دليل مواد الفولاذ المقاوم للصدأ: استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في النماذج الأولية السريعة

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في مجموعة واسعة من التطبيقات بفضل تنوعه. ونظرًا لمقاومته العالية للإجهاد الشد والتآكل والصدأ، فإنه يُعدّ جزءًا أساسيًا من عملية النمذجة الأولية السريعة. وللتعامل مع الفولاذ المقاوم للصدأ، من الضروري فهم جميع خصائصه. لذلك، ثمة حاجة إلى دليل لاختيار مواد الفولاذ المقاوم للصدأ يصف أنواعه المختلفة ودرجاته وجودته واستخداماته.

لتسهيل الأمر، ستساعدك هذه المقالة على اختيار مادة الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة. توضح بالتفصيل أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة، وكيفية عمله، وأنواعه المختلفة التي يمكنك استخدامها في مشروعك. كما ستمنحك فكرة عن كيفية اختيار النوع المناسب من الفولاذ المقاوم للصدأ للنماذج الأولية السريعة.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ؟

خصائص مواد الفولاذ المقاوم للصدأ

تلعب العناصر المعدنية التي تُكوّن الفولاذ المقاوم للصدأ دورًا هامًا في خصائصه الكيميائية والميكانيكية. ولذلك، يُعدّ مادةً أساسيةً في أساليب تصنيع النماذج الأولية السريعة، مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) وتصنيع الصفائح المعدنية. تعتمد جودة الفولاذ المقاوم للصدأ على درجة الفولاذ المقاوم للصدأ المُراد استخدامه. وفيما يلي بعض الخصائص العامة للفولاذ المقاوم للصدأ التي تنطبق على جميع درجات الفولاذ التي قد تستخدمها.

مقاومة التآكل

يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على الكروم، مما يجعله مقاومًا للغاية للتآكل. تُعد هذه الخاصية من أهم خصائص الفولاذ، مما يجعله مفيدًا في العديد من عمليات النماذج الأولية السريعة، مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. كما يتحمل الفولاذ المقاوم للصدأ الظروف الكيميائية والجوية القاسية بفضل طريقة خلط عناصره.

قوة الشد العالية

من أهم مميزات الفولاذ المقاوم للصدأ قدرته العالية على الشد. ولذلك، يُعدّ مادة ممتازة لصنع منتجات تتحمل الضغط والوزن.

القوة والصلابة

يتحمّل الفولاذ المقاوم للصدأ الاحتكاك والصدمات حتى في البيئات القاسية. كما يتحمّل الطاقة، ولا يتشقق أو ينكسر عند تعريضه للضغط.

اللدونة

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بمرونة عالية، ما يجعله يتحمل ضغوط عملية التصنيع دون تشوه. علاوة على ذلك، يتميز معدن الفولاذ المقاوم للصدأ بالصلابة ويفقد حرارته بسرعة، مما يجعل من الصعب قطعه أو تشكيله دون استخدام الأدوات المناسبة. وقد يؤدي إعادة العمل إلى تلف الأجزاء وهدرها.

مزايا الفولاذ المقاوم للصدأ

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في العديد من التطبيقات نظرًا لخصائصه المفيدة المتعددة. فيما يلي بعض أسباب استخدامه في مختلف الصناعات.

• مقاومة التآكلبما أن الفولاذ المقاوم للصدأ سبيكة، فإن الكروم يجعله مقاومًا للصدأ. لذلك، يمكن استخدامه في صناعة منتجات مقاومة للكلور والقلويات والبيئات الحمضية دون أن تصدأ. تتميز أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل 416، 316، 440، 2205، وغيرها، بمقاومة ممتازة للتآكل.
• قوة الشد. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل درجتي 416 و431، بقوة شد أعلى من المعادن الأخرى، وذلك لقدرته على تحمل وزن وإجهاد أكبر حتى في درجات الحرارة العالية جدًا أو المنخفضة جدًا.
• سهولة الصيانة. يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ سهل الصيانة بعد تصنيعه، وبالتالي فإن قيمته على المدى الطويل أعلى من تكلفته الأولية.
• مقاوم للحرارة. تتميز درجات الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل 2205 و416، بمقاومتها للتكلسات الناتجة عن درجات الحرارة العالية. لذا، فهي مناسبة أكثر لتصنيع المنتجات المعرضة لدرجات حرارة قصوى.

عيوب الفولاذ المقاوم للصدأ

مع ذلك، هناك بعض المشاكل المتعلقة بالفولاذ المقاوم للصدأ، على الرغم من أن خصائصه تجعله مفيدًا في العديد من الحالات. إليك بعض عيوب استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في عملك القادم.

