كتالوج سبائك الفولاذ

انقر على أي منتج لعرض التفاصيل

ما هو الفولاذ السبائكي؟

الفولاذ السبائكي هو نوع من الفولاذ يُكتسب الخواص الميكانيكية المطلوبة بإضافة عنصر واحد أو أكثر (غير الكربون). بخلاف الفولاذ الكربوني العادي، الذي يتكون أساسًا من الحديد والكربون ويحتوي على كميات ضئيلة فقط من العناصر النزرة مثل المنغنيز والسيليكون والفوسفور، يُحسّن الفولاذ السبائكي خصائص أدائه بإضافة عناصر محددة ضمن نطاق مُتحكم فيه.

هذا المفهوم مرن بعض الشيء، إذ لطالما تميز عن الفولاذ الكربوني العادي بتجاوز محتواه من المنغنيز 2%، أو باحتوائه على عناصر محددة أخرى بتركيز يتراوح بين 0.1% و0.5% على الأقل. ومع ذلك، مع تحسين نقاء الفولاذ، حتى الإضافات التي تصل إلى 0.005% يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الخواص الميكانيكية، مما يؤدي إلى ظهور الفولاذ المصهور بالسبائك الدقيقة أو الفولاذ عالي القوة منخفض السبائك (HSLA).

عناصر السبائك وتأثيراتها

تشمل عناصر السبائك الرئيسية عادةً السيليكون (Si)، والمنغنيز (Mn)، والنيكل (Ni)، والكروم (Cr)، والموليبدينوم (Mo)، والتنغستن (W)، والفاناديوم (V)، والكوبالت (Co)، والبورون (B)، والنحاس (Cu)، والألومنيوم (Al)، والتيتانيوم (Ti)، والنيوبيوم (Nb). تُضاف هذه العناصر لتحسين بنية الفولاذ وخصائصه.

• المنجنيز (Mn)يزيد من قابلية التصلب. كما يُمكن استخدامه كمُثبِّت للأوستنيت.
• السيليكون (Si):يعمل كمزيل للأكسدة ويمكن أن يزيد من القوة والقدرة على التصلب.
• النيكل (ني):يُعزز المتانة وقابلية التصلب من خلال التبريد والتسخين. كما يُحسّن صلابته في درجات الحرارة المنخفضة، ويمكن استخدامه كمُثبِّت للأوستنيت.
• الكروم (Cr): ضروري لمقاومة التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ، وذلك بتكوين طبقة سلبية. كما يُساعد على زيادة قابلية التصلب وتكوين كربيدات صلبة.
• الموليبدينوم (Mo):يساعد على زيادة قابلية التصلب، ويُشكل كربيدات صلبة، ويُقلل من هشاشة التصلب. كما يُساهم في تحسين خصائص درجات الحرارة المرتفعة وقيم مقاومة الكسر الإجهادي.
• الفاناديوم (V):يقوي الفولاذ عن طريق تكوين رواسب من كربونات الفاناديوم وهو عنصر قوي للتصلب.
• التنجستن (W):يشكل كربيدات صلبة للغاية ويوفر مقاومة لتأثيرات التلطيف.
• الألومنيوم (Al)يُستخدم كمزيل للأكسدة، ويُمكنه تقييد نمو الحبيبات. في سبائك النترتة المحددة، يتحد مع غاز الأمونيا لتكوين مركبات صلبة مستقرة. كما يُمكنه تعزيز تكوين طبقة خاملة في بعض أنواع الفولاذ.
• البورون (ب):تستخدم لزيادة القدرة على التصلب.
• النحاس (النحاس):يمكن تحسين مقاومة التآكل الجوي.

تصنيف

• كمية عناصر السبائك:
  • الفولاذ منخفض السبائك: محتوى السبائك الكلي أقل عادةً من 5 wt%. بعض التعريفات تُوسّع هذا المحتوى إلى أقل من 8%. تُستخدم هذه السبائك عندما تتجاوز متطلبات القوة ما يمكن أن توفره الفولاذ الكربوني، مما يوفر صلابةً وقابليةً أفضل للتصلب.
  • الفولاذ متوسط السبائك:يتراوح إجمالي محتوى السبائك عادة بين 5-10 wt%.
  • الفولاذ عالي السبائك: إجمالي محتوى السبائك أعلى من ١٠٪ من وزن ١TP٣T. تشمل هذه الفئة الفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات، والفولاذ المقاوم للحرارة.

