1.0 ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ؟
الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة من الحديد والكروم والنيكل وعناصر أخرى. يُشكّل الكروم طبقة أكسيد ذاتية الشفاء مقاومة للتآكل، مما يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ متينًا للغاية مع أقل قدر من الصدأ.
يشتهر الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومته للتآكل ومتانته ومظهره النظيف، ويُستخدم على نطاق واسع في صناعات البتروكيماويات ومعدات العمليات ومحركات التوربينات. من بين درجاته العديدة، يُعدّ 304 و316 الأكثر شيوعًا، وكلاهما يُصنّف ضمن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، ويُشار إليه غالبًا باسم الفولاذ المقاوم للصدأ البحري أو الجراحي.
2.0 ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 304؟
درجة الفولاذ المقاوم للصدأ 304 سبيكة عالية الأداء، شائعة الاستخدام، معروفة بقوتها الممتازة في الشد والمتانة ومقاومة التآكل والأكسدة. نقطة الانصهار تتراوح درجة حرارتها بين 2550 درجة فهرنهايت و2650 درجة فهرنهايت (1399 درجة مئوية - 1454 درجة مئوية)، ولكن قوتها في الشد تقل كلما اقتربت من هذا النطاق.
تتميز هذه السبائك بقوة شد عالية تبلغ حوالي 621 ميجا باسكال (90 كيلو باسكال)، ويمكنها العمل في درجات حرارة تصل إلى 870 درجة مئوية، مما يجعلها مادة موثوقة للتطبيقات الصعبة. الخصائص الرئيسية
- مقاومة ممتازة للتآكل الجوي والماء
- مقاومة جيدة للمواد الكيميائية في العديد من البيئات
- سهلة التصنيع واللحام والتشكيل
- غير مغناطيسي في الحالة الملدنة
- خصائص ميكانيكية مستقرة لمجموعة واسعة من الاستخدامات
304 الفولاذ المقاوم للصدأ القيود
- حساسية الكلوريد: عرضة للتآكل في البيئات ذات التركيزات العالية من الكلوريد (مثل المياه المالحة)
- غير مثالي للتطبيقات البحرية أو التطبيقات ذات الكلوريد العالي: يفتقر إلى الموليبدينوم، مما يحد من أدائه في بيئات الكلوريد العدوانية
2.1 التطبيقات النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304
يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 على نطاق واسع في مختلف الصناعات نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل ومتانته وقابليته للتشكيل. تشمل تطبيقاته الشائعة ما يلي:
| مجال التطبيق | الاستخدامات النموذجية |
| الطعام والمطبخ | – معدات تجهيز الأغذية - معدات وأجهزة المطبخ - الأواني والمقالي - أحواض سكنية وأجزاء الأحواض |
| الصناعية والميكانيكية | - مكونات المضخة والصمام - المبادلات الحرارية - أوعية الضغط - أنابيب المعدات - خزانات التخزين - أنابيب المياه والسوائل |
| السيارات | - قوالب السيارات والتشطيبات - أغطية العجلات - مشعبات العادم |
| الكهربائية والبنيوية | - علب كهربائية مقاومة للتآكل - الصناديق الكهربائية الداخلية - أدوات التثبيت والأدوات المعدنية (البراغي، البراغي، المقابض، الصفائح) |
| المعمارية والديكورية | - الزخارف الزخرفية - الأدوات المعمارية (الألواح والمنحوتات والشمعدانات) – الأجهزة المنزلية |
2.2 مزايا الفولاذ المقاوم للصدأ 304
- مقاومة التآكل: تعمل بشكل جيد في العديد من البيئات المسببة للتآكل، بما في ذلك الأحماض الخفيفة والمحاليل القلوية
- قابلية التشغيل الجيدة: قابلة للثني والتشغيل واللحم والتلميع بسهولة
- فعّال من حيث التكلفة: أقل تكلفة مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 316 والفولاذ عالي السبائك
- متعدد الاستخدامات: مناسب لمجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك قطاعات الأغذية والطب والبناء والصناعة
2.3 304 عملية التصنيع
يُصنع 304 بصهر الكروم والحديد والنيكل وأي سبائك أخرى في فرن لتكوين خليط منصهر. ثم يُضخّ في قوالب حديدية أو ألواح أو أشكال أخرى لتصلبها. بعد ذلك، تُدرفل هذه القوالب على الساخن، وتُلَدَّن، وتُعالَج حراريًا، وتُصَقَّل حسب المقاس.