• غالي. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على عناصر سبائك إضافية، مثل النيكل والكروم، مما يجعله أغلى ثمنًا من أنواع الفولاذ الأخرى. تُعد هذه العناصر أساس مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للصدأ. ونظرًا لطريقة معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، فإن معالجة سطحه وتلميعه مكلفان أيضًا.
• من السهل أن تتسخ. تتسخ المنتجات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسهولة، مما يقلل من جاذبيتها.
• صعب تصنيعه. قد يكون التصنيع صعبًا للغاية، ويعتمد ذلك على نوع الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم. لذلك، عليك معرفة أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة قبل اختيار النوع المناسب.

أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ

قبل اختيار نوع الفولاذ المقاوم للصدأ المناسب لمشروعك، عليك فهم أنواعه المختلفة. لكل نوع خصائصه الخاصة، لذا يُعدّ خيارًا جيدًا في بعض الحالات. فيما يلي الأنواع الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ ودرجاته.

الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي بشكل شائع في مشاريع البناء نظرًا لقوته مقارنةً بأنواع الفولاذ الأخرى. فهو يتمتع بنفس البنية البلورية المكعبة (BCC) التي يتمتع بها الحديد النقي أو الفولاذ الكربوني، ويحتوي على نسبة أكبر من الحديد والكروم، بالإضافة إلى كميات صغيرة من معادن أخرى.

بسبب بنيته، لا يمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي بالتسخين. كما أن سعره أقل. عندما لا يكون المظهر مهمًا، يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي خيارًا جيدًا.

في أنواع الفولاذ الفريتي المختلفة، نجد عناصر معدنية مثل النيكل والمنغنيز والسيليكون والفوسفور والكبريت والتيتانيوم. فيما يلي قائمة بأنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الشائعة المصنوعة من الفولاذ الفريتي:

• الصف 409. هذا الفولاذ المقاوم للصدأ لا يصدأ في درجات الحرارة العالية، ويتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة. يُستخدم بشكل رئيسي في أنابيب عوادم السيارات والمباني المعرضة لدرجات حرارة عالية، وغيرها.
• الصف 416. هذا النوع من الفولاذ الفريتي هو الأنسب للتشغيل الآلي. لذلك، يُستخدم في تصنيع الأجزاء الآلية الملولبة، والصواميل، وأعمدة المضخات والمحركات، والصمامات، والتروس.
• الصف 430. الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي من الدرجة 430 أقل عرضة للصدأ، كما أنه مقاوم للحرارة والأكسدة. لذلك، يُستخدم هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في صناعة الأغذية والمنتجات المنزلية.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316، من أشهر أنواع الفولاذ في السوق. يتميز ببنية بلورية مكعبية مركزية الوجه (FCC)، ويحتوي على كميات كبيرة من النيكل والكروم. ونتيجة لذلك، يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل، وهو غير مغناطيسي، خاصةً بعد التلدين.

بفضل نسبة النيكل العالية فيها وقدرتها على التصلب بعد المعالجة الباردة، تعمل الفولاذات الأوستنيتية المقاومة للصدأ بكفاءة في درجات الحرارة المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها في الصناعات الغذائية والإنتاجية. فيما يلي ثلاثة أنواع شائعة الاستخدام من الفولاذات الأوستنيتية المقاومة للصدأ واستخداماتها.

• الصف 316. يتوفر الصف 316 بنوعين: 316 و316 L. يتميز كلا النوعين بسهولة الاستخدام، مما يُتيح استخدامهما في صناعة الأغذية وتوليد الطاقة لتصنيع المنتجات باستخدام تقنيات النماذج الأولية السريعة.
• الصف 304. من المرجح أن تجد هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ. يتكون من النيكل والكروم، مما يجعله من المواد غير الحديدية. ولذلك، يُستخدم في صناعة أدوات يمكن استخدامها في بيئات المياه المالحة، مثل أدوات التثبيت والأنابيب والمجمدات المستخدمة في صناعة الأغذية.
• الصف 310يتميز هذا الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومته العالية لدرجات الحرارة العالية. ويُستخدم كمواد مبردة في خزانات الاحتراق نظرًا لمقاومته العالية للحرارة والترسبات. وبفضل هذه الميزة، له استخدامات أخرى.

لقد قدمنا مقارنة بين الفولاذ 4140 و 4130، يرجى الاطلاع على!

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي

يحتوي الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ على كميات عالية من الكربون (من 0.1% إلى 0.12%) والكروم (من 10.5% إلى 18%)، وهو مغناطيسي. ونظرًا لارتفاع نسبة الكربون فيه، يتطلب هذا الفولاذ تسخينًا وتبريدًا ليصلب.

نتيجةً لذلك، يُمكن استخدامها في التطبيقات التي تتطلب قوة الفولاذ المقاوم للصدأ ومقاومته وقابليته للتشغيل الآلي. هناك أنواع عديدة من الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ. فيما يلي بعض الأنواع الأكثر استخدامًا في النماذج الأولية السريعة.

