Advantages and Disadvantages of adding Titanium to Austenitic Stainless Steel

مزايا ومساوئ إضافة التيتانيوم إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

عندما يكون نيكل الكروم والنيكل الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ إلى درجة حرارة تتراوح بين 450 و800 درجة مئوية، يحدث التآكل على طول حدود الحبيبات غالبًا، وهو ما يسمى التآكل بين الخلايا الحبيبية. وبصفة عامة، يحدث التآكل بين الخلايا الحبيبية في الواقع بسبب ترسيب الكربون على شكل Cr23C6 من الأوستنيتي المشبعة التركيب المعدنيمما يجعل بنية الأوستينيت عند حدود الحبيبات مستنفدة في الكروم. لذلك، يعد تجنب استنفاد الكروم عند حدود الحبيبات طريقة فعالة لمنع التآكل بين الحبيبات.

يتم فرز العناصر الموجودة في الفولاذ المقاوم للصدأ وفقًا لتقاربها مع الكربون، ويكون الترتيب هو التيتانيوم والنيوبيوم والموليبدينوم والكروم والمنجنيز. ويمكن ملاحظة أن تقارب التيتانيوم والكربون أكبر من تقارب الكروم. عند إضافة التيتانيوم إلى الفولاذ، سوف يتحد الكربون بشكل تفضيلي مع التيتانيوم لتشكيل كربيد التيتانيوم، والذي يمكن أن يمنع بشكل فعال تكوين كربيد الكروم وترسيب استنفاد الكروم عند حدود الحبوب. يمكن أن يمنع بشكل فعال التآكل بين الخلايا الحبيبية.

لأن تيتانيوم والنيتروجين لتكوين نيتريد التيتانيوم، ويمكن دمج التيتانيوم والأكسجين لتكوين ثاني أكسيد التيتانيوم، وتكون كمية التيتانيوم المضافة محدودة في المقابل. في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ الفعلي لتجنب التآكل بين الخلايا الحبيبية ، فإن كمية التيتانيوم المضافة هي أساسًا حوالي 0.8%.

ولتجنب التآكل بين الخلايا الحبيبية يجب تثبيت الفولاذ المقاوم للصدأ المحتوي على التيتانيوم بعد المعالجة بالمحلول. بعد المعالجة بالمحلول، يحصل الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ على هيكل الأوستينيت أحادي الطور، ولكن حالة هذا الهيكل غير مستقرة. عندما ترتفع درجة الحرارة فوق 450 ℃، فإن الكربون الموجود في المحلول الصلب سوف يترسب تدريجيًا في شكل كربيدات، منها Cr23C6 درجة حرارة التكوين 650 ℃، و 900 ℃ هي درجة حرارة تكوين TiC. لتجنب التآكل بين الحبيبات ، من الضروري تقليل محتوى Cr23C6 بحيث توجد الكربيدات بالكامل في شكل TiC.

نظرًا لأن ثبات كربيدات التيتانيوم أعلى من ثبات كربيدات الكروم، فعندما يتم تسخين الفولاذ المقاوم للصدأ فوق 700 درجة مئوية، تبدأ كربيدات الكروم في التحول إلى كربيدات التيتانيوم. وتتمثل معالجة التثبيت في تسخين الفولاذ المقاوم للصدأ إلى ما بين 850-930 درجة مئوية والاحتفاظ به لمدة ساعة واحدة. في هذا الوقت، سوف تتحلل كربيدات الكروم بالكامل لإنتاج كربيد التيتانيوم الرمادي أو الأسود المستقر، ويتم تحسين قدرة الفولاذ المقاوم للصدأ على مقاومة التآكل الداخلي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا أن تؤدي إضافة التيتانيوم إلى الفولاذ المقاوم للصدأ إلى تفريق وترسيب مركبات Fe2Ti البينية الفلزية في ظل ظروف معينة لتحسين قوة الفولاذ المقاوم للصدأ في درجات الحرارة العالية.

ومع ذلك، فإن التيتانيوم ليس غير ضار تماماً في الفولاذ المقاوم للصدأ، وفي بعض الأحيان يمكن أن يضر التيتانيوم بأداء الفولاذ المقاوم للصدأ. على سبيل المثال، قد توجد شوائب مثل TiO2 وTiN. فهي تحتوي على محتوى عالٍ وتوزيع غير متساوٍ، مما يقلل من نقاء الفولاذ المقاوم للصدأ إلى حد ما؛ كما أنها تؤدي إلى تدهور جودة سطح سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يؤدي إلى زيادة حجم الطحن في العملية، وهو أمر سهل ينتج عنه نفايات؛ كما أن أداء التلميع للمنتج النهائي ليس جيدًا جدًا، ومعالجة الأسطح عالية الدقة صعبة للغاية.

مزايا ومساوئ إضافة التيتانيوم إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

مقالات ذات صلة