أربعة أنواع من الفولاذ المقاوم للصدأ ودور عناصر السبائك:
يمكن تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أربعة أنواع رئيسية: الأوستنيتي، والمارتنسيتي، والفريتي، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (الجدول 1). يعتمد هذا التصنيف على البنية الدقيقة للفولاذ المقاوم للصدأ في درجة حرارة الغرفة. عند تسخين الفولاذ منخفض الكربون إلى 1550 درجة مئوية، يتغير بنيته الدقيقة من فيريت في درجة حرارة الغرفة إلى أوستينيت. وعند التبريد، تعود البنية الدقيقة إلى فيريت. الأوستينيت، الموجود في درجات الحرارة العالية، غير مغناطيسي، وعادةً ما يكون أقل قوة ولكنه أكثر ليونة مقارنةً بالفيريت في درجة حرارة الغرفة.
عندما يتجاوز محتوى الكروم (Cr) في الفولاذ 16%، يصبح التركيب المجهري في درجة حرارة الغرفة ثابتًا في طور الفريت، محافظًا على الفريت في جميع درجات الحرارة. يُطلق على هذا النوع اسم الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي. عندما يتجاوز محتوى الكروم (Cr) 17% ومحتوى النيكل (Ni) 7%، يصبح طور الأوستينيت مستقرًا، محافظًا على الأوستينيت من درجات الحرارة المنخفضة حتى نقطة الانصهار.
يُشار عادةً إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بنوع "Cr-N"، بينما يُطلق على الفولاذين المقاوم للصدأ المارتنسيتي والفريتي اسم "Cr". يمكن تصنيف العناصر في الفولاذ المقاوم للصدأ والمعادن الحشوية إلى عناصر مُشكّلة للأوستينيت وعناصر مُشكّلة للفيريت. تشمل العناصر المُشكّلة للأوستينيت الأساسية النيكل والكربون والمنجنيز والنيتروجين، بينما تشمل العناصر المُشكّلة للفيريت الأساسية الكروم والسيليكون والموليبدينوم والنيوبيوم. يُمكن التحكم في نسبة الفريت في وصلة اللحام بتعديل محتوى هذه العناصر.
يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، خاصةً عند احتوائه على أقل من 5% من النيتروجين (N)، أسهل في اللحام ويوفر جودة لحام أفضل مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ ذي المحتوى المنخفض من النيتروجين. تتميز وصلات لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بقوة وصلابة جيدتين، مما يُغني غالبًا عن المعالجة الحرارية قبل اللحام وبعده. في مجال لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يُشكّل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 80% من إجمالي استخدامات الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعله محور هذه المقالة.
كيفية اختيار الصحيحلحام الفولاذ المقاوم للصدأالمواد الاستهلاكية والأسلاك والأقطاب الكهربائية؟
إذا كانت المادة الأصلية متماثلة، فإن القاعدة الأولى هي "مطابقة المادة الأصلية". على سبيل المثال، إذا تم توصيل الفحم بالفولاذ المقاوم للصدأ 310 أو 316، فاختر مادة الفحم المقابلة. عند لحام مواد غير متشابهة، اتبع إرشادات اختيار مادة أساسية تتوافق مع محتوى عالٍ من عناصر السبائك. على سبيل المثال، عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316، اختر مواد لحام من النوع 316. ومع ذلك، هناك أيضًا العديد من الحالات الخاصة التي لا يُتبع فيها مبدأ "مطابقة المعدن الأساسي". في هذه الحالة، يُنصح "بالرجوع إلى جدول اختيار مواد اللحام الاستهلاكية". على سبيل المثال، يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 المادة الأساسية الأكثر شيوعًا، ولكن لا يوجد قضيب لحام من النوع 304.
إذا كانت مادة اللحام تحتاج إلى مطابقة المعدن الأساسي، فكيف يتم اختيار مادة اللحام لحام سلك الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والقطب الكهربائي؟
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304، استخدم مواد اللحام من النوع 308 لأن العناصر الإضافية في الفولاذ المقاوم للصدأ 308 يمكنها تثبيت منطقة اللحام بشكل أفضل. يُعد الفولاذ 308L أيضًا خيارًا مقبولًا. يشير L إلى محتوى منخفض الكربون، ويشير الفولاذ المقاوم للصدأ 3XXL إلى محتوى كربون بنسبة 0.03٪، بينما يمكن أن يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي 3XX على ما يصل إلى 0.08٪ من محتوى الكربون. نظرًا لأن مواد اللحام من النوع L تنتمي إلى نفس نوع تصنيف مواد اللحام غير من النوع L، فيجب على الشركات المصنعة التفكير في استخدام مواد اللحام من النوع L بشكل منفصل لأن محتواها المنخفض من الكربون يمكن أن يقلل من ميل التآكل بين الحبيبات. في الواقع، يعتقد المؤلف أنه إذا أراد المصنعون ترقية منتجاتهم، فسيتم استخدام المواد الصفراء على شكل حرف L على نطاق واسع. يفكر المصنعون الذين يستخدمون طرق لحام GMAW أيضًا في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 3XXSi لأن SI يمكن أن يحسن من تبليل الأجزاء وتسربها. في حالة وجود ذروة أعلى لقطعة الفحم أو ضعف اتصال حوض اللحام عند نقطة اللحام في اللحام البطيء بزاوية أو اللحام المتداخل، فإن استخدام سلك اللحام المحمي بالغاز المحتوي على S يمكن أن يرطب طبقة الفحم ويحسن معدل الترسيب.
وقت النشر: ٢٦ سبتمبر ٢٠٢٣