كمورد لـ UNS S31703 ، غالبًا ما يسألني عن سلوك الشيخوخة في هذا السبائك الفولاذية غير القابل للصدأ. يعد فهم سلوك الشيخوخة أمرًا ضروريًا لتطبيقه الصحيح ، حيث يمكن أن يؤثر بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية والتآكل للمواد.
UNS S31703 هو موليبدينوم - يحمل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الذي ينتمي إلى سلسلة 300. تشتهر بمقاومة التآكل الممتازة ، وخاصة في البيئات التي تحتوي على أيونات الكلوريد ، والخصائص الميكانيكية الجيدة في كل من الغرفة ودرجات الحرارة المرتفعة. يشير سلوك الشيخوخة لـ UNS S31703 بشكل أساسي إلى التغييرات في بنيتها المجهرية وخصائصها عندما تتعرض لظروف درجة حرارة ووقت محددة.
التغيرات المجهرية أثناء الشيخوخة
عندما تتراوح أعمارهم بين S31703 ، يمكن أن تحدث العديد من التغييرات المجهرية. واحدة من أهم التغييرات هو هطول الأمطار للمراحل الثانوية. في حالة هذه السبائك ، تعد مرحلة Sigma ((\ sigma)) ظاهرة شائعة أثناء الشيخوخة في درجات الحرارة المتوسطة ، عادة في حدود 600 - 900 درجة مئوية. مرحلة Sigma هي مركب intermetallic الذي يحتوي على تركيز عالي من الكروم والموليبدينوم. هطول الأمطار هو نتيجة لنشر مصطلح عناصر صناعة السبائك داخل المصفوفة الأوستنيتية.
يمكن أن يكون لتشكيل مرحلة Sigma آثار إيجابية وسلبية على خصائص UNS S31703. من ناحية ، في بعض الحالات ، يمكن أن تحسن كمية صغيرة من مرحلة Sigma من قوة السبائك من خلال العمل كعامل تقوية. يمكن أن تعيق جزيئات طور Sigma المتفوقة - حركة الاضطرابات ، وهي الآلية الرئيسية لتشوه البلاستيك في المعادن. وهذا يؤدي إلى زيادة في قوة العائد وقوة الشد النهائية للمادة.
من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون هطول الطور المفرط في مرحلة السيجما ضارًا. مرحلة Sigma صعبة وهشة ، ويمكن أن يؤدي وجودها إلى انخفاض كبير في ليونة وصبقة السبائك. يمكن أن تبدأ الشقوق بسهولة وتنتشر على طول حدود جزيئات طور Sigma ، مما يزيد من حساسية المادة إلى كسر هش. علاوة على ذلك ، فإن هطول الأمطار في مرحلة سيجما يستنفد المصفوفة الأوستنية المحيطة بالكروم والموليبدينوم. نظرًا لأن الكروم والموليبدينوم هما العناصر الرئيسية المسؤولة عن مقاومة التآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن هذا الاستنزاف يمكن أن يؤدي إلى انخفاض في مقاومة تآكل السبائك ، وخاصة في البيئات التي تشكل فيها تآكل الحفر وتآكل الشد.
هطول الأمطار المحتمل الآخر أثناء الشيخوخة هو تكوين كربيد. في UNS S31703 ، يمكن أن تترسب كربيد الكروم (M_ {23} C_6)) عند حدود الحبوب عندما تتراوح أعمارها في درجات الحرارة في حدود 450 - 850 درجة مئوية. على غرار مرحلة Sigma ، يمكن أن يسبب هطول الأمطار كربيد انخفاض في مقاومة التآكل. يستنفد هطول الأمطار من كروم الكروم عند حدود الحبوب المناطق المجاورة من الكروم ، مما يخلق مناطق ذات محتوى أقل من الكروم. هذه المناطق أكثر عرضة للتآكل ، مما يؤدي إلى ظاهرة تُعرف باسم التآكل البيني.
تأثير الشيخوخة على الخصائص الميكانيكية
عملية الشيخوخة لها تأثير عميق على الخواص الميكانيكية لـ UNS S31703. كما ذكرنا سابقًا ، فإن هطول الأمطار للمراحل الثانوية مثل مرحلة Sigma و Carbides يمكن أن يغير القوة والليونة وصباقة السبائك.
