خصائص درجات الحرارة العالية الفولاذ المقاوم للصدأ

يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بقوة جيدة ومقاومة جيدة للتآكل و الأكسدة في درجات حرارة مرتفعة. ويُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في درجات حرارة تصل إلى 1700 درجة فهرنهايت بالنسبة إلى 304 و316 وحتى 2000 درجة فهرنهايت بالنسبة إلى درجة الحرارة العالية غير القابلة للصدأ 309(S) وما يصل إلى 2100 درجة فهرنهايت لـ 310(S). يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في مبادل حراريسخانات فائقة غلايةوسخانات مياه التغذية، والصمامات وخطوط البخار الرئيسية وكذلك تطبيقات الطائرات والفضاء.

يقدم الشكل 1 مفهومًا واسعًا لمزايا القوة الساخنة للفولاذ المقاوم للصدأ مقارنةً بالفولاذ منخفض الكربون غير المخلوط. ويوضح الجدول رقم 1 المدى القصير قوة الشد و قوة الخضوع مقابل درجة الحرارة. يوضح الجدول 2 درجات الحرارة المقبولة عمومًا لكل من الخدمة المتقطعة والمستمرة.

مع مرور الوقت ودرجة الحرارة، يمكن توقع حدوث تغيرات في البنية المعدنية مع أي معدن. في الفولاذ المقاوم للصدأ، يمكن أن تكون التغييرات عبارة عن تليين، كربيد هطول الأمطارأو التقصف. يحدث التليين أو فقدان القوة في الفولاذ المقاوم للصدأ من السلسلة 300 (304، 316، إلخ) عند حوالي 1000 درجة فهرنهايت وعند حوالي 900 درجة فهرنهايت للسلسلة 400 القابلة للتصلب (410<، 420، 440) و800 درجة فهرنهايت للسلسلة 400 غير القابلة للتصلب (409، 409, 430) (راجع الجدول 1).

ترسيب الكربيد يمكن أن يحدث في السلسلة 300 في نطاق درجات الحرارة من 800 - 1600 درجة فهرنهايت، ويمكن ردعه عن طريق اختيار درجة مصممة لمنع ترسيب الكربيد، أي 347 (Cb مضاف) أو 321 (تيتانيوم المضافة). إذا حدث ترسيب كربيد بالفعل، فيمكن إزالته عن طريق التسخين فوق 1900 درجة مئوية والتبريد بسرعة.

السلسلة 400 القابلة للتقوية من السلسلة 400 القابلة للتقوية مع كروم أكبر من 12% وكذلك السلسلة 400 غير القابلة للتقوية و الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عرضة للتقصف عند تعرضها لدرجة حرارة تتراوح بين 700 و950 درجة فهرنهايت على مدى فترة زمنية طويلة. يُطلق على ذلك أحيانًا اسم التقصف 885 فهرنهايت لأن هذه هي درجة الحرارة التي يكون عندها التقصف أسرع. يؤدي التقصف عند درجة حرارة 885 فهرنهايت إلى انخفاض الليونة وزيادة الصلابة و قوة الشد في درجة حرارة الغرفة، ولكنها تحتفظ بالقيمة المرغوبة الخواص الميكانيكية في درجات حرارة التشغيل.

خصائص درجات الحرارة العالية الفولاذ المقاوم للصدأ

الجدول 1 قصير الأجل القصير الأجل قوة الشد مقابل درجة الحرارة (في الحالة الملدنة باستثناء 410)

درجة الحرارة	304 و TS كسي	316 YS كسي	309 و TS كسي	309S YS كسي	310 و TS كسي	310S YS كسي	410* تي إس كسي	YS كسي	430 تي إس كسي	YS كسي
درجة حرارة الغرفة.	84	42	90	45	90	45	110	85	75	50
400°F	82	36	80	38	84	34	108	85	65	38
600°F	77	32	75	36	82	31	102	82	62	36
800°F	74	28	71	34	78	28	92	80	55	35
1000°F	70	26	64	30	70	26	74	70	38	28
1200°F	58	23	53	27	59	25	44	40	22	16
1400°F	34	20	35	20	41	24	—	—	10	8
1600°F	24	18	25	20	26	22	—	—	5	4

* معالجة بالحرارة عن طريق التبريد بالزيت من 1800 درجة فهرنهايت والتبريد عند 1200 درجة فهرنهايت

الجدول 2 الخدمة المقبولة عموماً درجات الحرارة

المواد	متقطع درجة حرارة الخدمة	مستمر درجة حرارة الخدمة
أوستنيتي
304	1600 درجة فهرنهايت (870 درجة مئوية)	1700 درجة فهرنهايت (925 درجة مئوية)
316	1600 درجة فهرنهايت (870 درجة مئوية)	1700 درجة فهرنهايت (925 درجة مئوية)
309	1800 درجة فهرنهايت (980 درجة مئوية)	2000 درجة فهرنهايت (1095 درجة مئوية)
310	1900 درجة فهرنهايت (1035 درجة مئوية)	2100 درجة فهرنهايت (1150 درجة مئوية)
مرتنزيتي
410	1500 درجة فهرنهايت (815 درجة مئوية)	1300 درجة فهرنهايت (705 درجة مئوية)
420	1350 درجة فهرنهايت (735 درجة مئوية)	1150 درجة فهرنهايت (620 درجة مئوية)
حديدي
430	1600 درجة فهرنهايت (870 درجة مئوية)	1500 درجة فهرنهايت (815 درجة مئوية)

قد يبدو من غير المنطقي أن تكون درجة حرارة الخدمة "المستمرة" أعلى من درجة حرارة الخدمة "المتقطعة" لدرجات السلسلة 300. والإجابة هي أن الخدمة المتقطعة تنطوي على "تدوير حراري"، مما قد يتسبب في تشقق وتشقق القشور المتكونة في درجات الحرارة العالية. ويحدث ذلك بسبب الاختلاف في معامل التمدد بين الفولاذ المقاوم للصدأ والقشور. ونتيجة لهذا التكلس والتشقق، يحدث تدهور أكبر في السطح مما سيحدث إذا كانت درجة الحرارة مستمرة. ولذلك تكون درجات حرارة الخدمة المتقطعة المقترحة أقل. ليس هذا هو الحال بالنسبة للسلسلة 400 (كل من الرتب الحديدية والمارتنسيتية). والسبب في ذلك غير معروف.

خصائص درجات الحرارة العالية الفولاذ المقاوم للصدأ

الجدول 1 قصير الأجل القصير الأجل قوة الشد مقابل درجة الحرارة (في الحالة الملدنة باستثناء 410)

الجدول 2 الخدمة المقبولة عموماً درجات الحرارة

مقالات ذات صلة