ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ وكيف يتم تصنيعه؟

من المناجم إلى الشركة المصنعة، إليك نظرة عامة سريعة على كيفية تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ

نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل، وقوته العالية ومظهره الجذاب، يرى الفولاذ المقاوم للصدأ نطاقًا واسعًا من الاستخدامات في كل من الأسواق الصناعية والاستهلاكية.

ولكن كيف ينتقل الفولاذ المقاوم للصدأ من كومة من الخردة أو الخامات المكررة إلى شكله النهائي وتطبيقه؟

يبدأ معظم الفولاذ المقاوم للصدأ في الحياة بطريقة مماثلة قبل التوجه إلى المعالجة. تحدد هذه المعالجة - جنبًا إلى جنب مع التركيب الدقيق لسبائك الفولاذ - خصائصها العديدة. لذا، لكي نفهم كيفية إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب علينا أولاً أن نتعمق في تركيبته.

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ؟

الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبائك الحديد والكروم.

في حين أن الفولاذ المقاوم للصدأ يجب أن يحتوي على 10.5% من الكروم على الأقل، فإن المكونات والنسب الدقيقة ستختلف بناءً على الدرجة المطلوبة والاستخدام المقصود للفولاذ.

تشمل الإضافات الشائعة الأخرى ما يلي:

النيكل

كربون

المنغنيز

الموليبدينوم

نتروجين

الكبريت

نحاس

السيليكون

يتم قياس وتقييم التركيب الدقيق للسبائك بدقة خلال عملية صناعة السبائك للتأكد من أن الفولاذ يظهر الصفات المطلوبة.

تشمل الأسباب الشائعة لإضافة معادن وغازات أخرى إلى سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ ما يلي:

زيادة مقاومة التآكل

مقاومة درجات الحرارة العالية

مقاومة درجات الحرارة المنخفضة

تحسين القوة

تحسين قابلية اللحام

تحسين القابلية للتشكيل

السيطرة على المغناطيسية

إن ما يوجد في الفولاذ المقاوم للصدأ الخاص بك ليس هو العامل الوحيد في تحديد خصائصه الفريدة، ولكن...

ستؤدي طريقة صنعه إلى تغيير خصائص الفولاذ.

 

كيف يتم تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ

ستختلف العملية الدقيقة لدرجة الفولاذ المقاوم للصدأ في المراحل اللاحقة. تلعب كيفية تشكيل درجة الفولاذ وتصنيعها وتشطيبها دورًا مهمًا في تحديد شكلها وأدائها.

قبل أن تتمكن من إنشاء منتج فولاذي قابل للتسليم، يجب عليك أولاً إنشاء السبيكة المنصهرة.

ولهذا السبب، تشترك معظم درجات الفولاذ في خطوات البدء المشتركة.

الخطوة 1: ذوبان

يبدأ تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ بصهر الخردة المعدنية والمواد المضافة في فرن القوس الكهربائي (EAF). باستخدام أقطاب كهربائية عالية الطاقة، يقوم EAF بتسخين المعادن على مدار عدة ساعات لتكوين خليط سائل منصهر.

نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%، فإن العديد من طلبات الفولاذ المقاوم للصدأ تحتوي على ما يصل إلى 60% من الفولاذ المعاد تدويره. وهذا لا يساعد على التحكم في التكاليف فحسب، بل يساعد أيضًا في تقليل التأثير البيئي.

ستختلف درجات الحرارة الدقيقة بناءً على درجة الفولاذ الذي تم إنشاؤه.

الخطوة 2: إزالة محتوى الكربون

يساعد الكربون على زيادة صلابة وقوة الحديد. ومع ذلك، فإن الكثير من الكربون يمكن أن يخلق مشاكل، مثل ترسيب الكربيد أثناء اللحام.

قبل صب الفولاذ المقاوم للصدأ المصهور، من الضروري إجراء معايرة وتقليل محتوى الكربون إلى المستوى المناسب.

هناك طريقتان للتحكم في محتوى الكربون في المسابك.

الأول هو من خلال إزالة كربنة الأرجون والأكسجين (AOD). يؤدي حقن خليط غاز الأرجون في الفولاذ المنصهر إلى تقليل محتوى الكربون مع الحد الأدنى من فقدان العناصر الأساسية الأخرى.

الطريقة الأخرى المستخدمة هي إزالة الكربنة بالأكسجين الفراغي (VOD). في هذه الطريقة، يتم نقل الفولاذ المنصهر إلى غرفة أخرى حيث يتم حقن الأكسجين في الفولاذ أثناء تطبيق الحرارة. يقوم الفراغ بعد ذلك بإزالة الغازات المنفوخة من الغرفة، مما يؤدي إلى تقليل محتوى الكربون.

توفر كلتا الطريقتين تحكمًا دقيقًا في محتوى الكربون لضمان وجود خليط مناسب وخصائص دقيقة في المنتج النهائي للفولاذ المقاوم للصدأ.

الخطوة 3: الضبط

بعد تقليل الكربون، يحدث توازن نهائي وتجانس لدرجة الحرارة والكيمياء. وهذا يضمن أن المعدن يفي بمتطلبات الدرجة المقصودة وأن تركيبة الفولاذ تكون متسقة طوال الدفعة.

يتم اختبار العينات وتحليلها. ثم يتم إجراء التعديلات حتى يفي الخليط بالمعيار المطلوب.

الخطوة 4: التشكيل أو الصب

بعد إنشاء الفولاذ المنصهر، يجب على المسبك الآن إنشاء الشكل البدائي المستخدم لتبريد الفولاذ وتشغيله. يعتمد الشكل والأبعاد الدقيقة على المنتج النهائي.

