فولاذ مقاوم للصدأ، مارتنسيتي
431 ستاينلس ستيل (S43100) قضيب
الفولاذ المرتنزيتي غير القابل للصدأ الذي يعد معياراً فضائياً مشابهاً للفولاذ 431 المقاوم للصدأ.
هذا السبيكة عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي مقاوم للتآكل عالي الكروم والنيكل. إنه مقاوم للتآكل بدرجة كبيرة ويقدم قوة ومتانة جيدة جدًا. يستخدم عادة في تطبيقات الفضاء والدفاع أو حيث تكون الخواص الميكانيكية أعلى من 410 مطلوبة وحيثما لا تكون الظروف المسببة للتآكل شديدة للغاية.
يتم تور.
316H الفولاذ المقاوم للصدأ هو نوع عالي الكربون، وعالي الحرارة من 316, ، مدمجًا قوة شد معززة في درجات حرارة مرتفعة مع مقاومة ممتازة للتآكل. يستخدم على نطاق واسع في توليد الطاقة، والمعالجة الكيميائية، والفضاء، والتطبيقات الصناعية حيث تكون القوة العالية ومقاومة التآكل ضرورية.
تنزيل ملف PDF
النطاق
يرجى الملاحظة
إذا لم تجد ما تبحث عنه، يُرجى الاتصال ب مركز الخدمة المحلي بمتطلباتك الخاصة.
431 مواصفات الصلب المقاوم للصدأ ذات الصلة
| النظام/المعيار | البلد/المنطقة | الدرجة/التعيين |
| AISI | الولايات المتحدة الأمريكية | 431 |
| UNS | الدولية | S43100 |
| EN / W.Nr.W. | أوروبا | 1.4057 |
| اسم EN | أوروبا | X17CrNi16-2 |
| JIS | اليابان | SUS431 |
| GB | الصين | 1كر17ني2 |
| بي إس (المعيار القديم) | المملكة المتحدة | ٤٣١S٢٩ |
| ASTM A276 | الولايات المتحدة الأمريكية | النوع 431 (قضبان، أشكال) |
| ASTM A182 | الولايات المتحدة الأمريكية | F431 (مشغولات، شفايا) |
الخصائص
التركيب الكيميائي
AMS 5628
| العنصر الكيميائي | % الحاضر |
| الكربون (C) | 0.12 - 0.17 |
| الكروم (Cr) | 15.50 - 16.50 |
| المنجنيز (Mn) | 0.30 - 0.80 |
| السيليكون (Si) | 0.20 - 0.60 |
| الفوسفور (P) | 0.04 كحد أقصى |
| الكبريت (S) | 0.03 كحد أقصى |
| النيكل (ني) | 2.00 - 3.00 |
| موليبدنوم (Mo) | 0.25 كحد أقصى |
| نحاس (Cu) | 0.50 كحد أقصى |
| النيتروجين (N) | 0.10 كحد أقصى |
الخواص الميكانيكية
الحد الأدنى لخصائص الشد
AMS 5628
| الممتلكات الميكانيكية | القيمة |
| إجهاد الخضوع عند إزاحة 0.2% | 150 ألف رطل لكل بوصة مربعة (1034 ميجا باسكال) |
| قوة الشد | 200 ألف رطل لكل بوصة مربعة (1379 ميجا باسكال) |
| استطالة في 2 بوصة أو 4D | 10% |
| انخفاض المساحة | 40% |
الخصائص الفيزيائية العامة
الخصائص الفيزيائية العامة لسبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ 431
الخصائص الفيزيائية العامة لصلب الستانلس 431 (AISI 431 / EN 1.4057 / X17CrNi16-2، من الصلب المقاوم للصدأ المارتنسيتي) هي كما يلي (قيم نموذجية في درجة حرارة الغرفة):
كثافة: تقريبًا. 7.7-7.8 جم/سم³
نطاق الانصهار: بشكل تقريبي 1425–1510 درجة مئوية
معامل المرونة (معامل يونغ): عن 200–215 جيجا باسكال في حالة التقسية والمعالجة الحرارية
نسبة بواسون تقريبًا. 0.27–0.30
الموصلية الحرارية (عند 20 درجة مئوية): عن 24–26 واط/متر·كلفن, ، ويتزايد مع درجة الحرارة
السعة الحرارية النوعية (عند 20 درجة مئوية): تقريبًا. 460-500 جول/كجم·كلفن
معامل التمدد الحراري الخطي حول 10.5–11.5 × 10⁻⁶ /كلفن (بين 20-100 درجة مئوية)، مشابه للأنواع الأخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الغني بالكروم
المقاومة الكهربائية عادةً 0.6–0.8 ميكرو أوم متر عند 20 درجة مئوية
الخصائص المغناطيسية: ٤٣١ هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي بالكامل، مغناطيسي بقوة في جميع حالات التقسية والمعالجة الحرارية.
هذه الخصائص الفيزيائية، بالإضافة إلى قوة الشد العالية ومقاومة التآكل الجيدة، تجعل قضيب الفولاذ المقاوم للصدأ 431 مناسبًا للأعمدة والمثبتات والمكونات الميكانيكية عالية القوة حيث يكون الاستقرار الأبعادي والسلوك المتوقع تحت الحمل ودرجة الحرارة مهمين.
تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ 431
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي عالي القوة يجمع بين مقاومة جيدة للتآكل مع صلابة عالية وقوة شد. يستخدم على نطاق واسع في الأعمدة والمثبتات والمكونات الميكانيكية التي تعمل في بيئات شديدة التآكل إلى معتدلة حيث تكون هناك حاجة لقوة أعلى من الدرجات الأوستنيتية القياسية.
