خصائص وتطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ 9Cr18

الفولاذ المقاوم للصدأ 9Cr18 هو فولاذ مارتنسيتي عالي الكربون والكروم. يتميز بصلابته العالية ومقاومته للتآكل والتآكل بعد المعالجة الحرارية المناسبة. إليك شرحًا لما تحتاج لمعرفته.

1. التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 9Cr18

التركيب النوعي للكروم 918 يمنحه خصائصه المميزة. ووفقًا لمعيار GB/T 1220-2007، فإن النطاقات النموذجية (بالنسبة المئوية للوزن) هي:

• الكربون (C): 0.90% – 1.00%
• الكروم (Cr): 17.00% – 19.00%
• السيليكون (Si): ≤0.80%
• المنغنيز (Mn): ≤0.80%
• الفوسفور (P): ≤0.040%
• الكبريت (S): ≤0.030%

قد تجد أيضًا هذا النوع يُشار إليه بـ 95Cr18 أو تجد مواصفات مماثلة وفقًا للمعايير الدولية، مثل ASTM A959 (كما هو الحال في 440B) أو JIS G4303 (كما هو الحال في SUS440B). مع وجود اختلافات طفيفة في النطاقات (مثل C: 0.75-0.95%، Cr: 16.00-18.00% لـ 440B)، إلا أن الخصائص الأساسية تبقى ثابتة.

نقطة رئيسية: يتطلب ارتفاع نسبة الكربون والكروم رقابة دقيقة أثناء الإنتاج لإدارة تكوّن الكربيد وضمان تجانس خصائصه. ويُعد هذا مجال تركيز رئيسي لشركة Aobo Steel.

2. الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ 9Cr18

2.1 البيانات المادية الرئيسية

• كثافة: حوالي 7.7 طن/م³
• معامل المرونة (E عند 20 درجة مئوية): 203.89 جيجا باسكال
• الموصلية الحرارية (λ عند 20 درجة مئوية): 29.3 واط/(م·ك)
• السعة الحرارية النوعية (cₚ عند 20 درجة مئوية): 459.8 جول/(كجم·كلفن)
• المقاومة الكهربائية (ρ عند 20 درجة مئوية): 0.60 × 10⁻⁶ Ω·m
• معامل التمدد الخطي (×10⁻⁶ /°م): يختلف باختلاف درجة الحرارة (على سبيل المثال، 10.5 من 20 إلى 100 درجة مئوية، 11.5 من 20 إلى 400 درجة مئوية)

2.2 الخواص الميكانيكية والصلابة

تعتمد الخصائص الميكانيكية، وخاصة الصلابة، بشكل كبير على المعالجة الحرارية المطبقة.

1. الصلابة (المُلَدَّنة): عادة ما تؤدي عملية التلدين الناعمة إلى صلابة ≤255 HBW.
2. الصلابة (مطفأة): يؤدي التبريد من 1030 إلى 1070 درجة مئوية (تحدد بعض المصادر 1050 إلى 1075 درجة مئوية) إلى صلابة ≥ 56 HRC، وقد تصل إلى 60.5 HRC، اعتمادًا على درجة الحرارة الدقيقة.
3. الصلابة (المخففة):
   
   • تؤدي عملية التقسية عند درجة حرارة تتراوح بين 200 إلى 300 درجة مئوية إلى صلابة تتراوح بين 56 إلى 60 HRC.
   • غالبًا ما يتم تفضيل التلطيف عند حوالي 160-200 درجة مئوية لتحقيق أفضل توازن بين الصلابة ومقاومة التآكل، مما يؤدي عادةً إلى صلابة تتراوح بين 55-59 HRC.
   • تؤدي درجات الحرارة العالية للتلطيف (500-600 درجة مئوية) إلى تقليل الصلابة إلى نطاق 40-53 HRC ولكنها تزيد من الصلابة.
4. العلاج البارد: يمكن أن يؤدي تطبيق المعالجة الباردة (على سبيل المثال، -75 درجة مئوية) بعد التبريد إلى زيادة الصلابة بمقدار 1-1.5 HRC أخرى.

3. المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ 9Cr18

يعتمد تحقيق الأداء المطلوب من 9Cr18 بشكل كبير على الصحيح المعالجة الحرارية.

