خصائص وتطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ 422

الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 422 (UNS S42200) هو فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي قابل للتصلب، مصمم لأداء موثوق به حيث تتطلب القوة والمتانة، خاصةً في درجات الحرارة المرتفعة. بالمقارنة مع النوع فولاذ 420يوفر هذا المنتج قدرات مُحسّنة لتحمل درجات الحرارة العالية، مما يجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات الصعبة. في Aobo Steel، ندرك الخصائص المهمة لمواد مثل النوع 422، مستفيدين من خبرتنا التي تزيد عن 20 عامًا في مجال التشكيل.

1. التركيب الكيميائي

العنصر	الكربون (C)	المنجنيز (Mn)	الفوسفور (P)	الكبريت (S)	السيليكون (Si)	الكروم (Cr)	النيكل (ني)	الموليبدينوم (Mo)	الفاناديوم (V)
الحد الأدنى						11		0.75	0.2
الحد الأقصى	0.2	1	0.025	0.025	1	12.5	0.5	1.25	0.3

2. الخصائص الرئيسية والأداء

يتميز الفولاذ من النوع 422 بمزيج من الخصائص الفيزيائية والميكانيكية، مما يجعله مناسبًا للبيئات الصعبة. تجدر الإشارة إلى أن الخصائص الميكانيكية تعتمد بشكل كبير على المعالجة الحرارية المحددة المُطبقة.

2.1 الخصائص الفيزيائية (الحالة الملدنة النموذجية)

• كثافة:28 رطل/بوصة مكعبة (7.75 جم/سم مكعب)
• معامل المرونة: 8 × 10⁶ رطل لكل بوصة مربعة (205 جيجاباسكال)
• الموصلية الحرارية: تزداد بشكل معتدل مع درجة الحرارة (على سبيل المثال، حوالي 13.8 وحدة حرارية بريطانية/ساعة·قدم·درجة فهرنهايت عند 212 درجة فهرنهايت / 23.9 واط/متر·كلفن عند 100 درجة مئوية).
• الحرارة النوعية: متسق نسبيًا ضمن نطاقات التشغيل النموذجية (حوالي 0.11 وحدة حرارية بريطانية/رطل·درجة فهرنهايت / 0.46 كيلوجول/كجم·كلفن).

2.2 الخصائص الميكانيكية (تعتمد على الحالة)

يمكن تعديل قوة وصلابة ومرونة النوع 422 من خلال المعالجة الحرارية. ومن الأمثلة الشائعة:

• حالة التلدين: يوفر عمومًا قوة شد تتراوح بين 88 و140 كيلو باسكال (607-965 ميجا باسكال) مع ليونة جيدة (استطالة غالبًا 13% أو أعلى). صلابته عادةً أقل من 22 HRC (حوالي B98 أو 248 HB).
• الحالة الصلبة والمقسّاة: يمكن تحقيق قوة وصلابة أعلى بكثير (مثلًا، قوة شد تبلغ حوالي 180 كيلو باسكال / 1241 ميجا باسكال، قوة خضوع تبلغ حوالي 140 كيلو باسكال / 965 ميجا باسكال) وصلابة (مثلًا، HRC 38 تقريبًا) بعد التصلب والمعالجة الحرارية المناسبة (مثلًا، المعالجة الحرارية عند حوالي 1000 درجة فهرنهايت/593 درجة مئوية). الاستطالة أقل في هذه الحالة (مثلًا، ~5%). يمكن تحقيق مستويات قوة أعلى من خلال معالجات حرارية محددة.

3. المعالجة الحرارية

يتم تطوير الخصائص النهائية للفولاذ من النوع 422 من خلال المعالجة الحرارية المتحكم فيها:

• التشكيل: يبدأ عادةً بين ١٩٠٠ و٢١٠٠ درجة فهرنهايت (١٠٤٠-١١٥٠ درجة مئوية). تقنية التشكيل المناسبة ضرورية، مستفيدةً من خبرة شركة Aobo Steel.
• التلدين: تُجرى العملية عند درجة حرارة تتراوح بين ٧٣٥ و٧٩٠ درجة مئوية (١٣٥٠-١٤٥٠ درجة فهرنهايت)، يليها تبريد بالهواء. تُليّن هذه العملية الفولاذ تمهيدًا للتشغيل الآلي أو التشكيل.
• التصلب: تتضمن عملية التسخين إلى نطاق الأوستنيت، عادة ما يكون 1900-1950 درجة فهرنهايت (حوالي 1038 درجة مئوية)، يليه التبريد بالهواء أو الزيت لتحقيق صلابة عالية من خلال تكوين المارتنسيت.
• التلطيف: يتم إجراؤها بعد التصلب في درجات حرارة مختلفة (اعتمادًا على الخصائص النهائية المرغوبة) لتقليل الهشاشة وتحقيق التوازن المستهدف بين الصلابة والقوة والصلابة.

4. التطبيقات

إن الجمع بين قوة درجات الحرارة العالية والصلابة ومقاومة التآكل المعقولة يجعل النوع 422 مناسبًا للمكونات الصعبة، بما في ذلك:

• شفرات التوربينات البخارية والغازية
• البراغي والمثبتات ذات درجات الحرارة العالية
• الصمامات ومكونات تقليم الصمامات
• وتعمل الأجزاء الأخرى المعرضة لضغط شديد في درجات حرارة مرتفعة تصل إلى حوالي 1200 درجة فهرنهايت (650 درجة مئوية).

5. اعتبارات قابلية اللحام

يتطلب لحام النوع 422 إجراءات دقيقة، على غرار أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي القابل للتصلب الأخرى، مثل النوع 410. ويُعتبر هذا النوع صعبًا بشكل عام. عادةً ما يكون التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) ضروريين لتحقيق خصائص ميكانيكية مناسبة في مناطق اللحام والمناطق المتأثرة بالحرارة (HAZ)، وتقليل خطر التشقق.

6. 442 مكافئ لـ

• الأمم المتحدة: S42200
• ASTM: A565 (المواصفة القياسية لقضبان الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي للخدمة في درجات الحرارة العالية)