1. أعمدة المضخات والمعدات الدوارة
مضخات ومحركات أعمدة خلط في وسائط معالجة المياه والمواد المسببة للتآكل المعتدل
الدوافع، الدوارات، ومكونات المحرض
أعمدة الإدارة وقطع ناقل الحركة في الآلات الصناعية
مكونات تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل وثباتًا في الأبعاد أثناء الدوران
2. الصمامات ومكونات التحكم في السوائل
صمامات، مغازل، مقاعد وزخارف داخلية
مكونات هيدروليكية وهوائية تعمل تحت ضغط
مقابس، وأعمدة، وأسطح إحكام في السوائل المائية والمسببة للتآكل المعتدل
قطع تتطلب مزيجًا من مقاومة التآكل والصلابة وسلامة منع التسرب
3. مثبتات عالية القوة وتثبيتات ميكانيكية
مسامير وصواميل ومسمار براغي عالية القوة للاستخدام الهيكلي والآلي
دبابيس، محاور، دبابيس ساق، وأوتاد في البيئات الخارجية أو الصناعية
مثبتات تستخدم في التطبيقات البحرية والإنشائية والهندسية العامة
مكونات تحتاج إلى قوة أعلى من مثبتات 304 / 316
٤. معدات بحرية وبرية
مجسات المراوح وتروس المؤخرة للقوارب الصغيرة والمعدات البحرية الخفيفة
وصلات، شفات، وأجزاء قيادة على آلات السطح
الأجهزة والتجهيزات المعرضة لرذاذ مياه البحر، ومناطق الرش، والهواء المشبع بالملح
تطبيقات تحتاج مقاومة تآكل أفضل من الفولاذ الكربوني بقوة أعلى من الدرجات الأوستنيتية
٥. قطع غيار صناعات الطيران والسيارات ونقل الطاقة
الأجهزة غير الحرجة في مجال الطيران مثل المسامير، والجلب، والوصلات
مكونات التوجيه والتعليق وناقل الحركة في المركبات
التروس، الحلقات، الوصلات وعناصر نقل الحركة الأخرى
الأجزاء المعرضة لأحمال دورية أو صدمات حيث تكون المتانة والصلابة ومقاومة التآكل المعتدلة مهمة
6. الهندسة العامة، والأدوات، وقطع الغيار المقاومة للتآكل
مكونات ومحاور الآلات عالية القوة في المعدات الصناعية
ملامح القوالب البلاستيكية والأدوات حيث تكون مقاومة التآكل والتآكل مطلوبة
أدلة، وصلات، أدوات تثبيت وأجزاء مقاومة للتآكل تعمل تحت احتكاك انزلاقي أو دحروجي
تطبيقات تحتاج إلى فولاذ مقاوم للصدأ مقوى وقابل للتلميع مع أداء ميكانيكي جيد
الملخص
يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 431 بشكل أساسي للأعمدة عالية القوة، والمثبتات، والصمامات، والمضخات، وأجهزة العتاد البحرية، ومكونات نقل الطاقة، وأجزاء الهندسة العامة التي يجب أن تجمع بين الصلابة العالية والقدرة على تحمل الأحمال مع مقاومة تآكل أفضل من الدرجات المارتنسيتية القياسية في البيئات المتآكلة الخفيفة إلى المعتدلة.
خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 431
1. فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي عالي الكروم والنيكل
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 (AISI 431 / EN 1.4057 / X17CrNi16-2، SUS431) هو الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي حوالي ١٥–١٧% كر و 1.25–2.5% ني. تم تصميمه للجمع بين قوة ميكانيكية عالية و مقاومة جيدة للتآكل في قضبان ومنتجات مطروقة.
2. قوة وصلابة عالية بعد المعالجة الحرارية
بعد التصليد والمعالجة الحرارية، يوفر 431:
قوة شد عالية و قوة خضوع عالية مقارنة مع 410 / 420
صلابة عالية مناسب للمكونات القابلة للارتداء والتي تتحمل الأحمال
مستويات القوة قابلة للتعديل عبر درجة حرارة التقسية، مما يسمح بتحقيق توازن بين الصلابة والمتانة
هذا يجعل 431 مناسبًا لـ أعمدة، مثبتات، وأجزاء ميكانيكية عالية التحمل.
3. مقاومة أفضل للتآكل مقارنة بالدرجات المارتنسيتية القياسية
بفضل محتواه الأعلى من الكروم والنيكل، يوفر 431:
مقاومة أفضل للتآكل من 410 ، 416 ، 420 في العديد من البيئات
أداء موثوق به في بحري صناعي وجوي معتدل شروط
مقاومة كافية لـ مكونات المضخة والصمام والعمود في الماء والوسائط المسببة للتآكل بشكل معتدل
لكن مقاومته للتآكل هي أقل من درجات الأوستينيت مثل 304 / 316 وليست مخصصة للبيئات الأكثر عدوانية من الكلوريد أو الحمض.
٤. متانة جيدة لفولاذ عالي الصلابة
مقارنةً بفولاذ الأدوات منخفض السبائك أو فولاذ الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي القياسي بنفس الصلابة، يوفر الفولاذ 431:
تحسين المتانة ومقاومة الصدمات
انخفاض خطر الكسر الهش عند التقسية بشكل صحيح
أداء أكثر موثوقية تحت الحمل الديناميكي أو الحمل الصدمي
هذا التوازن بين الصلابة والقساوة هو سبب رئيسي لاستخدام 431 على نطاق واسع في مكونات دوارة ونقل الطاقة.
5. مقاومة التآكل والالتصاق
في حالة التقسية والمعالجة الحرارية، يُظهر 431:
مقاومة جيدة للتآكل والبلي
تحسن أداء مانع لتآكل اللحام مقابل الدرجات الأوستينيتية (على سبيل المثال، 304)
سلوك سطحي مستقر تحت انزلاق وتدوير الاتصال
هذه المزايا تجعله مناسبًا لـ قطع غيار الصمامات، أعمدة المضخات، الدبابيس، الوصلات، ومكونات القيادة التي ترى اتصالًا ميكانيكيًا متكررًا.
6. قابلية التشغيل والتشطيب السطحي
431 عادة ما يتم توفيره على شكل قضيب، قضيب مطروق أو قطع مشغلة آليًا:
قابلية التشغيل هي معتدل—أسهل من العديد من أنواع الفولاذ المخصص للأدوات، ولكن بشكل عام أصعب من 304 بسبب الصلابة الأعلى
الأفضل تصنيعاً في ملدن أو مقسّى حالة، مع أدوات صلبة ومعلمات قطع مناسبة
يمكن تحقيق تشطيب سطحي عالي الجودة بعد الخراطة والتجليخ والصقل، وهو أمر مهم لأسطح العمود والأختام
٧. الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسي بالكامل
باعتبارها سبيكة مارتنسيتية، فإن 431 هي:
مغناطيسي بقوة في جميع الحالات المعالجة والمسقاة
مناسب للتطبيقات التي تنطوي على الاستشعار المغناطيسي، الاقتران أو التثبيت المغناطيسي
على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (304/316)، والذي يكون غير مغناطيسي في الأساس عند معالجته بالحرارة.
8. مرونة المعالجة الحرارية
يمكن معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ 431 حرارياً للحصول على مستويات مختلفة من الخصائص:
إخماد من درجة حرارة عالية لتكوين المارتنسيت
تقسية على نطاق واسع من درجات الحرارة لضبط الصلابة والقوة والمتانة
إمكانية تخصيص الشرط النهائي لـ قوة عالية, صلابة أفضل, ، أو حل وسط حسب التطبيق
هذه المرونة تسمح للمصممين باستخدام نفس الصف للمكونات المختلفة ذات متطلبات الخصائص المختلفة.
ملخص من جملة واحدة
فولاذ 431 المقاوم للصدأ هو فولاذ مقاوم للصدأ مارنسيتي عالي القوة مع مقاومة تآكل أفضل من الفولاذ 410/420 القياسي، وصلابة جيدة، ومقاومة للتآكل والاحتكاك، ومغناطيسية كاملة، ومعالجة حرارية مرنة، مما يجعله مثاليًا للأعمدة، والمثبتات، ومكونات الصمامات والمضخات، والأجزاء الميكانيكية الأخرى عالية التحميل في البيئات المسببة للتآكل المعتدل إلى المتوسط.
معلومات إضافية
قابلية اللحام
قابلية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 431
فولاذ 431 المقاوم للصدأ هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي عالي القوة؛ إنه قابل للحام، ولكن ليس “سهل اللحام”. تتطلب عملية اللحام الناجحة تحكمًا صارمًا في مدخلات الحرارة، والتسخين المسبق، ودرجة حرارة ما بين الممرات، ومستوى الهيدروجين، والمعالجة الحرارية بعد اللحام لتجنب التشققات وفقدان المتانة.
