في علم المعادن، الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن سبيكة فولاذية تحتوي على 10.5% على الأقل من الكروم مع أو بدون عناصر صناعة السبائك الأخرى وبحد أقصى 1.2% من الكربون من حيث الكتلة.الفولاذ المقاوم للصدأ، المعروف أيضًا باسم فولاذ إينوكس أو إينوكس من كلمة فرنسية غير قابلة للأكسدة (غير قابلة للأكسدة)، هيسبائك الصلبالمعروفة بمقاومتها للتآكل، والتي تزداد مع زيادة محتوى الكروم.يمكن أيضًا تعزيز مقاومة التآكل عن طريق إضافات النيكل والموليبدينوم.تعتمد مقاومة هذه السبائك المعدنية للتأثيرات الكيميائية للعوامل المسببة للتآكل على التخميل.لكي يحدث التخميل ويظل مستقرًا، يجب أن تحتوي سبيكة Fe-Cr على حد أدنى من محتوى الكروم يبلغ حوالي 10.5% بالوزن، وفوق ذلك يمكن أن يحدث الخمول وأقل من ذلك مستحيل.يمكن استخدام الكروم كعنصر تصلب ويستخدم بشكل متكرر مع عنصر تقوية مثل النيكل لإنتاج خواص ميكانيكية فائقة.

دوبلكس ستانلس ستيل

كما يشير اسمها، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عبارة عن مزيج من نوعين رئيسيين من السبائك.لديهم بنية مجهرية مختلطة من الأوستينيت والفريت، والهدف عادة هو إنتاج مزيج 50/50، على الرغم من أن النسبة في السبائك التجارية قد تكون 40/60.تتشابه مقاومتها للتآكل مع نظيراتها الأوستنيتي، لكن مقاومتها للتآكل الإجهادي (خاصة تكسير التآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد)، وقوة الشد، وقوة الخضوع (حوالي ضعف قوة الخضوع للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي) تتفوق بشكل عام على مقاومة التآكل الأوستنيتي. درجات.في الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، يتم الاحتفاظ بالكربون عند مستويات منخفضة جدًا (C<0.03%).يتراوح محتوى الكروم من 21.00 إلى 26.00%، ويتراوح محتوى النيكل من 3.50 إلى 8.00%، وقد تحتوي هذه السبائك على الموليبدينوم (حتى 4.50%).تقع المتانة والليونة بشكل عام بين تلك الموجودة في الدرجات الأوستنيتي والحديدي.عادةً ما يتم تقسيم درجات الطباعة المزدوجة إلى ثلاث مجموعات فرعية بناءً على مقاومتها للتآكل: الطباعة على الوجهين الهزيل، والطباعة على الوجهين القياسي، والطباعة على الوجهين الفائق.يتميز الفولاذ فائق الازدواج بالقوة والمقاومة لجميع أشكال التآكل مقارنة بالفولاذ الأوستنيتي القياسي.وتشمل الاستخدامات الشائعة التطبيقات البحرية، ومصانع البتروكيماويات، ومحطات تحلية المياه، والمبادلات الحرارية، وصناعة الورق.اليوم، تعد صناعة النفط والغاز أكبر مستخدم وقد دفعت للحصول على المزيد من الدرجات المقاومة للتآكل، مما أدى إلى تطوير الفولاذ فائق الازدواج.

تعتمد مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتأثيرات الكيميائية للعوامل المسببة للتآكل على التخميل.لكي يحدث التخميل ويظل مستقرًا، يجب أن تحتوي سبيكة Fe-Cr على حد أدنى من محتوى الكروم يبلغ حوالي 10.5% بالوزن، وفوق ذلك يمكن أن يحدث الخمول وأقل من ذلك مستحيل.يمكن استخدام الكروم كعنصر تصلب ويستخدم بشكل متكرر مع عنصر تقوية مثل النيكل لإنتاج خواص ميكانيكية فائقة.

دوبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ – SAF 2205 – 1.4462

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الشائع هو SAF 2205 (علامة تجارية مملوكة لشركة Sandvik للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 22Cr (الفيريتيك الأوستنيتي))، والذي يحتوي عادةً على 22% كروم و5% نيكل.إنه يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل وقوة عالية، 2205 هو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.تطبيقات SAF 2205 موجودة في الصناعات التالية:

• النقل والتخزين والمعالجة الكيميائية
• معدات التجهيز
• ارتفاع الكلوريد والبيئات البحرية
• التنقيب عن النفط والغاز
• ماكينات الورق

خصائص دوبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ

خواص المواد هي خواص مكثفة، مما يعني أنها مستقلة عن كمية الكتلة وقد تختلف من مكان إلى آخر داخل النظام في أي لحظة.يتضمن علم المواد دراسة بنية المواد وربطها بخصائصها (الميكانيكية والكهربائية وغيرها).بمجرد أن يعرف علماء المواد عن هذا الارتباط بين البنية والملكية، يمكنهم بعد ذلك الاستمرار في دراسة الأداء النسبي للمادة في تطبيق معين.المحددات الرئيسية لبنية المادة وبالتالي خصائصها هي العناصر الكيميائية المكونة لها وكيفية معالجتها إلى شكلها النهائي.

الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج

يتم اختيار المواد في كثير من الأحيان لتطبيقات مختلفة لأنها تحتوي على مجموعات مرغوبة من الخصائص الميكانيكية.بالنسبة للتطبيقات الهيكلية، تعد خصائص المواد أمرًا بالغ الأهمية ويجب على المهندسين أخذها بعين الاعتبار.

قوة الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين

في ميكانيكا المواد،قوة المادةهي قدرتها على تحمل الحمل المطبق دون فشل أو تشوه البلاستيك.تأخذ قوة المواد في الاعتبار العلاقة بين الأحمال الخارجية المطبقة على المادة والتشوه الناتج أو التغيير في أبعاد المادة.قوة المادة هي قدرتها على تحمل هذا الحمل المطبق دون فشل أو تشوه البلاستيك.

مقاومة الشد

قوة الشد القصوى للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج - SAF 2205 هي 620 ميجا باسكال.

المقاومة الشدهو الحد الأقصى على الهندسةمنحنى الإجهاد والانفعال.وهذا يتوافق مع الحد الأقصى من الضغط الذي يتحمله الهيكل المتوتر.غالبًا ما يتم اختصار قوة الشد القصوى إلى "قوة الشد" أو "القوة القصوى".إذا تم تطبيق هذا الضغط والحفاظ عليه، فسوف يؤدي ذلك إلى حدوث كسر.في كثير من الأحيان، تكون هذه القيمة أكبر بكثير من إجهاد الخضوع (ما يصل إلى 50 إلى 60 في المائة أكثر من ناتج بعض أنواع المعادن).عندما تصل المادة اللينة إلى قوتها القصوى، فإنها تواجه العنق حيث تقل مساحة المقطع العرضي محليًا.لا يحتوي منحنى الإجهاد والانفعال على إجهاد أعلى من القوة القصوى.على الرغم من أن التشوهات يمكن أن تستمر في الزيادة، إلا أن الضغط عادة ما ينخفض ​​بعد تحقيق القوة النهائية.إنها خاصية مكثفة.ولذلك، فإن قيمتها لا تعتمد على حجم عينة الاختبار.ومع ذلك، فإن ذلك يعتمد على عوامل أخرى، مثل إعداد العينة، ووجود أو عدم وجود عيوب السطح، ودرجة حرارة بيئة الاختبار والمواد.تختلف قوة الشد القصوى من 50 ميجا باسكال للألمنيوم إلى 3000 ميجا باسكال للفولاذ عالي القوة.

قوة العائد

قوة الخضوع للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج – SAF 2205 هي 440 ميجا باسكال.

المنطقه تخفيف سرعههي النقطة علىمنحنى الإجهاد والانفعالمما يدل على حد السلوك المرن وبداية السلوك اللدن.قوة الخضوع أو إجهاد الخضوع هي خاصية المادة التي يتم تعريفها على أنها الضغط الذي تبدأ عنده المادة في التشوه من الناحية اللدنة.في المقابل، نقطة الخضوع هي النقطة التي يبدأ فيها التشوه غير الخطي (المرن + البلاستيك).قبل نقطة الخضوع، سوف تتشوه المادة بشكل مرن وتعود إلى شكلها الأصلي عند إزالة الضغط المطبق.بمجرد تجاوز نقطة الخضوع، سيكون جزء من التشوه دائمًا وغير قابل للعكس.تُظهر بعض أنواع الفولاذ والمواد الأخرى سلوكًا يُطلق عليه ظاهرة نقطة الخضوع.تتراوح قوة الإنتاجية من 35 ميجا باسكال للألمنيوم منخفض القوة إلى أكثر من 1400 ميجا باسكال للفولاذ عالي القوة.

معامل يونغ للمرونة

معامل يونغ لمرونة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج – SAF 2205 هو 200 جيجا باسكال.

معامل يونغ للمرونةهو المعامل المرن لإجهاد الشد والضغط في نظام المرونة الخطية للتشوه أحادي المحور وعادة ما يتم تقييمه عن طريق اختبارات الشد.حتى الحد من الإجهاد، سيتمكن الجسم من استعادة أبعاده عند إزالة الحمل.تتسبب الضغوط المطبقة في تحرك الذرات الموجودة في البلورة من موضع توازنها، وكل ذلكالذراتيتم تهجيرهم بنفس المقدار ويحافظون على هندستهم النسبية.عند إزالة الضغوطات، تعود جميع الذرات إلى مواقعها الأصلية، ولا يحدث أي تشوه دائم.وفققانون هوك، يتناسب الإجهاد مع الانفعال (في المنطقة المرنة)، ويكون المنحدر هو معامل يونج.معامل يونج يساوي الإجهاد الطولي مقسومًا على الانفعال.