• التلدين الناعم: سخّنه إلى ٨٠٠-٨٤٠ درجة مئوية، ثبّته، ثم برّده في الفرن إلى أقل من ٥٠٠ درجة مئوية، ثم برّده بالهواء. صلابة الهدف: ≤٢٥٥ HBW.
• الإطفاء: سخّنه إلى ١٠٣٠-١٠٧٠ درجة مئوية (أو ١٠٥٠-١٠٧٥ درجة مئوية)، ثمّ خفّض درجة الحرارة بالزيت. صلابة الهدف: ٥٦ HRC أو أكثر.
• التلطيف: يُقاس حسب التوازن المطلوب بين الصلابة والمتانة ومقاومة التآكل (انظر قيم الصلابة أعلاه). تتراوح درجات الحرارة الشائعة بين ١٦٠ و٣٠٠ درجة مئوية.
• درجات الحرارة الحرجة (تقريبية): Ac1: 830 درجة مئوية، Ac3: 810 درجة مئوية، Ms: 145 درجة مئوية.

4. مقاومة التآكل

باعتباره من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، يوفر 9Cr18 مقاومة جيدة للتآكل، وهي متفوقة على تلك الموجودة في الفولاذ من نوع Cr17.

• مقاوم للجو والماء وبعض الأحماض والأملاح الخفيفة.
• يختلف الأداء في الوسائط الكيميائية المختلفة (مثل أحماض النيتريك والأسيتيك والفوسفوريك) اعتمادًا على التركيز ودرجة الحرارة.
• يظهر مقاومة جيدة لمياه البحر.
• للحصول على مقاومة مثالية للتآكل، يتطلب الهيكل ما لا يقل عن 11-12% من الكروم المذاب في المارتنسيت، والذي يمكن تحقيقه من خلال المعالجة الحرارية المناسبة.

5. عملية التشكيل

التشكيل الصحيح ضروري للجودة. لدينا خبرة واسعة في هذا المجال.

• درجة حرارة التشكيل الأولية: 1050-1100 درجة مئوية
• درجة حرارة التشكيل النهائية: >850 درجة مئوية
• تبريد: التبريد البطيء بعد التشكيل (مثل تبريد الفرن) ضروري لتجنب المشاكل. كما أن التحكم الدقيق في معدل التسخين مهم.

6. تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ 9Cr18

إن الجمع بين الصلابة العالية ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل يجعل 9Cr18 مناسبًا للتطبيقات الصعبة:

• أدوات القطع: تتطلب السكاكين والأدوات الجراحية والمقصات عالية الجودة حواف حادة ومقاومة للبقع.
• القوالب: قوالب حقن البلاستيك، وخاصة للراتنجات المسببة للتآكل أو الأجزاء البصرية التي تتطلب تلميعًا عاليًا ومتانة.
• المحامل: تحتاج محامل العناصر الدوارة إلى مقاومة للتآكل والتآكل.
• عناصر: الأعمدة وأجزاء المضخات والصمامات وأدوات التثبيت والينابيع التي تعمل في بيئات ذات تآكل خفيف أو تآكل عالي.

7. الاعتبارات

• توزيع الكربيد: كما ذُكر سابقًا، يُعدّ التحكم في تكوّن الكربيد أثناء صناعة الفولاذ والتشكيل أمرًا بالغ الأهمية لضمان ثبات الأداء. وتُدير شركة Aobo Steel هذا الأمر من خلال رقابة صارمة على العمليات.
• صناعة القوالب: تأكد من أن المعالجة الحرارية المناسبة تحقق الكروم المذاب اللازم لمقاومة التآكل في تطبيقات القوالب. إضافة الموليبدينوم (كما في 9Cr18Mo) يمكن أن يعزز مقاومة التآكل والتصلب الثانوي عند الحاجة لتطبيقات محددة عالية الكربون.
• تحسينات السطح: يمكن أن تعمل العلاجات مثل زراعة أيونات النيتروجين على تعزيز صلابة السطح ومقاومة التآكل حسب الحاجة.

ملخص

9Cr18 فولاذ مارتنسيتي مقاوم للصدأ موثوق، يتميز بصلابة عالية ومقاومة عالية للتآكل والتآكل. يعتمد أداؤه على التحكم الدقيق في تركيبه الكيميائي والمعالجة الحرارية المناسبة، وهما مجالان تُضفي فيهما خبرة Aobo Steel قيمة حقيقية. إنه خيار مثالي للأدوات والقوالب والمحامل ومختلف المكونات الصناعية.