تزداد قوة السبائك عمومًا مع الشيخوخة ، خاصةً عندما تتشكل كمية صغيرة من مراحل التعزيز. على سبيل المثال ، في المراحل الأولية للشيخوخة في درجات الحرارة المتوسطة ، قد تظهر قوة العائد وقوة الشد النهائية زيادة طفيفة بسبب تأثير تصلب الأمطار. ومع ذلك ، مع زيادة وقت الشيخوخة أو رفع درجة الحرارة بشكل أكبر ، تبدأ ليونة وصبقة السبائك في التدهور بسرعة.
يمكن قياس انخفاض الليونة عن طريق معلمات مثل استطالة وتقليل المنطقة. يشير الانخفاض في هذه القيم إلى أن المادة تصبح أقل قدرة على التشوه قبل الكسر. تتناقص صلابة السبائك ، والتي ترتبط بقدرتها على امتصاص الطاقة أثناء التشوه. غالبًا ما يتم تقييم هذا باستخدام اختبارات التأثير ، مثل اختبار Charpy V - Notch. تشير قيمة الطاقة الأقل تأثيرًا بعد الشيخوخة إلى أن السبائك أكثر هشاشة وأكثر عرضة للفشل فجأة تحت تحميل التأثير.
تأثير الشيخوخة على مقاومة التآكل
تعد مقاومة التآكل واحدة من أهم خصائص UNS S31703 ، ويمكن أن يكون للشيخوخة تأثير كبير عليها. يمكن أن يؤدي ترسيب المراحل الثانوية ، وخاصة مرحلة سيجما والكربيدات ، إلى انخفاض في مقاومة السبائك لمختلف أشكال التآكل.
فيما يتعلق بتآكل التآكل ، فإن استنزاف الكروم والموليبدينوم في المصفوفة الأوستنية بسبب هطول الأمطار في مرحلة سيجما والكربود يجعل المادة أكثر عرضة لبدء الحفر. يمكن لأيونات الكلوريد في البيئة مهاجمة المناطق ذات المحتوى المنخفض للكروم والموليبدينوم ، مما يؤدي إلى تكوين ثقوب صغيرة أو حفر على سطح السبائك. بمجرد تكوين الحفر ، يمكن أن تنتشر أكثر ، مما يسبب المزيد من الأضرار الشديدة للمادة.
يتأثر تآكل الشقوق أيضًا بالشيخوخة. في الشقوق ، مثل تلك التي تشكلت بين سطحين معدنيين في التلامس أو تحت الحشيات ، تكون الظروف أكثر ملاءمة لتطوير التآكل. يمكن أن يؤدي استنفاد عناصر صناعة السبائك بسبب هطول الأمطار في المرحلة الثانوية إلى تسريع عملية تآكل الشق. تصبح سبيكة أقل قدرة على التصرف في هذه المناطق ، ويمكن أن يزداد معدل التآكل بشكل كبير.
يرتبط التآكل بين الخلايا ، كما ذكرنا سابقًا ، ارتباطًا وثيقًا بهطول كروم كروم كروم في حدود الحبوب. عندما تتعرض السبائك إلى نطاق درجة الحرارة حيث يحدث هطول الأمطار كربيد ، فإن استنفاد الكروم في حدود الحبوب يجعل هذه المناطق أكثر انعكسية مقارنة بكميات المادة. هذا يخلق خلية جلفانية ، ويتم تآكل حدود الحبوب بشكل تفضيلي ، مما يؤدي إلى فصل الحبوب وفقدان النزاهة الهيكلية.
مقارنة مع سبائك الصلب غير القابل للصدأ الأخرى
لفهم سلوك الشيخوخة بشكل أفضل لـ UNS S31703 ، من المفيد مقارنته بالسبائك الفولاذية غير القابل للصدأ الأخرى. على سبيل المثال،الفولاذ المقاوم للصدأ 347 / UNS S34700 / 1.4550هو الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي آخر. في حين أن كل من UNS S31703 و UNS S34700 لديهما مقاومة جيدة للتآكل ، إلا أن سلوكياتهم الشيخوخة مختلفة. يحتوي UNS S34700 على niobium ، والذي يمكن أن يشكل كربيد niobium بدلاً من كروم كروم كروم أثناء الشيخوخة. هذا يقلل من خطر التآكل بين الخلايا مقارنة مع UNS S31703.