• تعبير:يتم تصنيفها حسب عناصر السبائك السائدة، مثل فولاذ النيكل، أو فولاذ الكروم، أو فولاذ الكروم-النيكل، أو فولاذ الكروم-النيكل-الموليبدينوم.
• البنية الدقيقة:يتم تصنيفها حسب البنية الدقيقة السائدة، مثل الفولاذ المارتنسيتي، أو الأوستينيتي، أو الباينيتي.
• طلب:يتم تصنيفها على أساس استخداماتها المحددة، مثل الفولاذ المقاوم للتآكل، والفولاذ المقاوم للحرارة، والفولاذ المغناطيسي، أو فولاذ الأدوات.

ملكيات

• قوة وصلابة محسنةيمكن لعناصر السبائك تحسين قوة وصلابة المواد، ولكن المعالجة الحرارية اللاحقة عادة ما تكون مطلوبة للاستفادة الكاملة من هذه الخصائص.
• تحسين القدرة على التصلبتُمكّن عناصر السبائك الفولاذ من التصلب من خلال مقاطع عرضية أكثر سمكًا واستخدام وسائط تبريد أقل قسوة (مثل الزيت أو الهواء بدلًا من الماء)، مما يقلل من خطر التشوه أو التشقق. كما تُبطئ عناصر السبائك معدل التحول من الأوستينيت إلى المارتنسيت.
• صلابة أفضل. يوفر العديد منها صلابة محسنة.
• مقاومة التليين عند التلطيفتعمل عناصر السبائك على تحسين مقاومة الفولاذ للتآكل عند تعرضه لدرجات حرارة التلطيف.
• تحسين خصائص درجات الحرارة العالية والمنخفضةيمكنه الحفاظ على القوة والأداء عبر نطاق أوسع من درجات الحرارة، من درجات الحرارة المنخفضة إلى درجات الحرارة المرتفعة.
• مقاومة محسنة للتآكل والأكسدةعناصر مثل الكروم ضرورية لمقاومة التآكل، حيث تُشكل طبقةً سلبية. عند وجود الألومنيوم والكروم والسيليكون كعناصر سبائك، يُمكنها تغيير تركيبة أكاسيد السطح لتصبح أكثر حماية.
• مقاومة التآكلتتمتع بعض أنواع الفولاذ السبائكي بمقاومة فائقة للتآكل، وخاصة تلك التي تحتوي على عناصر تشكل الكربيدات الصلبة.
• الصفات الخاصةيتم إنتاجها بـ "جودة" مختلفة لتطبيقات محددة، مثل جودة المحمل، وجودة الرأس البارد، وجودة الطائرات، وجودة أوعية الضغط، ولكل منها متطلبات صارمة فيما يتعلق بالتركيب، والمتانة الداخلية، وسلامة السطح.

قابلية اللحام

عادةً ما يكون لحام الفولاذ الكربوني العادي أصعب. إذا لم يُعامل بشكل صحيح، فإنه يكون عرضة للتصلب والهشاشة والتشقق. قد يتطلب تسخينًا مسبقًا قبل اللحام، ويُنصح باستخدام عملية لحام منخفضة الهيدروجين. عادةً ما يكون محتوى الكربون في الفولاذ السبائكي المستخدم في اللحام أقل من 0.25%، وغالبًا أقل من 0.15%.

التطبيقات

• السيارات والفضاء: تُستخدم في مكونات المحرك، ومعدات الهبوط، والمكونات الهيكلية، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، AISI تُستخدم الفولاذ 4140 و4340 بشكل شائع في المحاور والإطارات.
• المعدات الثقيلة والبناء: تستخدم في العوارض وخزانات التخزين ومنصات الحفر ومعدات النقل.
• خطوط الأنابيب: تستخدم لنقل النفط والغاز بشكل آمن.
• أجزاء الآلة: التروس، والمحاور، والأعمدة، والمحامل، والأجزاء ذات الضغط العالي.

التعليمات