Z 12 NCS 35.16.0 تحديث | - | سو 330 | - | |
دوبلكس ستانلس ستيل | S32750 | 1.4410 | X 2 CrNiMoN 25 7 4 | - | 2328 | Z3 CND 25.06 Az | - | - | - |
S31500 | 1.4417 | X 2 CrNiMoSi 19 5 | - | 2376 | Z2 CND 18.05.03.001 | - | - | - | |
S31803 | 1.4462 | X 2 CrNiMoN 22 5 3 | - | 2377 | Z 3 CND 22.05 (Az) | - | - | - | |
S32760 | 1.4501 | X 3 CrNiMoN 25 7 | - | - | Z 3 CND 25.06 Az | - | - | - | |
630 | 1.4542 | X5CrNiCNb16-4 | - | - | - | - | - | - | |
A564 / 630 | - | - | - | - | - | - | - | - |
معايير الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة في مختلف البلدان
1) المعيار الصيني
GB / T 8492-2002 "الشروط الفنية لمسبوكات الفولاذ المقاوم للحرارة" تحدد الدرجات والخواص الميكانيكية لدرجات 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 والفولاذ المقاوم للحرارة على الوجهين الأوستنيتي والفريتي ، بالإضافة إلى السبائك القائمة على النيكل والسبائك القائمة على الكوبالت.
3) المعايير الأمريكية
التركيب الكيميائي المحدد في ANSI / ASTM 297-2008 "مصبوبات الحديد الصناعية العامة والكروم والحديد والكروم والنيكل المقاومة للحرارة" هي أساس القبول ، ويتم إجراء اختبار الأداء الميكانيكي فقط عندما يطلبه المشتري في وقت الطلب.تشمل المعايير الأمريكية الأخرى التي تتضمن الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة ASTM A447 / A447M-2003 و ASTM A560 / 560M-2005.
4) المعيار الألماني
في DIN 17465 "الشروط الفنية لمسبوكات الفولاذ المقاوم للحرارة" ، تم تحديد التركيب الكيميائي ، والخصائص الميكانيكية في درجة حرارة الغرفة ، والخصائص الميكانيكية لدرجات الحرارة العالية لمختلف درجات الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة بشكل منفصل.
5) المعيار الياباني
الدرجات في JISG5122-2003 "مصبوبات الفولاذ المقاوم للحرارة" هي في الأساس نفس المعايير الأمريكية ASTM.
6) المعيار الروسي
هناك 19 درجة من الصلب المصبوب المقاوم للحرارة محددة في GOST 977-1988 ، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للحرارة من الكروم المتوسط والعالي الكروم.
تأثير التركيب الكيميائي على عمر خدمة الفولاذ المقاوم للحرارة
هناك عدد كبير من العناصر الكيميائية التي يمكن أن تؤثر على عمر خدمة الفولاذ المقاوم للحرارة.تتجلى هذه التأثيرات في تعزيز استقرار الهيكل ، ومنع الأكسدة ، وتشكيل الأوستينيت وتثبيته ، ومنع التآكل.على سبيل المثال ، يمكن للعناصر الأرضية النادرة ، وهي عناصر ضئيلة في الفولاذ المقاوم للحرارة ، أن تحسن بشكل كبير مقاومة أكسدة الفولاذ وتغير اللدونة الحرارية.تختار المواد الأساسية للصلب والسبائك المقاومة للحرارة بشكل عام المعادن والسبائك بنقطة انصهار عالية نسبيًا ، أو طاقة تنشيط عالية بالانتشار الذاتي أو طاقة منخفضة لخطأ التراص.العديد من أنواع الفولاذ المقاوم للحرارة والسبائك ذات درجات الحرارة العالية لها متطلبات عالية جدًا في عملية الصهر ، لأن وجود شوائب أو عيوب معدنية معينة في الفولاذ سيقلل من حد قوة التحمل للمادة.
تأثير التكنولوجيا المتقدمة مثل معالجة المحلول على عمر خدمة الفولاذ المقاوم للحرارة
بالنسبة للمواد المعدنية ، سيؤثر استخدام عمليات المعالجة الحرارية المختلفة على الهيكل وحجم الحبوب ، وبالتالي تغيير درجة صعوبة التنشيط الحراري.في تحليل فشل الصب ، هناك العديد من العوامل التي تؤدي إلى الفشل ، وبشكل رئيسي الإجهاد الحراري يؤدي إلى بدء الشقوق وتطويرها.في المقابل ، هناك سلسلة من العوامل التي تؤثر على بدء وانتشار التشققات.من بينها ، محتوى الكبريت مهم للغاية لأن الشقوق تتطور في الغالب على طول الكبريتيد.يتأثر محتوى الكبريت بجودة المواد الخام وصهرها.بالنسبة للمسبوكات التي تعمل تحت جو وقائي من الهيدروجين ، إذا كان الهيدروجين يحتوي على كبريتيد الهيدروجين ، فسيتم كبريتيد المسبوكات.ثانيًا ، ستؤثر كفاية معالجة المحلول على قوة وصلابة الصب.