الفولاذ المقاوم للصدأ 420 مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ 316

اليوم سوف نناقش 420 الفولاذ المقاوم للصدأ يُطلق على كلا النوعين من الفولاذ اسم الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن بينهما اختلافات جوهرية ويُستخدمان في تطبيقات مختلفة تمامًا. سنشرح الاختلافات بينهما من وجهات نظر مختلفة.

الفولاذ المقاوم للصدأ 420 مقابل 316:التصنيف والبنية الدقيقة

الفولاذ المقاوم للصدأ 420 هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي. يتميز الفولاذ المارتنسيتي ببنية بلورية رباعية الأضلاع (BCT) مركزية الجسم. وهو مغناطيسي حديدي في درجة حرارة الغرفة. وعلى عكس الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، يمكن تقوية الفولاذ المارتنسيتي بالمعالجة الحرارية، على غرار الفولاذ الكربوني غير المقاوم للصدأ والفولاذ منخفض السبائك.

الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هو فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي. يحافظ الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي على بنيته الأوستنيتية بالكامل في درجة حرارة الغرفة بفضل إضافة النيكل، وهو عنصر يعزز تكوين الأوستينيتعادةً ما تكون غير مغناطيسية في حالة التلدين. بخلاف الفولاذ المارتنسيتي، لا يُمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بالمعالجة الحرارية، بل يُمكن معالجته على البارد. يعود سبب مقاومته للتآكل إلى طبقة الأكسيد المتكونة على سطح المعدن.

الفولاذ المقاوم للصدأ 420 مقابل 316: تعبير مقارنة

العنصر	420 الفولاذ المقاوم للصدأ (%)	316 الفولاذ المقاوم للصدأ (%)
الكربون (C)	0.15 – 0.40	≤ 0.08
الكروم (Cr)	12.0 – 14.0	16.0 – 18.0
المنجنيز (Mn)	≤ 1.0	≤ 2.0
السيليكون (Si)	≤ 1.0	≤ 0.75
الفوسفور (P)	≤ 0.040	≤ 0.045
الكبريت (S)	≤ 0.030	≤ 0.030
النيكل (ني)	≤ 0.50	10.0 – 14.0
الموليبدينوم (Mo)	≤ 0.50	2.0 – 3.0

الفولاذ المقاوم للصدأ 420 مقابل 316: الخصائص الميكانيكية

1. صلابة. صُمم الفولاذ المقاوم للصدأ 420 خصيصًا لتحقيق صلابة عالية ومقاومة عالية للتآكل. ويمكنه تحقيق مستويات صلابة تتراوح بين 46 و52 HRC (Rockwell C). صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 316 في الحالة الملدنة أقل من صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 420 المُخمَّد، حيث تبلغ قيمتها القصوى حوالي 90 HRB.
2. قوةيتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 420 ببنية مارتنسيتية، مما يمنحه قوةً عاليةً وقوة خضوع عالية. في حالة التصليد، يمكن أن يتجاوز إجهاد الخضوع 0.2% للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي 1000 ميجا باسكال، وقد يصل إلى 1900 ميجا باسكال. أما الفولاذ المقاوم للصدأ 316 فهو فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي بقوة شد تتراوح بين 550 و620 ميجا باسكال (80 إلى 90 كيلو باسكال) في حالة التلدين. يتميز بفارق كبير بين قوة الخضوع وقوة الشد، ومعدل تصلب عالي.
3. الصلابة والليونةيتميز فولاذ 420 بمقاومة منخفضة للصدمات في درجة حرارة الغرفة. وهو عرضة للكسر عند درجات حرارة تتراوح بين 400 و600 درجة مئوية (752-1110 درجة فهرنهايت). يمكن أن يؤدي الصقل عند درجات حرارة 1100 درجة فهرنهايت (593 درجة مئوية) أو أعلى إلى تحسين متانته، ولكن على حساب صلابته. يتميز فولاذ 316 المقاوم للصدأ بمتانة ومرونة ممتازتين، ويحافظ على مرونته حتى في درجات الحرارة المنخفضة، وهي سمة شائعة الاستخدام في ظروف العمل منخفضة الحرارة.
4. مقاومة التآكللا يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بمقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 420، ولكنه يتمتع بخصائص مضادة للتآكل.

مقاومة التآكل

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 420 بمقاومة متوسطة للتآكل، وهي أقل من مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 316. يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ 420 مناسبًا للبيئات منخفضة التآكل، مثل الهواء والماء العذب وبعض المواد الكيميائية وأحماض الطعام. لا يُنصح باستخدامه في المكونات عالية الإجهاد في درجات حرارة منخفضة، فقد يتسبب في هشاشتها. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 361 بمقاومة جيدة للتآكل في حمض الكبريتيك المخفف أو عالي التركيز.¹.

قابلية اللحام

420 هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي، يحتوي على نسبة كربون أعلى من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى، مما يؤدي إلى ضعف قابليته للحام. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بقابلية لحام جيدة ومقاومة عالية للتآكل بين الحبيبات أثناء اللحام؛ إلا أن مقاومته للتآكل تنخفض بعد اللحام. تُضاهي مقاومة التآكل في لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 304 المطروق.

التطبيقات

• 420 الفولاذ المقاوم للصدأ: بفضل قوته وصلابته العالية ومقاومته للتآكل، فهو مناسب لتطبيقات مثل أدوات المائدة، وأدوات طب الأسنان والجراحة، والفوهات، وأجزاء الصمامات، والتروس، والأعمدة، والبكرات، والزنبركات، وشفرات السكاكين، والأدوات اليدوية، والقوالب البلاستيكية. ويُستخدم بكثرة في قوالب البلاستيك نظرًا لمزيجه من القوة والصلابة ومقاومة التآكل.
• الفولاذ المقاوم للصدأ 316: بفضل مقاومته الممتازة للتآكل، خاصةً في بيئات الكلوريد، ومتانته ومرونته العالية، يُستخدم على نطاق واسع. تشمل تطبيقاته الأجهزة الطبية وطب الأسنان (الوصلات الميكانيكية، والأقواس)، ومكونات الهواتف المحمولة (مفتاح الهزاز، وقفل البطارية)، والمنتجات الاستهلاكية (أغلفة الساعات، ومكونات الكاميرات، ومثبتات شفرات المنشار، وتروس فرشاة الأسنان الكهربائية)، والنظارات. كما يُستخدم في صناعة الأغذية، والتطبيقات المعمارية (التكسية الخارجية والداخلية)، ومعدات العمليات الكيميائية، ومعدات مصانع الورق. ويُعتبر مناسبًا لتطبيقات مياه البحر في درجات حرارة مرتفعة أو ملوحة عالية.

ملخص

يؤدي الفولاذ المقاوم للصدأ 420 أداءً جيدًا في التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية وقوة ومقاومة للتآكل، ولكنه يضحي بمقاومة التآكل وقابلية اللحام. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقاومة للتآكل الحفري والشقوق في بيئات الكلوريد، جنبًا إلى جنب مع اللدونة الجيدة وقابلية اللحام، ولكن صلابته وقوته أقل من تلك الموجودة في 420.

1. ديفيس، جونيور (المحرر). (1998). دليل المعادن - إصدار المكتب (الطبعة الثانية، ص 916). ASM الدولية. ↩︎