1. نظرة عامة على قابلية اللحام العامة
431 لديه كربون عالي + بنية مارتنسيتية, مما يجعلها عرضة للتشقق البارد وتصلب المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
يمكن لحامها باستخدام عمليات القوس الشائعة، لكن يجب أن يعامل على أنه فولاذ حساس وقابل للتصلب, ، ليس مثل 304/316.
أفضل ممارسة: التسخين المسبق + اللحام منخفض الهيدروجين + المعالجة الحرارية بعد اللحام كلما أمكن.
2. عمليات اللحام و مواد الحشو
تشمل عمليات اللحام المناسبة:
GTAW / TIG – مفضلة للتحكم في إدخال الحرارة ولحامات صغيرة عالية الجودة.
لحام GMAW / MIG – تستخدم لأعمال الإنتاج مع غاز التدريع المناسب والمعلمات.
لحام القوس المعدني المحجب – ممكنة باستخدام أقطاب كهربائية منخفضة الهيدروجين وتقنية دقيقة.
خيارات الحشو النموذجية:
حشو مطابق (مثل 431-type أو 410 Ni-modified) للقوة وتركيب مماثل.
حشوات أوستنيتية (على سبيل المثال، 309/309L أو 312) لتحسين متانة اللحام ومقاومة التشقق، والتي غالبًا ما تستخدم في وصلات غير المتجانسة أو اللحامات المقيدة بشدة.
بالنسبة للأجزاء الحيوية، يجب أن يأخذ اختيار المواد المالئة في الاعتبار القوة المطلوبة، المتانة، وبيئة الخدمة.
3. التحكم في درجة الحرارة المسبقة ودرجة الحرارة أثناء اللحام
ينصح بشدة بالتسخين المسبق لتقليل الهشاشة وخطر التشقق:
تسخين مسبق نموذجي 150–300 درجة مئوية, ، بناءً على سماكة المقطع والتقييد.
حافظ درجة حرارة بينية في نفس النطاق، مع تجنب تقلبات درجات الحرارة الكبيرة.
يساعد التسخين والتبريد البطيء والمنتظم على تقليل الإجهادات المتبقية وتصلب منطقة التأثر بالحرارة.
4. المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)
للمكونات التي تتعرض لضغط عالي أو ذات أقسام سميكة،, التلدين بعد اللحام مرغوب فيه للغاية:
عادةً ما يكون تطبيع أو تخفيف الإجهاد علاج لتقليل الصلابة واستعادة المتانة.
يساعد المعالجة الحرارية بعد اللحام على:
تقليل الإجهادات المتبقية
تحسين صلابة HAZ
تثبيت الخصائص الميكانيكية وتقليل خطر التشقق المتأخر
في الأجزاء غير الحرجة أو الرقيقة، يمكن حذف المعالجة الحرارية بعد اللحام، ولكن مع بعض فقدان الصلابة وزيادة خطر التشقق.
٥. التحكم في الهيدروجين ومخاطر التشقق
الاستخدام عمليات واستهلاكيات منخفضة الهيدروجين (أقطاب مغطاة بالطلاء الأساسي، سلك/صهارة مجففة).
حافظ على أسطح المفاصل نظيف وجاف (خالٍ من الزيوت والشحوم والرطوبة والصدأ أو القشور).
تجنب الوصلات الكبيرة المقيدة والأشكال الهندسية الحادة التي تركز الإجهاد.
حيثما أمكن،, زبدة مع عدن أستني (مثل 309) ثم اللحام على الطبقة المدهونة لتقليل خطر التشقق بشكل أكبر.
6. تأثير اللحام على الخواص الميكانيكية
يمكن أن تصبح المخاطر صعب وهش للغاية إذا لم يتم تسخينها وتطبيعها بشكل صحيح.
بدون المعالجة الحرارية بعد اللحام، قد تظل قوة الشد عالية ولكن يمكن تقليل المتانة ضد الصدمات والصلابة ومقاومة التعب بشكل كبير.
لحام الملء المطابق يمكن أن يحقق قوة قابلة للمقارنة إلى المعدن الأساسي بعد التقسية المناسبة.
قد يتسبب ارتفاع درجة الحرارة أو الإدخال الحراري العالي جدًا في نمو الحبوب وتليين موضعي, ، وتقليل أداء الإرهاق.
٧. تأثير اللحام على مقاومة التآكل
يمكن أن يؤدي اللحام غير السليم (بدون تسخين مسبق، بدون تسخين لاحق للمعالجة، مدخل حرارة مفرط) إلى:
توعية وخفض مقاومة التآكل في مناطق التأثر بالحرارة
المناطق المحلية لـ صلابة عالية وإجهاد متبقٍ, أكثر عرضة للتصدع الناتج عن التآكل الإجهادي في البيئات التي تحتوي على الكلوريدات
باستخدام معادن الحشو الأوستنيتية يمكن تحسين مقاومة معدن اللحام للتآكل والصلادة، خاصة في البيئات الرطبة أو البحرية المعتدلة.
ممارسة جيدة: التأكد من حماية غازية كاملة, ، تجنب القطع السفلي وتضمينات الخبث، و طحن وتنظيف لحام معرض لوسائط أكالة.
8. إرشادات التصميم والتصنيع العملية
تفضيل مصادر حرارة منخفضة الكربون إذا كان من المتوقع لحام متكرر.
تصميم المفاصل ل تقليل القيود ويسمح ببعض الحركة أثناء التبريد.
الاستخدام تمرير متعدد، إدخال حرارة متحكم به بدلاً من تمريرة واحدة ذات حرارة عالية.
بالنسبة للمكونات ذات الأهمية العالية (التيارات، أجزاء الضغط، العناصر المتعلقة بالسلامة):
تأهيل إجراءات اللحام (WPS/PQR)
الاستخدام الاختبارات غير الإتلافية (الفحص بالموجات فوق الصوتية، الفحص الإشعاعي، الفحص بالمغناطيسية، الفحص بالصبغة) حسب الاقتضاء
تحديد المعالجة الحرارية ما بعد اللحام والاختبارات الميكانيكية ل اللحامات التمثيلية.
الملخص
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 قابل للحام ولكن يجب التعامل معه على أنه فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي قابل للتقسية وحساس للتشققتتطلب اللحامات الموثوقة إجراءات منخفضة الهيدروجين، وتحكمًا مناسبًا في التسخين المسبق وبين الطبقات، وغالبًا ما يكون التقسية بعد اللحام لتحقيق التركيبة المرغوبة من القوة والمتانة وأداء مقاومة التآكل.
التصنيع
تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ 431
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي قابل للتقسية، لذا فإن تصنيعه يتطلب مزيدًا من التحكم مقارنة بالدرجات الأوستنيتية مثل 304 أو 316. يعتمد التشكيل الناجح، والتشغيل الآلي، والمعالجة الحرارية على فهم ميله للتقسية، وطبيعته المغناطيسية، وحساسيته لمدخلات الحرارة.
1. التشكيل والتشغيل على البارد
431 لديه قابلية التشكيل على البارد المحدودة مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
عمليات بسيطة مثل تقويم، انحناء ضوئي أو تشكيل يمكن إجراؤها في حالة التخميد أو التطبيع.