3.0 ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟
الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316 هو سبيكة أوستنيتية فاخرة تشتهر بمقاومتها الفائقة للتآكل، وقوة شدها العالية، وأدائها الموثوق في درجات الحرارة المرتفعة. يتميز بنطاق انصهار يتراوح بين 2500 و2550 درجة فهرنهايت (1371 و1399 درجة مئوية)، وقوة شد تبلغ 579 ميجا باسكال (84 كيلو باسكال)، مع درجة حرارة تشغيل قصوى تبلغ حوالي 800 درجة مئوية (1472 درجة فهرنهايت).
الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هو سبيكة من الكروم والنيكل مع إضافة الموليبدينوم، مما يعزز مقاومته للمواد الكيميائية بشكل كبير، خاصةً في البيئات البحرية وتطبيقات المعالجة الكيميائية. هذا يجعله أكثر مقاومة بكثير من النوع 304 للمواد المسببة للتآكل، مثل الكلوريدات والبروميدات واليوديدات وحمض الكبريتيك والمحلول الملحي والأحماض الدهنية، في درجات الحرارة العالية.
الاستقرار في درجات الحرارة العالية
يحافظ 316 على قوته ومقاومته للتآكل في درجات الحرارة المرتفعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب حرارة عالية حيث قد يتدهور 304.
تركيبة غير تفاعلية
باعتباره سبيكة غير تفاعلية، فإن 316 مثالي للبيئات الطبية والصيدلانية والغذائية.
حدود الفولاذ المقاوم للصدأ 316
التكلفة الأعلى: تأتي مقاومة التآكل المحسنة بسعر أعلى من 304، ويرجع ذلك أساسًا إلى زيادة محتوى النيكل وإضافة الموليبدينوم.
تكوين الفولاذ المقاوم للصدأ 316
تجعل هذه التركيبة الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أكثر قوة ضد الكلوريدات والمواد الكيميائية العدوانية مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ 304، على الرغم من أن كلاهما يبدو متطابقًا تقريبًا للعين المجردة.
- 16% كروم
- 10% نيكل
- 2% الموليبدينوم
3.1 مزايا الفولاذ المقاوم للصدأ 316
- مقاومة التآكل المحسنة
- مقاومة ممتازة للتآكل الحفري والشقوق
- أداء أفضل في البيئات الغنية بالكلوريد
- سهلة اللحام والتنظيف والتشطيب
- مناسب للتطبيقات الصيدلانية والغذائية
- يحتوي على الموليبدينوم لمقاومة كيميائية فائقة مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ 304
3.2 التطبيقات النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ 316
| مجال التطبيق | التطبيقات النموذجية |
| البيئة البحرية | المكونات البحرية، الأجزاء البحرية، الفولاذ الهيكلي والمكونات في البيئات البحرية، المعدات البحرية |
| المعدات الطبية والصيدلانية | الأدوات الجراحية والطبية، المعدات الطبية (بما في ذلك غير الجراحية)، معدات معالجة الأدوية، المعدات الصيدلانية، تصنيع الأدوية |
| المعدات الكيميائية | معدات المعالجة الكيميائية، المعدات الكيميائية، الأنابيب الكيميائية، التصنيع الكيميائي، النقل الصناعي والكيميائي، أوعية الضغط، الصهاريج والأنابيب للتطبيقات الكيميائية |
| المرافق الخارجية | حواجز كهربائية خارجية، تجهيزات مواقع خارجية |
| المعدات الصناعية | المعدات الصناعية المستخدمة في الصناعات الدوائية والكيميائية |
| المطبخ وتجهيز الأغذية | أسطح ومعدات وأجهزة المطابخ التجارية، المطابخ التجارية، إنتاج الأغذية ومعالجتها في البيئات المالحة، الأجهزة التجارية |
| آحرون | سلال أسلاك من الفولاذ المقاوم للصدأ، سلال من الفولاذ المقاوم للصدأ، عوامات من الفولاذ المقاوم للصدأ |
3.3 316 عملية التصنيع
يُصنع 316 بطريقة مطابقة تقريبًا لـ 18/8 و304، باستثناء اختلاف طفيف في مكوناته. بالإضافة إلى النيكل والكروم والكربون، يُضاف أيضًا الموليبدينوم وكميات صغيرة جدًا من المنغنيز والسيليكون، وأحيانًا النيتروجين. يراقب المصنعون الكميات بدقة شديدة لضمان الحفاظ على التركيبة الصحيحة، ليتمكنوا من جني فوائد 316. وكما هو الحال مع 304 و18/8، يُصهر ثم يُشكل ويُعالج.