صلابة دوبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ

صلابة برينل للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج - SAF 2205 تبلغ حوالي 217 ميجا باسكال.

في علم المواد،صلابةهي القدرة على تحمل المسافة البادئة السطحية (تشوه البلاستيك الموضعي) والخدش.من المحتمل أن تكون الصلابة هي أكثر خصائص المواد سوءًا في التحديد لأنها قد تشير إلى مقاومة الخدش أو التآكل أو المسافة البادئة أو حتى مقاومة التشكيل أو التشوه البلاستيكي الموضعي.تعتبر الصلابة مهمة من الناحية الهندسية لأن مقاومة التآكل عن طريق الاحتكاك أو التآكل بواسطة البخار والزيت والماء تزداد عمومًا مع الصلابة.

اختبار صلابة برينلهو أحد اختبارات صلابة المسافة البادئة التي تم تطويرها لاختبار الصلابة.في اختبارات برينل، يتم دفع مسافة بادئة كروية صلبة تحت حمل محدد إلى سطح المعدن المراد اختباره.يستخدم الاختبار النموذجي كرة فولاذية مقوية بقطر 10 مم (0.39 بوصة) كأداة إندينتر بقوة 3000 كجم (29.42 كيلو نيوتن؛ 6614 رطلاً).يتم الحفاظ على الحمل ثابتًا لفترة زمنية محددة (بين 10 و30 ثانية).بالنسبة للمواد الأكثر ليونة، يتم استخدام قوة أصغر؛بالنسبة للمواد الأكثر صلابة، يتم استبدال كرة كربيد التنغستن بالكرة الفولاذية.

يوفر الاختبار نتائج رقمية لقياس صلابة المادة، والتي يتم التعبير عنها برقم صلابة برينل - HB.يتم تحديد رقم صلابة برينل من خلال معايير الاختبار الأكثر استخدامًا (ASTM E10-14[2] وISO 6506-1:2005) كـ HBW (H من الصلابة، B من Brinell، وW من مادة الاندينتر، التنغستن (ولفرام) كربيد).في المعايير السابقة، تم استخدام HB أو HBS للإشارة إلى القياسات التي تم إجراؤها باستخدام المسافات البادئة الفولاذية.

رقم صلابة برينل (HB) هو الحمولة مقسومة على مساحة سطح المسافة البادئة.يتم قياس قطر الانطباع باستخدام مجهر بمقياس متراكب.يتم حساب رقم صلابة برينل من المعادلة:

هناك طرق اختبار مختلفة شائعة الاستخدام (على سبيل المثال، Brinell،نوب,فيكرز، وروكويل).هناك جداول متاحة تربط أرقام الصلابة من طرق الاختبار المختلفة حيث ينطبق الارتباط.في جميع المقاييس، يمثل رقم الصلابة العالية معدنًا صلبًا.

الخصائص الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج

تشير الخواص الحرارية للمواد إلى استجابة المواد للتغيرات في خصائصهادرجة حرارةوتطبيقحرارة.كمادة صلبة تمتصطاقةعلى شكل حرارة، فترتفع درجة حرارته، وتزداد أبعاده.لكن المواد المختلفة تتفاعل مع تطبيق الحرارة بشكل مختلف.

السعة الحرارية,التمدد الحراري، وتوصيل حراريغالبًا ما تكون حاسمة في الاستخدام العملي للمواد الصلبة.

نقطة انصهار الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين

تبلغ نقطة انصهار الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج – SAF 2205 حوالي 1450 درجة مئوية.

بشكل عام، الذوبان هو تغيير طور المادة من الطور الصلب إلى الطور السائل.النقطة الانصهارللمادة هي درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا التغير في الطور.تحدد نقطة الانصهار أيضًا الحالة التي يمكن أن تتواجد فيها المادة الصلبة والسائلة في حالة توازن.

الموصلية الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين

الموصلية الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج – SAF 2205 هي 19 وات/(م.ك).

يتم قياس خصائص انتقال الحرارة للمواد الصلبة بواسطة خاصية تسمىتوصيل حراري، k (أو )، مقاسة بـ W/mK وهو يقيس قدرة المادة على نقل الحرارة عبر المادة بواسطةالتوصيل.لاحظ أنقانون فورييهينطبق على جميع المواد، بغض النظر عن حالتها (صلبة أو سائلة أو غازية).لذلك، يتم تعريفه أيضًا للسوائل والغازات.

التوصيل حراريتختلف معظم السوائل والمواد الصلبة باختلاف درجة الحرارة، أما بالنسبة للأبخرة فهي تعتمد أيضًا على الضغط.على العموم:

معظم المواد متجانسة تقريبًا، لذلك يمكننا عادةً كتابة k = k (T).ترتبط تعريفات مماثلة بالموصلية الحرارية في الاتجاهين y وz (ky، kz)، ولكن بالنسبة للمواد المتناحية، تكون الموصلية الحرارية مستقلة عن اتجاه النقل، kx = ky = kz = k.