• الصف 431. من بين أنواع الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ التي نناقشها هنا، يُعدّ الفولاذ 431 الأقل عرضة للصدأ. بعد المعالجة الحرارية، كالتلطيف، يصبح صلبًا ومقاومًا جدًا للتآكل. لهذا السبب، يُستخدم غالبًا في صناعة قطع الغيار المستخدمة في المياه العذبة.
• الصف 440. يتوفر فولاذ الدرجة 440 بثلاثة أنواع: 440a، 440b، و440c. وهي مصنوعة من فولاذ صلب عالي الكربون، خضع للمعالجة الحرارية ليصبح متينًا ومقاومًا للتآكل. كما أنها لا تتأثر بالأحماض والقلويات والماء، ما يجعلها مناسبة للاستخدام في مثل هذه الظروف.
• الصف 416. إذا كنت ترغب في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ، فإنّ صنف 416 يُعدّ من أفضل الأنواع (قابلية تصنيعه حوالي 85%). ولذلك، فهو مادة مهمة لتصنيع أعمدة المحركات، والبراغي، والصواميل، والمسامير، والتروس، والصمامات.

دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج هو نوع جديد من الفولاذ المقاوم للصدأ، يتكون أساسًا من كميات متساوية من عنصري الفريت والأوستينيت. يتميز هذا الخليط بقوة عالية ومقاومة عالية للتآكل، وخاصةً تآكل الكلوريد.

تتميز هذه الفولاذات بمقاومتها للإجهاد لاحتوائها على نسب عالية من الكروم والموليبدينوم ونسب منخفضة من النيكل. هذا يجعلها أقوى بمرتين من أنواع الفولاذ الأخرى. يتميز الفولاذ المزدوج بفعاليته من حيث التكلفة، ويُستخدم عادةً في التطبيقات البحرية والبناء والإنشاءات. يتوفر الفولاذ المزدوج بدرجتين مختلفتين، هما:

• الصف 2304. يُفضّل الناس الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 2304 لأنه لا يصدأ ويتميز بمتانته العالية. وهو أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316 لأنه لا يحتوي على الموليبدينوم. وهو مادة شائعة الاستخدام في صناعة المواد الغذائية والمشروبات.
• الصف 2205. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 2205 بخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي والأوستيني. ويتميز بمقاومة عالية للصدأ بفضل محتواه العالي من الموليبدينوم والكروم.

الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب

الفولاذ المقاوم للصدأ المُصلَّى بالترسيب هو فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي أو مارتنسيتي. كما يُمكن معالجته حراريًا لتسهيل تشكيله ومغنطته وزيادة قوته. يُمكن التمييز بين درجات الفولاذ المقاوم للصدأ بناءً على محتواه من النيكل والكروم. فيما يلي بعض الدرجات الشائعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المُصلَّى بالترسيب.

• 17-4PH (17% كروم، 4% نيكل)يحتوي هذا الفولاذ المقاوم للصدأ على الكروم 17% والنيكل 4%. بفضل مقاومته العالية للتآكل، يُمكن استخدامه في العديد من التطبيقات المتعلقة بالأغذية. كما يُستخدم أيضًا في: تصنيع الآلات ذات التحكم الرقمي (CNC) الأكبر حجمًا التطبيقات، مثل تصنيع شفرات محركات الطائرات أو الأجزاء الميكانيكية الأخرى.
• 15-5 PH (15% كروم، 5% نيكل). يتكون هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ من الكروم 15% والنيكل 5%، ويتميز بخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ نفسها التي تتمتع بهاتين المادتين. ويمكن استخدامه في تصنيع العديد من الأشياء، مثل أجزاء الطائرات، والصمامات، والتروس، والأعمدة، وأجزاء آبار النفط، وأجزاء المفاعلات النووية.

كيفية اختيار الدرجة المناسبة من الفولاذ المقاوم للصدأ

هناك أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولذلك تتوفر خيارات متنوعة للبدء. مع ذلك، قد يكون من الصعب اختيار الدرجة المناسبة من الفولاذ المقاوم للصدأ لمشروعك. لذلك، سيُقدم هذا القسم دليلاً لاختيار مواد الفولاذ المقاوم للصدأ، مُوضحاً العوامل المختلفة التي ستساعدك في تحديد الدرجة المناسبة.

ضع في اعتبارك عملية اللحام

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مناسب لأي عملية تتطلب تصنيعه من فولاذ مقاوم للصدأ قابل للحام بشكل جيد، وذلك لأنه لا يحتوي على نسبة كبيرة من الكربون.

يمكنك أيضًا لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي مثل 409 و 430. من ناحية أخرى، فإن الفولاذ المارتنسيتي غير مناسب للحام لأنه ضعيف وينكسر بسهولة ويتشقق بشكل متكرر.