4.0 مقارنة تفصيلية بين الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و 316
الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ 316 - مقارنة شاملة
يُعدّ كلٌّ من الفولاذين 304 و316 من أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي استخدامًا. ورغم تشابههما تقريبًا في الشكل واللمسة النهائية، إلا أنهما يختلفان اختلافًا كبيرًا في التركيب الكيميائي والأداء الميكانيكي ومقاومة التآكل. تُقدّم الجداول التالية مقارنةً متكافئة للمساعدة في اختيار المواد المناسبة.
| ميزة | 304 الفولاذ المقاوم للصدأ | 316 الفولاذ المقاوم للصدأ |
| تعبير | 18% كروم، 8% نيكل (بدون موليبدينوم) | 18% كروم، 10% نيكل، 2-3% موليبدينوم |
| مقاومة التآكل | ممتاز في البيئات المعتدلة؛ عرضة للتآكل والتآكل في الشقوق، وخاصة مع الكلوريدات. | مقاومة فائقة للتآكل، بما في ذلك ضد الكلوريدات وفي البيئات القاسية. |
| قوة | جيد | جيد، أعلى قليلاً بسبب الموليبدينوم |
| الأداء في درجات الحرارة العالية | صالحة للعديد من التطبيقات، ولكنها قد تكون عرضة للتآكل في درجات الحرارة المرتفعة جدًا. | قوة ممتازة في درجات الحرارة العالية ومقاومة للتآكل. |
| قابلية اللحام | ممتاز | ممتاز |
| يكلف | أكثر فعالية من حيث التكلفة | أغلى |
| التطبيقات النموذجية | معدات تجهيز الأغذية، وأجهزة المطبخ، والمصارف، والزخارف المعمارية، ومكونات المضخات والصمامات. | البيئات البحرية، المعالجة الكيميائية، تصنيع الأدوية، الأجهزة الطبية، المبادلات الحرارية. |
| مغناطيسي | مغناطيسي قليلا | مغناطيسي قليلا |
4.1 الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 316: مقارنة الخصائص الرئيسية
يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ من درجتي 304 و316 من أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي استخدامًا. ورغم أن كلاهما يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل والقوة وقابلية التشكيل، إلا أنهما يختلفان في التركيب الكيميائي والأداء في بيئات محددة.
| ملكية | الفولاذ المقاوم للصدأ 304 | الفولاذ المقاوم للصدأ 316 |
| مقاومة التآكل | - ممتاز في مجموعة واسعة من البيئات - عرضة للتآكل الحفري والشقوق في بيئات الكلوريد - خطر التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي فوق 60 درجة مئوية | - مقاومة فائقة للتآكل بشكل عام - تُعرف باسم "الدرجة البحرية" - لا تزال عرضة للتآكل الحفري والتآكل الشقوقي والتآكل السطحي في مياه البحر الدافئة |
| الدرجة المنخفضة الكربون الموصى بها | 304 لتر:مقاومة أفضل لترسب الكربيد في البيئات الرطبة أو ذات درجات الحرارة العالية | 316 لتر:مقاومة محسنة لترسب الكربيد؛ مفضلة للتعرض لفترات طويلة أو البيئات الحرجة |
| مقاومة الحرارة | - يتحمل الأكسدة المتقطعة حتى 870 درجة مئوية - الاستخدام المستمر حتى 925 درجة مئوية - لا ينصح باستخدامه بشكل مستمر في الماء بين 425 درجة مئوية - 860 درجة مئوية | - يؤدي بشكل مماثل: 870 درجة مئوية متقطع، 925 درجة مئوية مستمر - 316L مفضل لخدمة المياه في 425 درجة مئوية - 860 درجة مئوية يتراوح |
| العمل البارد | - يتصلب العمل بسرعة - قد تكون هناك حاجة إلى التلدين المتوسط لمنع التشقق - يوصى بالتلدين النهائي لتخفيف الضغط الداخلي واستعادة مقاومة التآكل | - يمكن تشكيلها بسهولة باللف أو الختم أو التشكيل أو السحب - يوصى بالتلدين بعد التشكيل البارد لاستعادة اللدونة وتخفيف الضغط |
| تأثير العمل البارد | يزيد القوة والصلابة | يزيد القوة والصلابة |
| العمل الساخن | - أفضل أداء في 1149 درجة مئوية–1260 درجة مئوية - التبريد السريع بعد التشكيل يزيد من مقاومة التآكل | - تجنب العمل أدناه 927 درجة مئوية - النطاق المثالي: 1149 درجة مئوية–1260 درجة مئوية - يوصى بالتلدين بعد العمل |
| المعالجة الحرارية | - لا يمكن تصلبها عن طريق المعالجة الحرارية - التلدين بالمحلول عند 1010 درجة مئوية - 1120 درجة مئوية، تليها التبريد السريع | - غير قابل للتصلب عن طريق المعالجة الحرارية - نفس نطاق التلدين: 1010 درجة مئوية - 1120 درجة مئوية مع التبريد السريع |
| قابلية التصنيع | - سهولة التشغيل، ولكنها تتطلب عناية - الحفاظ على حدة أدوات القطع - استخدام قطع خفيفة ولكن عميقة - استخدام كسارات الرقائق - استخدام سائل تبريد/تشحيم وفير بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة | - مماثل لـ 304 - تنطبق عليه نفس إرشادات التشغيل - يعد سائل التبريد المناسب ضروريًا لتبديد الحرارة وتقليل تآكل الأداة |
4.2 مقارنة الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 316
يسلط هذا الجدول الضوء على الاختلافات بين 304 و 316 من حيث قوة الشد، وقوة الخضوع، والاستطالة، والصلابة، والكثافة، ودرجة حرارة التشغيل القصوى - وهي ضرورية لتقييم مدى ملاءمتها عبر مختلف التطبيقات الصناعية.
