في حالته الأولية، الصلب،316 الفولاذ المقاوم للصدأغير-مغناطيسي؛ ومع ذلك، يمكن أن تصبح مغناطيسية ضعيفة بعد المعالجة الميكانيكية أو اللحام.
يتم تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ 316 من الناحية الفنية على أنه مادة غير-مغنطيسية نظرًا لبنيتها البلورية الأوستنيتي، إلا أنه يمكن أن يظهر خواص مغناطيسية من خلال "التحول المارتنسيتي المستحث بالإجهاد-" أثناء العمل البارد أو تكوين فريت دلتا- أثناء اللحام.
أساسيات المغناطيسية في المعادن
لكي نفهم لماذا يتصرف الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بهذه الطريقة، يجب علينا أولاً أن نفهم المغناطيسية في المعادن. تنشأ المغناطيسية من محاذاة دوران الإلكترون والحركات المدارية داخل الذرات. في المواد المغناطيسية الحديدية مثل الحديد أو الفولاذ الكربوني، تسمح المناطق المغناطيسية-التي تتحاذى فيها الدورانات-بجذب المادة بقوة إلى المغناطيس والاحتفاظ بالمغناطيسية.
في المقابل، تحتوي المواد البارامغناطيسية على إلكترونات غير متزاوجة تتماشى بشكل ضعيف مع المجال المغناطيسي الخارجي ولكنها لا تحتفظ بالمغناطيسية بمجرد إزالة المجال. المواد المغناطيسية، مثل النحاس، تصد المجالات المغناطيسية بشكل ضعيف. ينقسم الفولاذ المقاوم للصدأ إلى فئات مختلفة بناءً على عناصر السبائك والبنية المجهرية: تعتبر درجات الحديد والمارتنسيت مغناطيسية، في حين أن درجات الأوستنيتي، بما في ذلك 316، تكون بشكل عام غير - مغناطيسية أو ممغنطة.
الفولاذ المقاوم للصدأ 316، المعروف أيضًا باسم AISI 316 أو UNS S31600، هو درجة الأوستنيتي. تشتمل تركيبته على 16-18% كروم، و10-14% نيكل، و2-3% موليبدينوم، وكربون منخفض. يعمل المحتوى العالي من النيكل على تثبيت طور الأوستينيت، الذي يحتوي على بنية بلورية مكعبة الوجه (FCC). في شبكة لجنة الاتصالات الفيدرالية هذه، يمنع الترتيب الذري تكوين مجالات مغناطيسية كبيرة، مما يجعل المادة غير مغناطيسية في درجة حرارة الغرفة.
لماذا يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 316 غير مغناطيسي في شكله القياسي؟
في حالته الملدنة-حيث يتم تسخين الفولاذ إلى درجات حرارة عالية ثم يتم تبريده ببطء-، تكون البنية المجهرية لـ 316 أوستنيتيًا بالكامل. التلدين يخفف الضغوط الداخلية ويعزز مرحلة FCC المستقرة. عند هذه النقطة، لا يُظهر 316 أي سلوك مغناطيسي حديدي؛ فهو لن يلتصق بالمغناطيس، كما أن نفاذيته المغناطيسية منخفضة جدًا، عادةً حوالي 1.005-1.02، وهي قريبة من نفاذية الهواء.
تعتبر هذه الخاصية غير المغناطيسية-ميزة أساسية. في التطبيقات التي يجب فيها تجنب التداخل المغناطيسي، مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، أو العبوات الإلكترونية، أو معدات تجهيز الأغذية، يتفوق 316 على الفولاذ المغناطيسي. تعمل إضافة الموليبدينوم على تحسين مقاومة التآكل في بيئات الكلوريد، مما يجعلها مثالية للأجهزة البحرية أو الخزانات الكيميائية، دون المساس بطبيعتها غير المغناطيسية.
ينتج مصنعنا الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مع عمليات تلدين دقيقة لضمان أداء متسق غير مغناطيسي، مدعومًا باختبارات صارمة.
ومن الجدير بالذكر هنا البارامغناطيسية. حتى الفولاذ الأوستنيتي غير المغناطيسي-مثل 316 يعتبر ممغنطًا إلى حدٍ ما، مما يعني أنه يمكن أن ينجذب بشكل ضعيف إلى مغناطيس قوي جدًا، مثل المغناطيسات الأرضية- النادرة. ويرجع ذلك إلى المحاذاة العشوائية لسبينات الإلكترون التي تتجه مؤقتًا في المجال المغناطيسي. ومع ذلك، فإن هذا التأثير لا يكاد يذكر في الاستخدام اليومي ولا يجعل المادة "مغناطيسية" بالمعنى السليم.
لماذا قد يظل الفولاذ 316 مغناطيسيًا؟?
إذا كانت النظرية تقول أنها ليست-مغناطيسية، فلماذا نرى في كثير من الأحيان 316 مسمارًا أو أجزاء آلية تظهر سحبًا مغناطيسيًا؟ هناك ثلاثة أسباب صناعية رئيسية:
1. العمل البارد (سلالة-المارتنسيت المستحث)
هذا هو السبب الأكثر شيوعا. عندما يتعرض الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لضغوط ميكانيكية في درجة حرارة الغرفة-مثل الدرفلة على البارد، أو السحب العميق، أو سحب الأسلاك، أو الثني-، فإن الشبكة البلورية يتم تشويهها فعليًا.
إذا كان التشوه شديدًا بدرجة كافية، يتحول جزء من الأوستينيت إلى مارتنسيت. على عكس الأوستينيت، مارتنزيت مغناطيسي. لذلك، قد تكون ورقة 316-غير مغناطيسية في المنتصف، لكن الحواف التي تم قصها أو الزوايا التي تم ثنيها فيها قد تظهر استجابة مغناطيسية.
2. عملية اللحام (دلتا الفريت)
عندما نقوم بلحام الفولاذ المقاوم للصدأ 316، فإن معادن الحشو والمعادن الأساسية تذوب وتتصلب. لمنع "التشقق الساخن" أثناء التبريد، تم تصميم المواد الاستهلاكية للحام عمدًا لإنتاج كمية صغيرة من دلتا فيريت (عادةً 3-8٪) في حوض اللحام.
دلتا الفريت هي مرحلة مغناطيسية. وبالتالي، فإن لوحة 316 غير المغناطيسية تمامًا-ستعرض دائمًا "نقطة ساخنة" مغناطيسية عند خط اللحام. هذه ليست علامة على نوعية رديئة؛ إنها علامة على اللحام السليم من الناحية الهيكلية.
3. الصب مقابل المنتجات المطاوع
غالبًا ما يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب 316 (الذي يُشار إليه غالبًا باسم CF8M) على بنية مجهرية مختلفة قليلاً عن الفولاذ المطاوع 316 (الصفائح/القضبان). تحتوي المسبوكات في كثير من الأحيان على نسبة صغيرة من الفريت لتحسين قابلية الصب ومنع التشقق، مما يؤدي غالبًا إلى سحب مغناطيسي يمكن اكتشافه وهو غائب في الإصدارات المزورة أو المدرفلة من نفس السبيكة.
خاتمة
للتلخيص، على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هو بطبيعته غير-مغنطيسي، إلا أنه ليس "مقاومًا للمغناطيس-." المغناطيسية في 316 هي مؤشر على تاريخ معالجة المادة، وليس على نقائها الكيميائي. تشير الاستجابة المغناطيسية عادةً إلى أن المادة قد تم تقويتها من خلال العمل البارد أو تثبيتها من خلال تقنيات لحام محددة.