التشكيل البارد الثقيل (الانحناء بنصف قطر ضيق، السحب العميق، التشكيل المعقد) هو بشكل عام غير مستحسن, ، حيث تزيد الصلادة العالية بعد التشغيل وتقلل المطيلية من خطر التشقق.
إذا تم تطبيق تشوه بارد كبير، فإن معالجة تخفيف الإجهاد أو التقسية اللاحقة غالبًا ما يُنصح به لاستعادة المتانة وثبات الأبعاد.
2. التشكيل الساخن والتطريق
431 عادة ما يتم تشغيله على الساخن في النطاق ~950–1200 درجة مئوية (1740–2190 درجة فهرنهايت), ، يتبع ذلك تبريد بالهواء أو تبريد بالزيت حسب الحالة المطلوبة.
ينبغي أن تكون الأجزاء مسخن بشكل موحد واعمل بقوة مع بقاء درجة الحرارة ضمن النطاق الموصى به؛ تجنب العمل تحت حوالي 900 درجة مئوية، حيث تنخفض المرونة.
بعد التشغيل على الساخن، التخمير الكامل أو دورة التقسية والتطبيع يُطبق بشكل شائع لتحسين البنية المجهرية والحصول على خصائص ميكانيكية متسقة.
يجب تجنب التبريد البطيء من درجات حرارة التشغيل على الساخن عبر نطاق تكون المارتنسيت إذا كانت القوة والمتانة العالية مطلوبة.
3. التجليخ والقطع
في حالة التلدين أو التقسية، فإن 431 يتمتع بـ قابلية تشغيل آلي معتدلة—أفضل من العديد من الفولاذ الصناعي ولكنه بشكل عام أكثر صعوبة في التشغيل من 304.
لأفضل النتائج:
آلة في ال ألطف شرط عملي (حالة التقسية الأولي أو التقسية ذات القوة المنخفضة) قبل التصلب النهائي، إذا سمح التصميم بذلك.
الاستخدام أدوات صلبة, ، أدوات كربيد حادة وقوة آلة كافية.
تطبيق سرعات قطع أقل مع تغذية أعلى مقارنة بسبائك الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتية لتقليل تصلد العمل.
تأكد مبرد فعال للتحكم في الحرارة وإطالة عمر الأداة.
يجب أن يتبع القطع الحراري (البلازما، الأوكسي-فيول) تجليخ أو تشغيل آلي من المنطقة المتأثرة بالحرارة إذا كان الأداء الميكانيكي العالي مطلوبًا.
4. المعالجة الحرارية والتقسية
تشمل خطوات المعالجة الحرارية النموذجية للفولاذ 431 ما يلي:
تخميد لتليين وإضفاء تجانس على التركيب.
إخماد من درجة حرارة الأوستنة لتكوين المارتنسيت وتحقيق صلابة عالية.
تقسية ضمن نطاق درجة حرارة مناسب لضبط الصلابة والقوة والمتانة.
يمكن تعديل التوازن النهائي للخصائص (الصلابة مقابل المتانة) عن طريق درجة حرارة وزمن التقسية, ، مما يسمح باستخدام نفس الدرجة لأنواع مكونات مختلفة.
يساعد التحكم الدقيق في جو الفرن ومعدل التبريد على تقليل التحجيم، والتشويه، والإجهاد المتبقي.
5. التشطيب السطحي والجلاء
431 يمكن الانتهاء منها إلى أسطح مصقولة أو مخدوشة أو مفرومة عالية الجودة, ، وهو أمر مهم لـ:
أعمدة ومقاعد المحامل
ختم الأسطح ومكونات الصمام
قطع ميكانيكية دقيقة
بعد التجليش أو التشغيل الآلي الثقيل:
تجنب ارتفاع درجة حرارة السطح، مما قد يتسبب في احتراق، تشققات دقيقة أو بقع لينة.
استخدم التبريد المناسب والمعلمات المحافظة، خاصة على المواد المتصلبة.
التخليل والتنظيف الكيميائي أصعب من درجات الأوستنيت؛; التشطيب الميكانيكي (السحج، السفع، التلميع) غالباً ما يُفضل.
6. اعتبارات اللحام في التصنيع
٤٣١ هو قابل للحام مع اتخاذ الاحتياطات, ولكنها أكثر عرضة للتشقق من 304/316.
تشمل ممارسات التصنيع الجيدة:
سخن کردن والتحكم في درجة الحرارة بين الممرات للمقاطع الأكثر سمكًا.
استخدام عمليات واستهلاكيات منخفضة الهيدروجين.
تطبيع بعد اللحام أو تخفيف الإجهاد للأجزاء عالية الإجهاد لاستعادة المتانة وتقليل الإجهادات المتبقية.
للتصنيعات المعقدة، يجب أن يسمح التصميم بـ الوصول إلى PWHT, ويجب تكوين الوصلات لتقليل التقييد والتشوه إلى الحد الأدنى.
7. الثبات الأبعادي والتحكم في التشوه
لأن 431 قاسٍ بفعل التحول المارتنسيتي،, يمكن أن يحدث تشويه أثناء التقسية والتصنيع الثقيل.
لتحسين التحكم في الأبعاد:
الاستخدام تصاميم متناظرة وسماكة مقطع منتظمة حيثما أمكن.
أداء التشغيل الأولي ← المعالجة الحرارية ← التشغيل النهائي للمكونات ذات التفاوت الضيق.
تطبيق علاجات تخفيف التوتر بعد التشغيل الآلي الثقيل أو اللحام.
يساعد تثبيت المعدات بشكل صحيح، والتحكم في التسخين/التبريد، وعمليات التشغيل المتوازنة جميعها في الحفاظ على الدقة النهائية للأبعاد.
الملخص
يمكن تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ 431 إلى أعمدة عالية القوة، ومثبتات، وصمامات، ومكونات ميكانيكية أخرى عند احترام طبيعته المارتنسيتية القابلة للتصلب - باستخدام تشكيل بارد محدود، وتشكيل ساخن متحكم فيه، وتصنيع آلي مخطط بعناية، ومعالجة حرارية مناسبة، ولحام وإراحة إجهاد مُدار بشكل جيد لتقديم أبعاد مستقرة، ومتانة جيدة، وأداء خدمة موثوق.
العمل الساخن
التشكيل الساخن للفولاذ المقاوم للصدأ 431
فولاذ 431 المقاوم للصدأ هو فولاذ مقاوم للصدأ مارنسيتي قابل للتصلب يمكن تشغيله على الساخن بنجاح عند التحكم في درجة الحرارة والتبريد بعناية. تساعد ممارسات التشغيل على الساخن السليمة في تحقيق بنية مجهرية محسنة، وصلابة جيدة، وخصائص ميكانيكية متسقة.
1. نطاق درجة الحرارة الموصى به
نموذجي نطاق التسخين / الحدادة: عن ٩٥٠–١٢٠٠ درجة مئوية (١٧٤٠–٢١٩٠ فهرنهايت)
ابدأ العمل الساخن نحو الطرف العلوي من النطاق لأفضل قابلية للتشكيل.