ضع في اعتبارك قابلية التشكيل

الفولاذ الأوستنيتي مثل 316 و304، والفولاذ الفريتي مثل 430 و409، خيارات جيدة للعمليات التي تتطلب فولاذًا مقاومًا للصدأ سهل التشكيل. أما الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ، فهو أقل هشاشةً ويصعب تشكيله.

مقاومة التآكل

من بين أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة، يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بمقاومة عالية للتآكل، وذلك لاحتوائه على كميات كبيرة من الكروم والموليبدينوم. ويمكن استخدامه في الهواء الطلق، إذ لا يتأثر بالطقس والعوامل الجوية الأخرى. أما الفولاذان الفريتي والمارتنسيتي، فهما أقل تكلفة من الأوستنيتي من حيث مقاومة التآكل.

قابلية المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية عامل مهم عند اختيار الدرجة المناسبة من الفولاذ المقاوم للصدأ للمشروع. 17-4 PH، يمكن معالجة المارتنسيت حرارياً. مع ذلك، لا تتحمل الفولاذات الأوستنيتية والفريّة درجات الحرارة العالية المرتبطة بالمعالجة الحرارية.

الخصائص الميكانيكية

الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ بالغة الأهمية عند اختيار الفولاذ المناسب. قبل اتخاذ قرارك، يجب مراعاة عوامل مثل درجة الحرارة، والقوة، والمتانة، واللدونة، والقابلية للتمدد.

الفعالية من حيث التكلفة والتوافر

الجودة عامل مهم جدًا لاختيار الدرجة المناسبة. يمكنك اختيار درجة يسهل الحصول عليها، وأقل عرضة للتآكل، وأقل تكلفة، وذات جودة عالية. يُعد الفولاذ الأوستنيتي خيارًا جيدًا من حيث الجودة، ولكنه أصعب في الحصول عليه نظرًا لارتفاع سعره مقارنةً بأنواع الفولاذ الأخرى.

الاستخدامات والتطبيقات الشائعة للفولاذ المقاوم للصدأ

تستخدم العديد من الصناعات المختلفة الفولاذ المقاوم للصدأ بطرق مختلفة. فيما يلي بعض الطرق التي يُستخدم بها الفولاذ المقاوم للصدأ في منتجات النماذج الأولية السريعة.

صناعة الأغذية

أدوات المطبخ، مثل الأحواض وأدوات المائدة والأطباق، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. يُستخدم في هذا المجال لأنه لا يصدأ ولا يتآكل، ولا يسمح بنمو الكائنات الدقيقة عليه.

المجال الطبي

يُعدّ المجال الطبي مجالاً هاماً يُستخدم فيه الفولاذ المقاوم للصدأ. في هذه الحالة، يُمكن استخدامه في صناعة الأدوات الجراحية. على سبيل المثال، يُمكن استخدامه في عمليات زراعة الأعضاء الجراحية لإصلاح الكسور وزرع الأدوات.

صناعات الطيران والسيارات

تُصنع أجزاء الطائرات والسيارات من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو مادة مهمة. ويمكن استخدامه في هذه المجالات شريطة تصنيعه بشكل صحيح ودقيق.

صناعات أخرى

يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في مجالات أخرى، مثل صناعة أواني الطهي ومنتجات الإضاءة. وكما ترون، يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بتعدد استخداماته، وهو أمر مهم لتصنيع النماذج الأولية السريعة، مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

خاتمة

مواد الفولاذ المقاوم للصدأ بالغة الأهمية في التصنيع. يعتمد اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ المناسب على عدة عوامل، منها درجته وخصائصه. ستساعدك هذه المقالة على فهم هذا الأمر تمامًا من خلال شرح كيفية اختيار مادة الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة. تتناول المقالة أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المختلفة، ودرجاته، وخصائصه، كما تقدم إرشادات حول كيفية اختيار الفولاذ المناسب لك.

التعليمات

لماذا لا يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ؟

تنبع خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المقاومة للصدأ من خصائص المعادن المكونة له. وبفضل احتوائه على عناصر مثل الكروم، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة ممتازة للتآكل.

ما هو أفضل الفولاذ المقاوم للصدأ؟

اعتمادًا على احتياجاتك وموقعك، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316 مقاوم للغاية للتآكل وهو الخيار الأفضل للتعرض للكلور والمواد الكيميائية والبيئة.

ما هي مدة بقاء الفولاذ المقاوم للصدأ؟

عمر خدمة الفولاذ المقاوم للصدأ نسبي، إذ يعتمد على كيفية استخدامه ومكانه والعناصر المكونة له. عادةً، يتراوح عمر خدمة الفولاذ المقاوم للصدأ بين ٢٠ عامًا وأكثر من ١٠٠٠ عام.