كيفية المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ 316؟

لماذا تعتبر المعالجة الحرارية مهمة لـ 316

316 عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي (UNS S31600، EN 1.4401) لا يمكن تصليبه بالمعالجة الحرارية، لكن المعالجة الحرارية لا تزال تتحكم في أهم خصائصه الهندسية: مقاومة التآكل والضغط الداخلي وحالة السطح. الهدف من كل دورة حرارية هو الحفاظ على الكروم والموليبدينوم في محلول صلب وتجنب نطاق 450-850 درجة مئوية حيث تترسب كربيدات الكروم عند حدود الحبوب وتدمر مقاومة الفولاذ للتآكل. عند تطبيقها بشكل صحيح، تعمل المعالجات الموضحة أدناه على استعادة الطبقة السلبية، وتنعيم المواد المشغولة -الباردة، وتخفيف الضغوط المتبقية وإنتاج سطح نظيف وخالي من الأكسيد لأداء مهام صحية أو بصرية.

الصلب الحل

التلدين بالمحلول هو المعالجة الأولية لـ 316. يتم تسخين المادة إلى 1050-1150 درجة مئوية، ويتم الاحتفاظ بها لفترة كافية للذوبان الكامل للكربيدات ومكونات الطور سيجما - - تقريبًا من 1 إلى 5 دقائق لكل ملليمتر من سمك المقطع - ثم يتم تبريدها بسرعة، عادة عن طريق التبريد بالماء، بحيث يبقى الكربون في محلول مفرط التشبع. والنتيجة هي أقصى مقاومة للتآكل والحد الأدنى من الصلابة. يعد التلدين بالمحلول إلزاميًا بعد التشكيل الساخن ويستخدم أيضًا لاستعادة الخصائص بعد العمل البارد الثقيل أو لحام المقاطع المقيدة بشدة. يجب أن تكون التدفئة موحدة، ويجب أن يكون جو الفرن مؤكسدًا قليلاً أو محايدًا؛ يمكن أن يتسبب الغلاف الجوي المختزل في التقاط الكربون والحساسية عند التعرض لاحقًا.

تخفيف التوتر

عندما يجب تقليل الضغوط المتبقية من التشكيل أو التشغيل الآلي دون فقدان مقاومة التآكل، يتم تخفيف الضغط 316 عند 300-500 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعة يتبعها تبريد هواء بطيء. ويظل هذا النطاق أقل بكثير من عتبة التحسس، لذلك لا يحدث أي ترسيب بكربيد الكروم. يتم تطبيق تخفيف الإجهاد عند درجات الحرارة هذه بشكل شائع على المكونات الملحومة والأجزاء الآلية والأوعية التي ستتعرض لاحقًا للكلوريدات، حيث يمكن أن يؤدي إجهاد الشد العالي المتبقي إلى تعزيز التشقق الناتج عن تآكل الكلوريد. لا يؤدي إلى تليين المادة بنفس درجة التلدين بالمحلول الكامل.

التلدين الساطع

التلدين اللامع هو التلدين بالمحلول الذي يتم إجراؤه في جو وقائي، وعادةً ما يكون هيدروجينًا نقيًا أو خليط هيدروجين -أرجون، داخل فرن دثر أو فرن مستمر. نظرًا لعدم وصول الأكسجين إلى السطح، لا تتشكل أي قشور أكسيدية، ويظهر الأنبوب أو الشريط أو السلك بلمسة نهائية لامعة وناعمة لا تحتاج إلى تخليل. معدلات درجة الحرارة والتبريد هي نفسها بالنسبة للتليين بالمحلول التقليدي؛ يجب الحفاظ على الجو الوقائي حتى تبرد المادة إلى ما دون حوالي 400 درجة مئوية. يُفضل استخدام مادة برايت -مُلدن 316 في المنتجات الغذائية والصيدلانية ومصانع الجعة والمنتجات المعمارية حيث تعد نظافة السطح والمظهر أمرًا بالغ الأهمية.

العلاج بالتبريد

تعمل المعالجة بالتبريد على تبريد درجة حرارة 316 إلى أقل من-درجات حرارة الصفر، وعادة ما تكون من 70 إلى -196 درجة مئوية، وتحتفظ بها هناك لمدة 1-4 ساعات قبل التسخين البطيء. في الدرجات الأوستنيتي، يؤدي هذا إلى تعزيز تحويل الأوستينيت غير المستقر إلى مارتنسيت، والذي يمكن أن يحسن استقرار الأبعاد للأجزاء المصنعة بدقة ويزيد من الصلابة ومقاومة التآكل في ظروف الخدمة حيث قد يتحول الفولاذ أثناء الاستخدام. إنها معالجة اختيارية خاصة بالتطبيق وليست خطوة إنتاج قياسية، ويجب أن يتبعها التحقق من أن مقاومة التآكل والمرونة المطلوبة لا تزال مستوفاة، لأن تكوين المارتنسيت يقلل من الليونة وأداء التآكل.