تجنب العمل أقل من 900 درجة مئوية (1650 درجة فهرنهايت), ، حيث تنخفض المطيلية ويزداد خطر التشقق.
الاستخدام تسخين مسبق موحد وشامل لتقليل التدرجات الحرارية والإجهادات الداخلية.
2. أساليب الحدادة والتشكيل على الساخن
ابدأ التشوه بمجرد وصول المقطع بالكامل إلى درجة الحرارة المستهدفة.
الاستخدام تخفيضات ثابتة ومستمرة بدلاً من الطرق الخفيف لتعزيز تكرير الحبيبات الجيد.
للقطع المطروقة الكبيرة، قم بمعالجة القطعة تدريجيًا، مع العودة إلى الفرن بمجرد انخفاض درجة الحرارة بالقرب من الحد الأدنى.
تجنب أوقات التثبيت المفرطة عند درجات الحرارة العالية لتقليل نمو الحبيبات والتقشر السطحي.
3. التبريد بعد التشكيل على الساخن
بعد التشكيل، قم بتبريد المادة في الهواء الساكن لأغراض عامة، ما لم يتم تخطيط دورة تقوية أو تلدين محددة.
للمكونات التي ستكون مُخمَد ومُصَلَّد للصلادة العالية، عادة ما يتبع العمل الساخن بـ:
التطبيع أو التلدين (إذا لزم الأمر) ، ثم
التأوستنتة، والتبريد، والتطبيع للحصول على الخواص النهائية.
تجنب تبريد الفرن بطيء جداً عبر نطاق التحول المارتنسيتي إذا كانت القوة والمتانة العالية مطلوبة، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى هياكل غير منتظمة.
٤. حماية السطح والتحكم في التكلس
يمكن أن يسبب التعرض لدرجات حرارة عالية أكسيد القشرة وتفحم السطح.
عندما تكون جودة السطح مهمة (مثل الأعمدة، أسطح الغلق)، خطط من أجل:
كافٍ خرطشة تشغيل لإزالة القشور وطبقات نزع الكربو .
استخدام جو متحكم فيه أو طلاءات واقية حيثما كان ذلك عمليا.
بعد التشغيل على الساخن،, التفجير بالخرطوش، أو التجليخ، أو التشغيل الآلي يُستخدم عادةً لاستعادة الأسطح النظيفة والسليمة.
5. منع التشوه والعيوب
تصميم الأشكال الأولية والسبائك باستخدام سُمك مقطع متساوٍ لتقليل التشويه والإجهادات الداخلية.
تجنب التحولات الحادة والتغيرات المفاجئة في المقطع العرضي التي تتركز فيها الإجهادات أثناء التبريد.
تفحص التشكيلات المطروقة (على سبيل المثال، بصريًا، وللأجزاء الحرجة، باستخدام الفحص غير الإتلافي) لـ شقوق، تداخلات، طيات أو حشوات زائدة قبل المزيد من المعالجة.
إذا كانت هناك تخفيضات كبيرة أو أشكال معقدة، ففكر في تخفيف الإجهاد المتوسط أو التطبيع الخطوة قبل التصلب والتقسية النهائية.
الملخص
يجب أن يتم التصنيع على الساخن لفولاذ 431 المقاوم للصدأ في نطاق تقريبي يتراوح بين 950-1200 درجة مئوية مع تسخين منتظم، وتشوه ثابت، وتبريد هوائي متحكم فيه، يتبعه معالجة حرارية مناسبة؛ يعتبر التحكم الدقيق في درجة الحرارة، وتصميم المقطع، والتنظيف بعد الطرق أمرًا ضروريًا لتجنب التشقق، والتقشر المفرط، والتشوه، ولتحقيق بنية مارتنسيتية مصقولة وقوية في المكون النهائي.
مقاومة الحرارة
مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 431 للحرارة
431 الفولاذ المقاوم للصدأ هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي يوفر مقاومة حرارة معتدلة مقارنة بفولاذات الكربون ودرجات المارتنسيت القياسية، ولكنه ليست سبيكة مخصصة لدرجات الحرارة العالية مثل درجات الأوستنيت المقاومة للحرارة أو درجات النيكل. تعتمد قوتها العالية على بنية المارتنسيت المقسّى، والتي يمكن أن تتدهور بسبب التعرض المطول لدرجات حرارة مرتفعة.
1. أقصى نطاق لدرجة حرارة الخدمة
في الخدمة الهندسية العامة، يُستخدم 431 عادةً في درجات حرارة تصل إلى حوالي 300-400 درجة مئوية لعملية طويلة الأمد.
قد يكون التعرض قصير الأمد أو المتقطع لدرجات حرارة أعلى إلى حد ما مقبولاً، ولكن لا يُنصح بالخدمة المستمرة ذات درجات الحرارة العالية.
فوق نطاق المعالجة الحرارية الخاص به، ستتحلل 431 تدريجيًا فقدان الصلابة وقوة الشد وقد يعاني من انخفاض في أداء التحمل.
2. السلوك أثناء التلدين والتعرض لدرجات حرارة مرتفعة
يتم تطوير القوة والصلابة لـ 431 بواسطة التطبيع والتخميد; درجة حرارة التقسية النهائية تحدد درجة حرارة الخدمة القصوى القابلة للاستخدام.
التعرض المطول بالقرب من أو فوق درجة حرارة التقسية يستطيع
تقليل الصلابة والقوة (التطبيع المفرط).
غيّر بنية الكربيد وقلل مقاومة التآكل.
كقاعدة عامة، للأجزاء الحيوية، يجب أن تظل درجة حرارة الخدمة المستمرة أقل بكثير من درجة حرارة التقسية النهائية اختياري أثناء المعالجة الحرارية.
3. مقاومة الأكسدة والتقشر
مع ~15-17% كروم، 431 لديه مقاومة أفضل للأكسدة مقارنة بفولاذ الكربون والفولاذ منخفض السبائك في درجات الحرارة المعتدلة.
يمكن أن يتحمل التعرض المتقطع لدرجات حرارة مرتفعة في الهواء دون توسع سريع، ولكن مقاومته للأكسدة هي أدنى من الدرجات الأوستنيتية مثل 304 و 316 عند درجات حرارة عالية.
لدرجات الحرارة المستمرة فوق المئات المنخفضة درجة مئوية، تُفضل عمومًا الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أو السبائك الخاصة المقاومة للحرارة.
٤. تأثير الحرارة على الخواص الميكانيكية
عند درجات الحرارة المرتفعة، سيظهر 431:
انخفاض الإنتاجية وقوة الشد مقارنة بدرجة حرارة الغرفة.
مقاومة الإجهاد المنخفضة تحت تحميل دوري.
ممكن تصلد الإجهاد أو فقدان الصلابة إذا تعرض لفترات طويلة في نطاقات درجات حرارة غير مناسبة.
تصاميم تستخدم 431 في درجة حرارة مرتفعة يجب خفض الإجهادات المسموح بها وتأثير درجة الحرارة على صلابة الصدم وعمر التعب.
5. مقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي
مقارنة ب 304 / 316, ، 431 عرض:
قوة وصلابة أعلى في درجة حرارة الغرفة,
لكن ضعف قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف للخدمة طويلة الأمد.