الأشكال الشائعة تشمل:

تزهر

الفراغات

ألواح

قضبان

أنابيب

يتم بعد ذلك تمييز النماذج بمعرف لتتبع الدفعة خلال العمليات المختلفة التي يجب اتباعها.

ومن هنا ستختلف الخطوات وفقًا للدرجة المقصودة والمنتج النهائي أو الوظيفة. تصبح الألواح ألواحًا وشرائط وصفائح. تصبح الأزهار والقضبان قضبانًا وأسلاكًا.

اعتمادًا على الدرجة أو التنسيق المطلوب، قد يمر الفولاذ ببعض هذه الخطوات عدة مرات لإنشاء المظهر أو الخصائص المطلوبة.

الخطوات التالية هي الأكثر شيوعًا.

الدرفلة على الساخن

يتم تنفيذ هذه الخطوة عند درجات حرارة أعلى من درجة حرارة إعادة بلورة الفولاذ، وتساعد على ضبط الأبعاد الفيزيائية الخام للفولاذ. التحكم الدقيق في درجة الحرارة طوال العملية يحافظ على الفولاذ ناعمًا بدرجة كافية للعمل دون تغيير الهيكل.

تستخدم العملية تمريرات متكررة لضبط أبعاد الفولاذ ببطء. في معظم الحالات، سيتضمن ذلك الدحرجة عبر مطاحن متعددة بمرور الوقت لتحقيق السُمك المطلوب.

المتداول الباردة

غالبًا ما يتم استخدام الدرفلة على البارد عندما تكون الدقة مطلوبة، حيث تحدث تحت درجة حرارة إعادة بلورة الفولاذ. يتم استخدام بكرات مدعومة متعددة لتشكيل الفولاذ. تخلق هذه العملية لمسة نهائية أكثر جاذبية وموحدة.

ومع ذلك، فإنه يمكن أيضًا أن يشوه هيكل الفولاذ وغالبًا ما يتطلب معالجة حرارية لإعادة بلورة الفولاذ إلى بنيته المجهرية الأصلية.

التلدين

بعد الدرفلة، تخضع معظم الفولاذ لعملية التلدين. يتضمن ذلك دورات تسخين وتبريد يتم التحكم فيها. تساعد هذه الدورات على تليين الفولاذ وتخفيف الضغط الداخلي.

ستعتمد درجات الحرارة والأوقات المحددة على درجة الفولاذ، حيث تؤثر معدلات التسخين والتبريد على المنتج النهائي.

إزالة الترسبات أو التخليل

أثناء معالجة الفولاذ خلال الخطوات المختلفة، فإنه غالبًا ما يتراكم القشور على السطح.

هذا التراكم ليس ببساطة غير جذاب. يمكن أن يؤثر أيضًا على مقاومة البقع والمتانة وقابلية اللحام للفولاذ. تعد إزالة هذا المقياس أمرًا ضروريًا لإنشاء حاجز الأكسيد الذي يمنح الفولاذ المقاوم للصدأ خصائصه المميزة للتآكل والمقاومة للبقع.

تؤدي إزالة الترسبات الكلسية أو التخليل إلى إزالة هذا الترسبات إما باستخدام الحمامات الحمضية (المعروفة باسم التخليل الحمضي) أو من خلال التسخين والتبريد المتحكم في بيئة خالية من الأكسجين.

اعتمادًا على المنتج النهائي، قد يعود المعدن إلى الدرفلة أو البثق لمزيد من المعالجة. ويلي ذلك مراحل التلدين المتكررة حتى تحقيق الخصائص المطلوبة.

قطع

بمجرد أن يصبح الفولاذ جاهزًا، يتم قطع الدفعة لتناسب متطلبات الطلب.

الطرق الأكثر شيوعًا هي الطرق الميكانيكية، مثل القطع بسكاكين المقصلة أو السكاكين الدائرية أو الشفرات عالية السرعة أو التثقيب بالقوالب.

ومع ذلك، بالنسبة للأشكال المعقدة، يمكن أيضًا استخدام القطع باللهب أو القطع بنفث البلازما.

يعتمد الخيار الأفضل على درجة الفولاذ المطلوبة والشكل المطلوب للمنتج الذي تم تسليمه.

التشطيب

يتوفر الفولاذ المقاوم للصدأ في مجموعة متنوعة من التشطيبات بدءًا من اللون غير اللامع وحتى المرآة. يعد التشطيب أحد الخطوات الأخيرة في عملية التصنيع. تشمل التقنيات الشائعة النقش بالحمض أو الرمل، والسفع الرملي، وطحن الحزام، وتلميع الحزام، وتلميع الحزام.

في هذه المرحلة، يتم جمع الفولاذ في شكله النهائي وتجهيزه للشحن إلى العميل. تعد اللفات والملفات من الطرق الشائعة لتخزين وشحن كميات كبيرة من الفولاذ المقاوم للصدأ لاستخدامها في عمليات التصنيع الأخرى. ومع ذلك، فإن الشكل النهائي سيعتمد على نوع الفولاذ المطلوب وعوامل أخرى خاصة بالطلب.

افكار اخيرة

يعد فهم درجات وأنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة لاستخدامات وبيئات محددة جزءًا أساسيًا لضمان نتائج طويلة الأمد وتحسين التكاليف. سواء كنت تبحث عن شيء قوي ومقاوم للتآكل للبيئات البحرية أو شيء مذهل وسهل التنظيف للاستخدام في المطاعم، فهناك سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ المتاحة لتناسب احتياجاتك.