ملخص معلمة العملية

عملية	درجة حرارة	عقد الوقت	تبريد	غاية
الصلب الحل	1050-1150 C	1-5 دقيقة/مم	إخماد الماء أو تبريد الهواء السريع	حل الكربيدات، واستعادة مقاومة التآكل
تخفيف التوتر	300-500 C	1-2 h	الهواء البارد بطيء	تقليل الإجهاد المتبقي، لا يوجد توعية
الصلب مشرق	1050-1150 C	لكل قسم سمك	تبريد متحكم به في H2 أو Ar/H2	سطح لامع خالٍ من الأكسيد-.
العلاج بالتبريد	-70 إلى -196 درجة مئوية	1-4 ساعات نقع	تسخين بطيء-حتى درجة حرارة الغرفة	استقرار الأبعاد، تحول مارتنسيت

الاحتياطات الرئيسية

لا تضع أبدًا 316 في نطاق التحسس 450-850 درجة مئوية أثناء التسخين أو التبريد، ولا تستخدم تخفيف الضغط في هذا النطاق. بعد أي عملية ذات درجة حرارة عالية-، تأكد من خلال اختبار التحقق أو التوثيق أن المادة قد تم إخمادها خلال نطاق التحسس بسرعة. حماية السطح من التلوث بالكربون، وطحن الغبار وتلوث الحديد قبل التلدين، والمخلل أو التخميل بعد المعالجة إذا كان السطح مؤكسدًا أو ملوثًا. بالنسبة للأجزاء العاملة شديدة البرودة-، قم بتنفيذ محلول نهائي للتصلب بدلاً من تخفيف الضغط في درجات الحرارة المنخفضة عند الحاجة إلى أقصى مقاومة للتآكل.

الأسئلة المتداولة

س: هل يمكن تصلب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بالمعالجة الحرارية؟

ج: لا. 316 هو أوستنيتي ولا يمكن تصليبه بالتبريد والتلطيف؛ يتم زيادة القوة فقط عن طريق العمل البارد.

س: ما هي درجة الحرارة المستخدمة للتصلب 316؟

ج: يتم إجراء عملية التلدين بالمحلول عند درجة حرارة 1050-1150 درجة مئوية، يليها التبريد السريع، والتبريد بالماء عادة.

س: لماذا يجب تبريد 316 بسرعة بعد التلدين؟

ج: يمنع التبريد السريع ترسيب كربيد الكروم عند حدود الحبوب في نطاق 450-850 درجة مئوية. التبريد البطيء خلال هذا النطاق من شأنه أن يؤدي إلى حساسية الفولاذ وتدمير مقاومته للتآكل.

س: هل يمكن تخفيف الضغط على 316 دون فقدان مقاومة التآكل؟

ج: نعم، عن طريق التسخين إلى 300-500 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعة. هذا النطاق أقل من عتبة التحسس، لذلك يتم الحفاظ على مقاومة التآكل.

س: ما هو الفرق بين التلدين الساطع والتليين العادي؟

ج: يتم إجراء التلدين اللامع في جو هيدروجيني وقائي-يحتوي على الأرجون، مما ينتج عنه سطح لامع خالٍ من الأكسيد، بينما يشكل التلدين العادي في الهواء قشورًا يجب إزالتها عن طريق التخليل.

س: هل العلاج بالتبريد ضروري لـ 316؟

ج: فقط في التطبيقات الخاصة التي تتطلب ثبات الأبعاد أو مقاومة التآكل المحسنة. يستخدم الإنتاج القياسي حل الصلب. تعتبر المعالجة المبردة خطوة إضافية اختيارية يتم التحقق منها وفقًا للليونة المطلوبة وأداء التآكل.

الأسئلة المتداولة

س1. لماذا تعتبر المعالجة الحرارية مهمة لـ 316 إذا لم يكن من الممكن تصلبها؟
316 (UNS S31600, EN 1.4401) لا يمكن تصلبها بالمعالجة الحرارية، ولكن يجب أن تحافظ كل دورة حرارية على الكروم والموليبدينوم في محلول صلب وتجنب نطاق 450-850 درجة مئوية حيث تترسب كربيدات الكروم وتدمر مقاومة التآكل؛ تعمل المعالجات المطبقة بشكل صحيح على استعادة الفيلم السلبي وتنعيم المواد المعالجة على البارد وتخفيف الضغط المتبقي.

س2. ما هي المدة التي يجب أن يتم فيها الاحتفاظ بـ 316 أثناء التلدين بالمحلول؟
ما يقرب من 1 إلى 5 دقائق لكل ملليمتر من سمك المقطع عند 1050-1150 درجة مئوية يكون كافيًا للذوبان الكامل للكربيدات ومكونات مرحلة سيجما، يليه التبريد السريع، وعادةً ما يتم إخماد الماء، بحيث يبقى الكربون في محلول مفرط التشبع.

س3. لماذا يجب التحكم في جو الفرن أثناء التلدين؟
يجب أن يكون الغلاف الجوي مؤكسدًا أو محايدًا قليلاً لأن الغلاف الجوي المختزل يمكن أن يسبب التقاط الكربون والحساسية عند التعرض لاحقًا؛ يجب أيضًا منع تلوث السطح بالكربون أو غبار الطحن أو الحديد قبل التلدين.

س 4. ماذا يفعل العلاج المبرد إلى 316؟
يؤدي التبريد إلى درجة -70 إلى -196 درجة مئوية والثبات لمدة 1-4 ساعات إلى تعزيز تحول الأوستينيت غير المستقر إلى مارتنسيت، مما يحسن استقرار الأبعاد للأجزاء المصنعة بدقة ويزيد الصلابة ومقاومة التآكل، ولكنه خاص بالتطبيق ويجب أن يتبعه التحقق من استمرار تلبية الليونة ومقاومة التآكل.

س5. متى يتم تطبيق تخفيف التوتر على 316؟
يتم تطبيق تخفيف الإجهاد عند 300-500 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعة متبوعًا بتبريد الهواء البطيء على المكونات الملحومة والأجزاء الآلية والأوعية التي ستتعرض لاحقًا للكلوريدات، حيث يمكن أن يؤدي ارتفاع إجهاد الشد المتبقي إلى تعزيز التشقق الناتج عن تآكل الكلوريد؛ يبقى هذا النطاق أقل بكثير من عتبة التحسس.