الدرجات الأوستنيتية تحافظ على مقاومة أفضل للمطاوعة والمتانة والتآكل/الأكسدة عند درجات حرارة مرتفعة وهي مفضلة بشكل عام لـ مقاوم للحرارة العالية المستمرة أو الحرارة التطبيقات.
431 يُنظر إليه على أنه فولاذ ميكانيكي عالي القوة بقدرة مقاومة للصدأ, ، وليس كسبائك مقاومة للحرارة في المقام الأول.
الملخص
يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 431 مقاومة حرارية مفيدة للخدمة قصيرة الأجل أو ذات درجات الحرارة المتوسطة (عادةً حتى حوالي 300-400 درجة مئوية)، ولكن التعرض المطول لدرجات حرارة أعلى سيقلل من صلابته وقوته وأدائه ضد الإجهاد؛ لذلك يجب اعتباره من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي عالي القوة ذي القدرة المحدودة على تحمل درجات الحرارة العالية بدلاً من مادة مخصصة مقاومة للحرارة، مع تفضيل الدرجات الأوستنيتية مثل 304/316 للتطبيقات المستمرة ذات درجات الحرارة العالية.
قابلية التصنيع
قابلية تشغيل الفولاذ المقاوم للصدأ 431
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي قابل للتصلب يتميز بقوة وصلابة أعلى من 304/316، لذا فإن قابليته للتصنيع هي معتدل: عمومًا أصعب في التصنيع من الدرجات الأوستنتية، ولكنها أسهل من العديد من سبائك الصلب عند معالجتها في حالة مناسبة.
1. سلوك التشغيل العام
قابلية التشغيل هي الأفضل في الحالة المتلدنة أو المعالجة حرارياً بدرجة منخفضة إلى متوسطة.
مع زيادة الصلابة والمتانة،, يزداد تآكل الأداة وقوى القطع وتوليد الحرارة.
يميل السبيكة إلى تتصلب بالعمل أقل من الدرجات الأوستينيتية, ولكن صلابته الأساسية الأعلى تجعل القطع أكثر تطلبًا.
يعد التثبيت المستقر والآلات الصلبة أمراً مهماً لمنع الاهتزازات وسوء تشطيب الأسطح.
2. الحالة الموصى بها للتصنيع
متى أمكن، يجب أن يتم التشغيل التقريبي في ألطف شرط عملي (ملدن أو مقوى منخفض القوة).
يمكن تطبيق التقسية النهائية والتطبيع بعد ذلك، متبوعًا ب لمسات تشطيب خفيفة أو تجليخ.
إذا كان يجب إجراء التشغيل الآلي في حالة عالية القوة، فتوقع انخفاض عمر الأداة و سرعات قطع قابلة للتحقيق أقل.
3. أدوات القطع والمعاملات
أدوات كربيد تُفضل بشكل عام في عمليات الخراطة، التفريز، والحفر، خاصة عند مستويات الصلابة العالية.
استخدم
سرعات قطع أقل من أجل 304/316
معدلات تغذية معتدلة إلى عالية للإبقاء على الأداة تقطع أسفل الطبقة المتصلدة بالعمل
هندسات الركيزة الموجبة لتقليل قوى القطع والحرارة
إدخال الدرجات المصممة ل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ المقوى عادة ما يوفر أفضل توازن بين مقاومة التآكل والمتانة.
4. سائل التبريد وتصريف الرايش/النشارة
تطبيق سائل قطع أو سائل تبريد وفير لـ
إزالة الحرارة من منطقة القطع
تحسين عمر الأداة وجودة السطح
المساعدة في تدفق الرقائق وتقليل تشكل الحافة المتراكمة
431 يمكن أن ينتج رقائق مستمرة وصعبة في بعض العمليات؛ استخدم:
أشكال كاسرة للرقائق
التحكم المناسب في التغذية وعمق القطع لتجنب الرقائق الطويلة الليفية التي تعيق التشغيل الآلي وقد تتلف الأسطح.
٥. الحفر، النقش، وتجهيز الأنابيب
للحفر:
الاستخدام مثاقب عالية الجودة من HSS-Co أو الكربيد
سرعة معتدلة، تغذية ثابتة، وتكسير للحشرة متكرر/تقطيع للثقوب الأعمق
للتشغيل بالصنبور والطحن الملولب:
تفضيل صنابير قوية وعالية الجودة مع تشحيم جيد
خذ في الاعتبار تجويف لولبي للأجزاء الحرجة أو الصعبة لتقليل خطر كسر الصنبور
استخدم أشكال اللولب والتفاوتات المناسبة لـ مواد عالية القوة.
6. التشطيب السطحي والتحكم في الأبعاد
431 يمكن أن يحقق تشطيبات سطح ممتازة بعد التجليخ والصقل والتلميع، وهو أمر مهم لـ:
أعمدة ومقاعد المحامل
أسطح الختم والصمام
للحفاظ على التسامح والإنهاء:
تجنب إدخال حرارة مفرطة قد تسبب تطريق السطح أو تشوه
الاستخدام تشطيبات خفيفة بأدوات حادة على أجزاء مقساة
اسمح بـ ارتداد في ظروف القوة العالية عند ضبط الأبعاد النهائية.
الملخص
فولاذ 431 المقاوم للصدأ يتمتع بقابلية تشغيل معتدلة: فهو أصعب في التشغيل من 304/316 ولكنه أسهل من العديد من سبائك الأدوات، ويتفاعل بشكل جيد مع التشغيل عند العمل في الحالة الملدنة أو المعتدلة باستخدام إعدادات صارمة، وأدوات كربيد حادة، وسرعات قطع محكومة، ومبرد واسخ ، واستراتيجيات حفر/تثبيت مناسبة لتحقيق أسطح دقيقة وعالية الجودة على الأعمدة، والمثبتات، والمكونات الدقيقة الأخرى.
مقاومة التآكل
مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ 431
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي يحتوي على نسبة كروم ونيكل أعلى من 410/420، مما يمنحه مقاومة أفضل للتآكل بشكل عام أفضل من الدرجات المارتنسيتية القياسية، ولكن لا يزال سبائك الأوستنيتي مثل 304 و 316، خاصة في البيئات الحمضية أو التي تحتوي على الكلوريدات المسببة للتآكل.
1. السلوك العام للتآكل
مقاومة جيدة لـ تآكل موحد في العديد من الوسائط المسببة للتآكل بشكل طفيف.
بوضوح أفضل من 410 / 416 / 420 بسبب المحتوى الأعلى من الكروم والنيكل.
هل لا مقاومة التآكل الموضعي والثلم لـ 304 / 316, خاصة في الكلوريدات.
أفضل أداء يتم الحصول عليه في مُقسّى ومُعتدل حالة مع سطح أملس ونظيف.
2. البيئات الجوية وبيئات المياه العذبة
أداء جيد في أجواء ريفية وحضرية وصناعية خفيفة, مقاومة جيدة لصدأ البقع.
مناسب لـ مياه عذبة، مياه شرب، والعديد من أنظمة مياه التبريد عندما تكون مستويات الكلوريد منخفضة إلى معتدلة.
يشيع استخدامه لـ أعمدة، مثبتات وأجزاء صمامات معرض للطقس والرذاذ والتكثف.
