تأثيرات المعالجات الحرارية المختلفة على هيكل وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الفائق

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الفائق هو نوع جديد من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الذي يتحكم بشكل صارم في محتوى الكربون الذي يقل عن 0.03% على أساس الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي التقليدي ويزيد من محتوى النيكل. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي التقليدي منخفض الكربون، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الفائق الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ لا يتمتع فقط بصلابة ليونة جيدة وقوة أعلى و الصلابة، ولكن لديها أيضًا صلابة كسر أعلى، وقوة إجهاد تحت الماء ومقاومة للتآكل. بعد تطبيع الفولاذ المارتنسيتي غير القابل للصدأ المارتنسيتي، يمكن الحصول على مارتينسيت اللوح، وبعد التقسية عند درجة حرارة معينة، يمكن أن يؤثر المزيد من المارتنسيت المقسى بشكل كبير على الخصائص الكلية للمادة ويحسنها. درس السابقون تطبيع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الفائق عند درجة حرارة 1050 درجة مئوية وتقسيته بين 500 درجة مئوية و700 درجة مئوية، مع التركيز فقط على بنيته المجهرية وخصائصه الميكانيكية، ولم يدرسوا مقاومته للتآكل. في هذه الدراسة، تم تطبيع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الفائق 1.4314 (S41500) وتلطيفه مرة واحدة واختيار جزء من درجة الحرارة للتلطيف الثانوي. تمت مناقشة ودراسة العلاقة بين الصلابة وصلابة الصدمات ومقاومة التآكل للمادة تحت 8 معالجات حرارية مختلفة بالتفصيل.

بعد التقسية عند درجة حرارة 550 ℃ - 650 ℃، ينتج الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الفائق الأوستينيت المقلوب، وهو عبارة عن شرائط وكتل سوداء تحت المجهر الإلكتروني النافذ، والتي غالبًا ما تتوزع على حدود شرائح المارتينسيت وبلورات الأوستينيت. عند الحدود، يبلغ الطول 102 نانومتر-103 نانومتر والعرض حوالي 100 نانومتر. سيقلل الأوستينيت المقلوب من قوة وصلابة المادة ويزيد من الصلابة. عندما تصل درجة حرارة التقسية الأولية إلى 700 درجة مئوية، تزداد درجة انتشار النيكل المخصب بالقرب من الأوستينيت المعكوس، وينخفض فصل النيكل، ويتحول الأوستينيت المعكوس إلى مارتينسيت جديد أثناء عملية التبريد، وهو أمر غير موجود تقريبًا في مادة الأوستينيت المقلوب، وبالتالي تزداد الصلابة.

بعد أن يتم تقسية 1.4314 (S41500) الفولاذ المقاوم للصدأ مرة واحدة عند درجة حرارة 500 ℃ - 700 ℃، تنخفض قيمة الصلابة أولاً ثم تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة. تكون صلابة التقسية الثانوية أقل عمومًا من صلابة التقسية الأولية عند نفس درجة الحرارة. في نطاق 500 ℃ -700 ℃، تزداد الصلابة أولاً ثم تنخفض بعد التقسية الأولى؛ ليس لمعالجة التقسية الثانية تأثير يذكر على صلابة الفولاذ.

إن منحنى فقدان الوزن التراكمي للفولاذ المقاوم للصدأ 1.4314 (S41500) يشبه القطع المكافئ، ويزداد فقدان الوزن التراكمي مع زيادة الوقت، ويستمر معدل فقدان الوزن التراكمي في الانخفاض. وفقًا لقانون تآكل المواد، بالنسبة للتآكل ثنائي الجسم، تحدد صلابة المادة مقاومة التآكل. ولذلك، ترتبط مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الفائق الصلابة ارتباطًا وثيقًا بصلابة المادة. وبوجه عام، كلما زادت صلابة المادة، انخفض فقدان الوزن التراكمي وتحسنت مقاومة التآكل. ووجدت الدراسة أن الفولاذ 1.4314 (S41500) يتمتع بأعلى صلابة وصلابة ضعيفة بعد التقسية عند درجة حرارة 500 درجة مئوية، وثاني أعلى صلابة وصلابة جيدة بعد التقسية عند درجة حرارة 550 درجة مئوية، وأفضل مقاومة للتآكل بعد التقسية عند درجة حرارة 550 درجة مئوية، بينما تحتل المادة بعد التقسية عند درجة حرارة 500 درجة مئوية أداءها المضاد للتآكل المرتبة الثانية. لذلك، يمكن أن يتبين أن مقاومة التآكل للصلب 1.4314 (S41500) ترتبط بشكل أساسي بالصلابة، كما تؤثر صلابته في الصدمات على أداء التآكل.

تكون صلابة الفولاذ 1.4314 (S41500) في التقسية الثانوية أقل قليلاً من صلابة الفولاذ المقسى الأولي عند نفس درجة الحرارة، ولا تتحسن مقاومة التآكل. بالنظر إلى خصائص المواد والاقتصاد، فإن تطبيع الفولاذ 1.4314 (S41500) عند 1050 ℃ + تقسية واحدة عند 550 ℃ هو أفضل عملية معالجة حرارية.