يشير الفولاذ المقاوم للحرارة إلى الفولاذ ذو الثبات الحراري والقوة الحرارية تحت ظروف درجات الحرارة العالية. يشير الاستقرار الحراري إلى الاستقرار الكيميائي (مقاومة التآكل ، عدم التأكسد) للصلب تحت ظروف درجات الحرارة العالية. تشير القوة الحرارية إلى القوة الكافية للفولاذ تحت ظروف درجات الحرارة العالية. يتم ضمان مقاومة الحرارة بشكل أساسي من خلال عناصر صناعة السبائك مثل الكروم والموليبدينوم والفاناديوم والتيتانيوم والنيوبيوم ، لذلك يجب تحديد اختيار مواد اللحام وفقًا لمحتوى عنصر السبائك في المعدن الأساسي. يستخدم الفولاذ المقاوم للحرارة على نطاق واسع في البناء التركيبي لصناعة البترول والبتروكيماويات. يمكننا في كثير من الأحيان أن نتلامس مع الفولاذ المقاوم للحرارة من البرليت مع محتوى سبائك منخفض ، مثل 15CrMo ، 1Cr5Mo وهلم جرا.
بشكل عام ، محتوى عنصر السبيكة الذي يقل عن 50 بالمائة يسمى الفولاذ المقاوم للحرارة. معيار الفولاذ المقاوم للحرارة الياباني JIS G4311 ، G4312 ، بالإضافة إلى العديد من معايير سلسلة SUH. وفقًا للبنية المجهرية المختلفة للمرحلة الأم ، يمكن تقسيم الفولاذ المقاوم للحرارة إلى فولاذ مقاوم للحرارة من الحديد ، فولاذ مقاوم للحرارة مارتينسيتي ، فولاذ مقاوم للحرارة الأوستنيتي وفولاذ مقاوم للحرارة يصلب. يوفر JIS G5122 الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة من سلسلة SUH ، ولكنه لا يصنف درجة الفولاذ وفقًا لهيكل الطور الأصلي ، ويخلط الفولاذ المقاوم للحرارة من الحديد والفولاذ المقاوم للحرارة المارتنسيتي والفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي معًا.
الفولاذ المقاوم للحرارة الفريتي
الفولاذ المقاوم للحرارة الفريتي النموذجي المستخدم على نطاق واسع هو SUS430 مع انخفاض C -17 في المائة من الكروم. Cr هو العنصر الذي يمكنه تحسين مقاومة الفولاذ للتآكل في درجات الحرارة العالية وهو عنصر لا غنى عنه في الفولاذ المقاوم للحرارة. تتمتع SUS430 بمقاومة أكسدة جيدة. SUS430 أرخص لأنه لا توجد عناصر أخرى في الفولاذ. ومع ذلك ، لا تتصلب SUS430 بعد التبريد بدرجة حرارة عالية ، وقوة درجة الحرارة المرتفعة منخفضة ، لذلك لا يمكن استخدامها إلا للأجزاء التي لا تتطلب الكثير من القوة. من ناحية أخرى ، نظرًا لأن معامل التمدد الحراري لـ SUS430 صغير ، ومعامل التمدد الحراري للصلب الأوستنيتي المقاوم للحرارة كبير ، لذلك ، بالنسبة للتغيرات في درجات الحرارة بشكل متكرر ، من السهل إنتاج أجزاء التعب الحراري ، فإن SUS430 أفضل. بالإضافة إلى ذلك ، عند استخدام SUS430 لفترة طويلة عند حوالي 500 درجة ، سيحدث التقصف بسبب ترسيب المرحلة الهشة ، والتي يجب الانتباه إليها. بالإضافة إلى ذلك ، Al هو أيضًا عنصر يعزز قدرة مضادات الأكسدة. عند درجة حرارة عالية ، يشكل Al Al2O3 على سطح صفيحة الأكسيد ، والذي يصبح فيلمًا وقائيًا قويًا ويلعب دورًا في تحسين مقاومة الأكسدة. الفولاذ المقاوم للحرارة باستخدام هذا التأثير لـ Al هو FCH1. FCH1 عبارة عن فولاذ مقاوم للحرارة مع 5 بالمائة Al مضاف في 25 بالمائة من الفولاذ Cr. لديها مقاومة أكسدة جيدة أقل من 1200 درجة.