التنظيف المنتظم والصرف الجيد يحسنان من العمر الافتراضي بشكل أكبر.
3. البيئات البحرية والمحتوية على الكلوريد
في الأجواء البحرية ومناطق رذاذ مياه البحر, ، 431 عرض:
أداء أفضل من الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك.
مقاومة أفضل من 410 / 420، ولكن
مقاومة أقل من درجات 316 / الدوبلكس, ، خاصة للتنقر وهجوم الشق.
الغمر المستمر في مياه البحر أو محاليل الكلوريد الراكدة ليس مثالياً؛ خطر التنقر والتآكل الشقوق تزيد، خاصة عند درجات حرارة أعلى.
للخدمة الحرجة المغمورة أو ذات الكلوريد العالي جدًا،, 316، فولاذ مقاوم للصدأ سوبر أustenitic أو دوبلكس تُفضل عادةً.
4. مقاومة الوسائط الكيميائية
مناسب للكثير الأحماض المخففة، المحاليل القلوية، وسوائل العمليات الصناعية بتركيزات منخفضة إلى معتدلة.
أداء جيد في زيوت ووقود والعديد من الوسائط العضوية.
غير مستحسن ل أحماض معدنية قوية ، أحماض مختزلة قوية أو كلوريدات مركزة ساخنة, ، حيث يمكن أن يحدث هجوم سريع أو تآكل موضعي.
للخدمة الكيميائية، الفعلي تكوين متوسط، درجة حرارة وتركيز يجب التحقق منه مقابل بيانات أو اختبارات التآكل.
5. التآكل الإجهادي والآثار الهيدروجينية
مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الآخر، فإن 431 هو أكثر عرضة لـ
تكسير التآكل الإجهادي في بيئات تحتوي على الكلوريدات تحت إجهاد الشد.
تقصف الهيدروجين أو التشققات المتأخرة عند التعرض لظروف مشبعة بالهيدروجين (مثل الحماية الكاثودية، التخليل، الطلاء).
تشمل الممارسة الجيدة:
تجنب الإجهادات المتبقية العالية (المعالجة الحرارية المناسبة وتخفيف الإجهادات).
تقليل إجهاد الشد المستمر في البيئات المسببة للتآكل.
السيطرة الدقيقة التخليل، والطلاء، والحماية الكاثودية شروط.
6. حالة السطح، المعالجة الحرارية، وعوامل التصميم
تتأثر مقاومة التآكل بقوة بـ:
المعالجة الحراريةالتهذيب المناسب يحسن كل من المتانة والسلوك المقاوم للتآكل.
تشطيب السطحالأسطح الملساء المصقولة تقاوم التنقر وتآكل الشقوق بشكل أفضل من الأسطح الخشنة.
النظافة: إزالة الترسبات، ورماد اللحام، والتلوث أمر ضروري.
ممارسة التصميم الجيد:
تجنب شقوق راكدة، فجوات ضيقة، ومصائد مائية.
توفير تصريف ووصول للتنظيف.
اختر مناسب إجراءات اللحام وحشوات اللحام, حيث يمكن أن يكون معدن اللحام ومنطقة التأثر الحراري أكثر حساسية للتآكل إذا تم إنتاجهما بشكل غير صحيح.
الملخص
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 يوفر مقاومة جيدة للتآكل في الأجواء والمياه العذبة والعديد من البيئات المسببة للتآكل بشكل معتدل, ، متفوقة على الدرجات المارتنسيتية القياسية مثل 410/420 ولكنها لا تصل إلى مقاومة الكلوريد والمواد الكيميائية لـ 304/316؛ مع المعالجة الحرارية الصحيحة والأسطح النظيفة الملساء والتصميم المعقول، فإنها توفر خدمة موثوقة للمكونات الميكانيكية عالية القوة في الظروف المسببة للتآكل قليلاً إلى المعتدل، بينما يجب استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ذي السبائك الأعلى في البيئات الأكثر عدوانية من الكلوريد أو المواد الكيميائية.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية للصلب المقاوم للصدأ 431
431 الفولاذ المقاوم للصدأ هو فولاذ مقاوم للصدأ مارنسيتي قابل للتصلب. تعتمد خصائصه النهائية بقوة على مسار المعالجة الحرارية المختارة - والتي تتضمن عادةً التقسية (الأوستنة والتبريد) متبوعة بالتهدئة لموازنة الصلابة والقوة والمتانة.
1. أهداف المعالجة الحرارية
تطوير البنية المارتنسيتية للقوة والصلابة العالية.
الاستخدام تلطيف لتعديل الصلابة وتحسين المتانة ومقاومة الإجهاد.
تخفيض إجهادات متبقية وتشوه من التشغيل الآلي، اللحام أو التبريد السريع.
تحسين الأداء لـ أعمدة، مثبتات، أجزاء صمامات ومكونات أخرى عالية الأحمال.
2. المعالجة التلدينية / التليين
اعتاد على يلين المادة، وتحسين قابلية التشغيل، وتجانس البنية.
عادة ما يتضمن التسخين إلى درجة حرارة عالية بما يكفي لإذابة الكربيدات ثم تبريد بطيء لتشكيل بنية مجهرية أكثر نعومة.
مقدم إلى:
قضبان وخام حدادة قبل التشغيل الآلي الثقيل.
المكونات التي تم تشغيلها على البارد بكثافة أو تتطلب تصحيحًا للأبعاد.
3. التقسية (التحويل الأوستنيتي والتبريد)
يتم تحقيق التقسية عن طريق:
التدفئة إلى نطاق الأوستنيت (درجة حرارة عالية تصبح عندها البنية أستنيتية).
الاحتفاظ بما يكفي ل درجة حرارة موحدة وحل الكربيدات.
إخماد (عادة في الهواء أو الزيت، حسب حجم القطعة والمواصفات) لتشكيل صلب مارتينسيت.
تهدف ممارسة التقسية الصحيحة إلى:
تعظيم القوة والصلابة.
تجنب النمو الحبيبي المفرط.
تصغير تشوه وتشقق بالتسخين والمعالجة بالتبريد المتحكم بها.
4. التقسية لتحقيق التوازن بين الصلابة والمتانة
بعد التبريد، 431 هو صعب وهش للغاية; ؛ التلطيف ضروري.
التطبيع يتضمن إعادة التسخين إلى درجة حرارة متوسطة والحفاظ عليها لفترة زمنية محددة، ثم التبريد في الهواء.
آثار التخمير:
يخفض إجهادات داخلية وهشاشة.
يضبط الصلابة وقوة الشد للمستوى المطلوب.
تحسينات المتانة، المطيلية، ومقاومة الإجهاد.
درجات حرارة تقوية أقل ← صلابة وقوة أعلى لكن صلابة أقل.
درجات حرارة تلدين أعلى → صلابة أقل ولكن بصلابة وقوة تأثير أفضل.
5. معالجة حرارية لتخفيف الإجهاد
يستخدم عندما لا يكون التقسية الكاملة مطلوبة، ولكن إجهادات متبقية يجب تقليلها من التجليخ أو اللحام.