الفولاذ المقاوم للصدأ 316LN / UNS S31653 / 1.4406 ، 1.4429هو أيضا الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيسي شهيرة. يحتوي على محتوى Molybdenum أقل مقارنة بـ UNS S31703. يعني محتوى الموليبدينوم السفلي أن هطول الأمطار في مرحلة سيجما في 316LN قد يكون أقل حدة أثناء الشيخوخة. ومع ذلك ، فإن مقاومة التآكل الشاملة ، وخاصة في البيئات التي تحتوي على كلوريد ، أقل عمومًا من مقاومة S31703 UNS.
الفولاذ المقاوم للصدأ 17 - 4PH / الولايات المتحدة S17400 / 1،4542هو هطول الأمطار - تصلب الفولاذ المقاوم للصدأ. يركز سلوكه الشيخوخة بشكل أساسي على هطول الأمطار من المراحل النحاسية - الغنية بالتعزيز. في المقابل ، فإن شيخوخة UNS S31703 ترتبط أكثر بهطول الأمطار للمركبات والكربيد ، التي لها تأثيرات مختلفة على خصائص السبائك.
السيطرة على سلوك الشيخوخة
لضمان الأداء الأمثل لـ UNS S31703 ، من الضروري التحكم في سلوك الشيخوخة. طريقة واحدة هي تحديد معلمات المعالجة الحرارية بعناية. على سبيل المثال ، يمكن أن يمنع التبريد السريع بعد الحلول أو يمنع هطول الأمطار للمراحل الثانوية أثناء الاستخدام اللاحق. حل الصلب هو عملية معالجة الحرارة حيث يتم تسخين السبائك إلى درجة حرارة عالية (عادة ما تكون أعلى من 1050 درجة مئوية) لإذابة جميع المراحل الثانوية ثم إخمادها بسرعة للاحتفاظ ببنية أوستنيكية واحدة.
نهج آخر هو ضبط تكوين السبائك. من خلال التحكم بعناية في محتوى عناصر صناعة السبائك مثل الكروم والموليبدينوم والكربون ، يمكن تقليل ميل هطول الأمطار في الطور الثانوي. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي تقليل محتوى الكربون إلى تقليل تكوين كروم الكروم ، مع تحسين محتوى الموليبدينوم يمكن أن يوازن بين تأثير التقوية وخطر هطول الطور السيجما.
خاتمة
في الختام ، فإن سلوك الشيخوخة في UNS S31703 هو ظاهرة معقدة تتضمن تغييرات مجهرية ، مثل هطول الأمطار للمراحل الثانوية مثل مرحلة سيجما والكربيدات. يمكن أن يكون لهذه التغييرات تأثيرات كبيرة على الخصائص الميكانيكية والتآكل - المقاومة للسبائك. في حين أن درجة من الشيخوخة قد تؤدي إلى تحسن في القوة ، فإن الشيخوخة المفرطة يمكن أن تسبب تدهورًا في ليونة ، صلابة ، ومقاومة التآكل.
كمورد لـ UNS S31703 ، نتفهم أهمية هذه الخصائص لعملائنا. نحن ملتزمون بتوفير منتجات UNS S31703 عالية الجودة مع سلوك الشيخوخة الخاضعة للرقابة. إذا كنت مهتمًا بمنتجات UNS S31703 الخاصة بنا أو لديك أي أسئلة حول تطبيقها وخصائصها ، فلا تتردد في الاتصال بنا للمشتريات ومزيد من المناقشة.
مراجع
- كتيب ASM ، المجلد 3: مخططات مرحلة السبائك.
- "مقاومة التآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ" بقلم ر. وينستون ريفي.
- "مبادئ المعادن الجسدية" بقلم روبرت و. كان وبيتر هاسن.