الفولاذ المرتنزيتي المقاوم للحرارة
الفولاذ المقاوم للحرارة المارتنسيتي النموذجي هو 12 بالمائة من الفولاذ المقاوم للصدأ SUS4 0 3 و SUS410J1 مع حوالي 0.1 بالمائة من محتوى الكربون. يتم تقوية هذا الفولاذ المقاوم للحرارة عن طريق التبريد بدرجة حرارة عالية ثم تلطيفه لترسيب M23C6 على مارتينسيت في المرحلة الأم ، مع الحفاظ على قوة عالية عند درجة 500-600. إذا تمت إضافة Mo لتحسين مقاومة تليين المزاج ، فيمكن الحفاظ على القوة العالية بشكل أكبر. يلين الفولاذ المرتنزي المقاوم للحرارة عند درجة حرارة عالية تزيد عن {{10} درجة ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في القوة. لذلك ، فإن الفولاذ المقاوم للحرارة مارتنسيت مناسب للعمل في درجة حرارة أقل من 500-600 درجة ، مما يتطلب مكونات مقاومة لدرجات حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن محتوى الكروم من الفولاذ المقاوم للحرارة مارتنسيتي أقل (12 بالمائة) ، ولا يزال جزء من الكروم في الكربيد ، لا يمكن ضمان محتوى الكروم في المرحلة الأصلية ، وبالتالي فإن مقاومة الأكسدة للفولاذ المقاوم للحرارة المارتينزية غالبًا ما يكون أقل من الفولاذ المقاوم للحرارة من الحديد والفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي. يمكن أن يشكل Si و Al أيضًا فيلمًا واقيًا على لوح أكسيد الفولاذ المقاوم للحرارة المارتنسيتي. الفولاذ المقاوم للحرارة SUH3 و SUH11 مع إضافة Si لتحسين مقاومة الأكسدة. يستخدم الفولاذ المقاوم للحرارة في صمامات سحب المحرك والمسامير المقاومة للحرارة.
الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي
يرافق إضافة Cr إلى الفولاذ إضافة عنصر تثبيت الأوستينيت Ni ، مما يجعل الهيكل الأوستينيت الصلب مستقرًا في جميع درجات الحرارة. الفولاذ ذو الهيكل الأوستنيتي العادي هو SUS304 و SUS310. كما نعلم جميعًا ، SUS304 عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مقاوم للتآكل ، ولكن يمكن أيضًا استخدام SUS304 كصلب مقاوم للحرارة. أقل من 600 درجة ، تكون قوة الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة بين الفولاذ المقاوم للحرارة المارتنسيتي والفولاذ المقاوم للحرارة ، وفوق 600 درجة ، تكون القوة أكبر من الفولاذ المقاوم للحرارة مارتينسيت. بالإضافة إلى ذلك ، SUS304 تحت 800 درجة ، SUS310 تحت 1000 درجة ، تسخين متكرر - تبريد ، لديه مقاومة أكسدة جيدة. ومع ذلك ، عند استخدامها لفترة طويلة عند درجة 700-900 ، سيكون هناك ترسيب طور هش ، بحيث تصبح المادة هشة. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن معامل التمدد الحراري لـ SUS304 و SUS310 أكبر من ذلك الخاص بالفولاذ المقاوم للحرارة Martensitic والفولاذ المقاوم للحرارة ، فمن السهل حدوث تلف التعب الحراري ، ويجب الانتباه إلى هاتين النقطتين.
عندما تكون هناك حاجة إلى مقاومة درجات الحرارة العالية ، يمكن تعزيز قوة الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي عن طريق تقوية الترسيب وتقوية المحلول. الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة المستخدم في صمام عادم المحرك هو SUH35. تم تحسين قوة درجة الحرارة العالية لـ SUH35 عن طريق تقوية ترسيب الكربيد وتقوية المحلول الصلب بإضافة C إلى الفولاذ. يمكن الحصول على بنية الأوستينيت حتى لو كان محتوى النيكل 4 بالمائة بزيادة محتوى المنغنيز. تم تعزيز SUH660 المستخدم في البراغي والينابيع المقاومة للحرارة من خلال ترسيب الطور (Ni3 (Al ، Ti)) بسبب إضافة Al و Ti.
يعجل الفولاذ المقاوم للحرارة المقوى
العلامة التجارية التمثيلية للصلب المقاوم للحرارة مارتينسيت هي SUS630. بعد التقادم عند 500 درجة ، تترسب المرحلة (طور النحاس) في المرحلة الأم المنخفضة C من مارتينسيت من SUS630 لتحسين قوة الفولاذ. ومع ذلك ، عندما تتجاوز درجة الحرارة 500 درجة ، تصبح المرحلة ε أكثر خشونة ويتغير هيكل مارتينسيت ، مما يؤدي إلى انخفاض قوة الفولاذ. لذلك ، يتم استخدام SUS630 بشكل أساسي لمكونات التوربينات التي تقل عن 500 درجة. المكون الرئيسي لصلب SUS630 هو 17Cr -4 Ni -4 Cu ، محتوى Ni ليس مرتفعًا جدًا ، وبالنظر إلى استقرار الأوستينيت ، لا يمكن تقليل محتوى Ni ، لذلك فهو ليس موردًا- إنقاذ الصلب التنمية.