عادة ما يتم إجراؤه في درجة حرارة دون الحرجة (تحت نطاق الأوستينيت) لإزالة الإجهادات دون تغيير كبير في القوة أو البنية المجهرية.
موصى به لـ:
أعمدة مشغلة بكثافة ومكونات دقيقة.
التصنيعات الملحومة التي يجب تقليل خطر التشوه والتشقق فيها.
6. تسلسلات المعالجة الحرارية النموذجية في التطبيقات العملية
مسار للمحاور / المثبتات عالية القوة:
التشغيل الخشن في حالة التليين/المعالجة الحرارية.
أستينيت ثم تبريد سريع لتكوين المارتنسيت.
التطبيع بالصلابة والقوة المطلوبة.
إنهاء التشغيل الآلي والطحن بالحجم النهائي والتشطيب السطحي.
مسار للأجزاء الملحومة أو عالية الإجهاد:
اللحام بإجراء متحكم فيه.
بعد اللحام تخفيف الضغط أو التقسية لاستعادة الصلابة وتقليل خطر التشقق.
التشطيب النهائي أو التجليخ حسب الحاجة.
٧. احتياطات أثناء المعالجة الحرارية
تجنب ارتفاع درجة الحرارة أثناء الأوستنة، مما قد يسبب تضخم الحبيبات وتقليل المتانة.
استخدم المتحكم معدلات التسخين والتبريد لتقليل التشويه والتشقق، خاصة للأعمدة الطويلة والنحيلة أو الأشكال المعقدة.
حماية الأسطح من حجم وإزالة الكربونات (أو السماح ببدل تشغيل كافٍ لإزالة الطبقات المتضررة).
تأكد من اختيار درجات حرارة التلدين فوق أي درجة حرارة معالجة حرارية سابقة للحفاظ على خصائص يمكن التنبؤ بها.
الملخص
يعتمد المعالجة الحرارية لصلب 431 المقاوم للصدأ على التقسية (الأوستنتية والتبريد) متبوعة بالتهدئة، مع اختياري التخميد أو تخفيف الإجهاد حسب الحاجة؛ التحكم الدقيق في درجات الحرارة والتبريد والتهدئة يسمح للمهندسين بتكييف الصلابة والقوة والمتانة للأعمدة عالية القوة، والمثبتات، ومكونات الصمامات، والأجزاء الميكانيكية المتطلبة الأخرى.
العمل البارد
التصنيع على البارد للفولاذ المقاوم للصدأ 431
الفولاذ المقاوم للصدأ 431 هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي قابل للتصلب يتميز بقوة عالية نسبيًا وقابلية منخفضة للتشوه، لذا فإن قدرته على العمل البارد هي محظور مقارنة بالدرجات الأوستنيتية مثل 304 و 316. التشوه البارد الخفيف إلى المتوسط ممكن، ولكن لا يُنصح عمومًا بعمليات التشكيل الثقيلة.
1. قابلية العمل على البارد العامة
يمكن تشغيل 431 على البارد إلى محدود النطاق, ، بشكل أساسي لتعديلات الأشكال الصغيرة أو تغيير الحجم.
المطيلية هي أقل بكثير مما عليه في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، خاصة في ظروف التقسية أو التقسية العالية.
الإجهاد البارد المفرط يمكن أن يؤدي إلى تكسر، تمزق الحواف أو فقدان الصلابة, خاصة في الأقسام السميكة أو المعقدة.
2. الحالة المفضلة للتشغيل على البارد
يجب إجراء العمل على البارد في حالة مُلَيَّنة أو حالة مُقَسَّاة ذات قوة أقل, ، حيث تكون المطيلية أعلى ما يمكن.
في الظروف المتصلدة بالكامل/عالية القوة، فقط استقامة خفيفة جداً أو انحناء طفيف يجب محاولته.
إذا كان المطلوب قدر كبير من العمل البارد، فغالبًا ما تكون المكونات:
خفف بـ التلدين,
فُصِلت باردًا، ثم
مقسّى ومُلدّن إلى الخصائص النهائية.
3. عمليات التشكيل على البارد النموذجية
تشمل عمليات التشكيل على البارد المناسبة:
التسوية، وانحناء الضوء، والكبس من القضبان والأعمدة.
القياس، الرسم الخفيف أو التصغير لأبعاد مقطعية ضمن حدود انفعال معتدلة.
العمليات بشكل عام غير مستحسن (باستثناء الأقسام الرقيقة جدًا) تتضمن:
السحب العميق وتشكيل الضغط المعقد.
ثني نصف القطر الضيق للمقاطع السميكة.
تصنيع بارد شديد حيث يتطلب إحداث تشوه في الرأس مرتفع.
4. التصلب الانفعالي والتأثيرات الميكانيكية
٤٣١ سي زيادة في القوة والصلابة مع العمل البارد، ولكن معدل تصلب العمل الخاص بها ليس مرتفعًا مثل الدرجات الأوستنيتية.
يمكن أن تؤدي الأعمال الباردة إلى:
ارفع إجهاد الخضوع والصلادة محلياً.
تخفيض الصلابة والمتانة, خاصة في المناطق شديدة الإجهاد.
مقدمة إجهادات متبقية مما قد يساهم في التشوه أو الإجهاد أو الحساسية للتآكل الإجهادي.
5. تخفيف الضغط بعد التشكيل على البارد
بعد تشوه بارد كبير، معالجة حرارية لتخفيف الإجهاد غالباً ما يكون مفيدًا:
يقلل من الإجهادات الداخلية الناتجة عن الانحناء أو التقويم أو الكبس.
يساعد على استعادة صلابة وثبات الأبعاد قبل التشغيل النهائي أو الخدمة.
للمكونات التي تتطلب سلامة عالية (مثل الأعمدة، المثبتات، الوصلات الحرجة)، تخفيف الإجهاد أو معالجة كاملة تصليد وتخميد يوصى بالتبريد بعد خطوات التشغيل على البارد الرئيسية.
6. توصيات التصميم والعمليات
حافظ على التشوه البارد معتدل وتجنب الانحناءات الحادة أو التغيرات الشديدة في المقطع.
الاستخدام نصف أقطار انحناء أكبر وانتقالات تدريجية لتقليل الضغط المحلي.
للتفاوتات الضيقة، استخدم تسلسلاً مثل:
التشغيل التقريبي → تشغيل على البارد محدود (إذا لزم الأمر) → تخفيف الإجهاد / المعالجة الحرارية → الانتهاء من التشغيل الآلي والتجليخ.
عند الحاجة إلى تشكيل واسع، فكر في التشكيل على الساخن بالإضافة إلى التشغيل الآلي للتشطيب بدلاً من التشكيل البارد الثقيل.
الملخص
يجب أن تقتصر التشكيل على البارد لفولاذ 431 المقاوم للصدأ على العمليات الخفيفة إلى المعتدلة مثل التقويم، والقياس، والانحناء اللطيف في حالة التقسية أو حالة التليين ذات القوة المنخفضة؛ حيث أن التشوه الأكبر يخاطر بالتشقق وفقدان المتانة، لذا يجب أن يتبع العمل البارد الكبير تخفيف إجهاد أو معالجة حرارية كاملة لاستعادة الاستقرار البعدي والأداء الميكانيكي للمكونات الهامة.