| ملكيات | 304 الفولاذ المقاوم للصدأ | 316 الفولاذ المقاوم للصدأ |
| كثافة | 7.87–8.07 جم/سم3 | 7.87–8.07 جم/سم3 |
| قوة الشد (ميجا باسكال) | 540–750 | 480–621 |
| نقطة الانصهار (°م) | 1450 | 1,648–1,673 |
| معامل المرونة (جيجا باسكال) | 193 | 193 |
| المقاومة الكهربائية (Ω.م) | 0.72 × 10-6 | 0.69–0.81 × 10-6 |
| الموصلية الحرارية (وات/مك) | 16.2 | 13–17 |
| التمدد الحراري (1/ك) | 17.2 × 10^-6 | 15–18 × 10^-6 |
| الاستطالة عند الانكسار (%) | 70 | 60 |
| الصلابة (روكويل ب) | 70 | 80 |
| مقاومة التآكل | ممتاز | استثنائي |
| مغناطيسي | لا | لا |
| قابلية التشكيل | جيد جدًا | جيد |
| قابلية التصنيع (المعالجة بالحرارة) | جيد، ولكن أفضل من 316 | عدل |
4.3 التركيب العنصري (%) في الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 316
نقارن هنا عناصر السبائك الرئيسية في الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316. يُعدّ وجود الموليبدينوم في الفولاذ 316 العامل الرئيسي وراء مقاومته الفائقة للكلوريدات والبيئات الكيميائية القاسية.
| عنصر | 304 الفولاذ المقاوم للصدأ % | 316 الفولاذ المقاوم للصدأ % |
| الكربون | 0.07 | 0.07 |
| الكروم | 18.0 – 19.5 | 16.5 – 18.5 |
| النيكل | 8.0 – 10.5 | 10.0 – 13.0 |
| السيليكون | 1 | 1 |
| المنغنيز | 2 | 2 |
| الفوسفور | 0.045 | 0.045 |
| الكبريت | 0.015 | 0.015 |
| نتروجين | 0.1 | 0.1 |
| الموليبدينوم | – | 2.0 – 2.5 |
4.4 نظرة عامة على الخصائص: الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 316
يلخص هذا الملخص الاختلافات الرئيسية في مقاومة التآكل والتكلفة وقابلية التشغيل وحالات الاستخدام المثالية بين الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316، مما يوفر دليلاً واضحًا لاختيار المادة المناسبة لتطبيقك.
| صفات | الفولاذ المقاوم للصدأ 304 | الفولاذ المقاوم للصدأ 316 |
| مقاومة التآكل | ممتاز | أفضل حتى |
| مغناطيسي | لا | لا |
| قابلية اللحام | عالي | جيد |
| يتصلب أثناء التشكيل البارد | نعم | نعم |
| قابلية التشكيل | جيد جدًا | جيد |
| قابلية التصنيع (المعالجة بالحرارة) | جيد، ولكن أفضل من 316 | عدل |
| يقاوم درجات الحرارة المرتفعة | عالي | عالي |
| أقصى درجة حرارة للخدمة المتقطعة | 1562 درجة فهرنهايت | 1562 درجة فهرنهايت |
5.0 كيفية التمييز بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 والفولاذ المقاوم للصدأ 304
لا يُمكن التمييز بصريًا بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و304. يبدو كلا النوعين متطابقين، خاصةً عند تلميعهما أو تشطيبهما بنفس الطريقة. لن تختلف قطعة الصفائح المعدنية المصنوعة من 316 عن قطعة أخرى مصنوعة من 304.
نظرًا لعدم وجود فرق واضح، فإن الطريقة الموثوقة الوحيدة للتحقق من درجة المادة هي من خلال تقرير اختبار المواد (MTR)يوفر MTR التركيب الكيميائي الدقيق للفولاذ ويؤكد ما إذا كان من النوع 304 أو 316 أو أي درجة أخرى.
