ما هو 420 الفولاذ المقاوم للصدأ وخصائصه؟
420 الفولاذ المقاوم للصدأ هو نوع من الفولاذ المارتنسيتي الذي يحتوي على ما يصل إلى 13% من الكروم ، مما يجعله شديد المقاومة للتآكل. كما أنه يحتوي على كميات صغيرة من الكربون والمنغنيز والسيليكون والفوسفور. يستخدم بشكل شائع في التطبيقات التي تتطلب مزيجًا من الخصائص الميكانيكية الجيدة ومقاومة التآكل.
الخواص الميكانيكية ل 420 الفولاذ المقاوم للصدأ
420 الفولاذ المقاوم للصدأ له خصائص ميكانيكية ممتازة ، مما يجعله مثاليًا لمختلف التطبيقات. تتمتع بقوة شد عالية تبلغ حوالي 650 ميجا باسكال (93000 رطل / بوصة مربعة) ، مما يعني أنها تستطيع التعامل مع كميات كبيرة من الإجهاد. كما أن لديها صلابة تأثير معتدلة ومرونة جيدة.
صلابة 420 الفولاذ المقاوم للصدأ
صلابة 420 الفولاذ المقاوم للصدأ عالية نسبيًا بسبب محتواها العالي من الكربون. تبلغ صلابة روكويل 50 HRC تقريبًا ، مما يشير إلى أنها معقدة جدًا ولكنها ليست هشة للغاية. هذه الصلابة تجعلها مادة مثالية لأدوات القطع والسكاكين والتطبيقات الأخرى التي تتطلب حوافًا حادة ومقاومة جيدة للتآكل.
مقاومة التآكل لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ
420 الفولاذ المقاوم للصدأ شديد المقاومة للتآكل بسبب وجود الكروم. يمكنه تحمل العديد من المواد الكيميائية ، بما في ذلك الأحماض الخفيفة والزيوت والقلويات. ومع ذلك ، فهي ليست مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وقد تظهر بعض الصدأ والتلطيخ بمرور الوقت.
الخصائص الفيزيائية لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ
تبلغ كثافة الفولاذ المقاوم للصدأ 420 تقريبًا 7،750 كجم / م 3 (0.28 رطل / بوصة 3). تبلغ درجة انصهارها حوالي 1450 درجة مئوية (2642 درجة فهرنهايت) ، وهي درجة عالية نسبيًا بالنسبة للمعادن. الموصلية الحرارية لها منخفضة ، والموصلية الكهربائية معتدلة. كما أنه مغناطيسي ، مما يجعله مفيدًا للتطبيقات المغناطيسية.
تطبيقات 420 الفولاذ المقاوم للصدأ
يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 420 بشكل شائع في التطبيقات التي تتطلب مزيجًا من الخصائص الميكانيكية الجيدة ومقاومة التآكل. تتضمن بعض التطبيقات النموذجية الأدوات الجراحية وأدوات المائدة والسكاكين الصناعية. كما أنها تصنع مكونات الصمامات وأعمدة المضخات والمحامل. صلابته تجعله مثاليًا لأدوات القطع والختم والتشكيل.
اقتراحات للقراءة: قضيب التنغستن النقي: كل ما تحتاج إلى معرفته
في أي تطبيقات يستخدم 420 الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع؟
بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ ، يحتوي 420 على محتوى منخفض من الكربون ، مما يسهل التشكيل واللحام ويقلل من صلابته ومرونته. كما أنه أقل مقاومة للتآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ مثل 316 أو 304 ، لكن صلابته وقوته تناسبه تمامًا لتطبيقات صناعية محددة.
صنع السكين:
أحد التطبيقات الأساسية للفولاذ المقاوم للصدأ 420 هو في صناعة السكاكين ، حيث يتم استخدامه بشكل شائع للشفرات والمكونات الأخرى نظرًا لصلابته العالية ومقاومته الجيدة للتآكل وسهولة الشحذ. كما أنها أقل تكلفة من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى المستخدمة عادة في صناعة السكاكين ، مما يجعلها خيارًا أكثر اقتصادا. ومع ذلك ، فهي ليست مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى ، مما يتطلب مزيدًا من الصيانة والعناية لمنع الصدأ أو التدهور.
تشغيل المعادن:
في صناعة المعادن ، يتم استخدام 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ في تطبيقات مثل الأدوات والقوالب والقوالب نظرًا لصلابتها العالية ومقاومتها للتآكل. كما أنها تستخدم في مكونات المضخات والصمامات ، حيث تجعلها مقاومة التآكل فعالة في البيئات القاسية مثل تلك التي تحتوي على نسبة عالية من الملح أو التركيزات الكيميائية. ومع ذلك ، نظرًا لانخفاض صلابتها ومرونتها ، فهي ليست مناسبة تمامًا لأنواع أخرى من تطبيقات تشغيل المعادن ، مثل التشكيل أو الثني.
مكونات الآلة:
تستفيد مكونات الماكينة ، خاصة تلك المستخدمة في عمليات القطع أو التطبيقات عالية الضغط ، من الصلابة ومقاومة التآكل لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ. غالبًا ما يتم تصنيع الكمثرى والمحامل والأعمدة من 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ. هذا النوع من الفولاذ مناسب أيضًا للتطبيقات التي تتطلب مزيجًا من مقاومة التآكل والقوة. ومع ذلك ، نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ 420 أقل طلبًا من سبائك الصلب الأخرى ، فقد تكون المكونات المصنوعة من هذه المادة أكثر عرضة للتشقق أو الفشل في ظل ظروف الضغط العالي.
الأدوات الجراحية:
نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل وسهولة التعقيم ، يعد 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ مادة شائعة للأدوات الجراحية مثل المباضع والملقط والمقص. يجب تصنيع الأدوات الجراحية وفقًا لمعايير محددة تفرضها الهيئات التنظيمية لضمان العقم والسلامة. لذلك ، يجب على الشركات المصنعة اتباع لوائح مثل متطلبات ISO 13485 و ASTM F899 و FDA.
صمامات إبرية:
في تطبيقات صمام الإبرة ، يتم استخدام 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة التآكل والتآكل ، حتى في درجات الحرارة المرتفعة. تتحكم صمامات الإبرة في معدل تدفق السوائل في مختلف الصناعات مثل النفط والغاز والصناعات الكيماوية والفضائية. إنها تتطلب تحكمًا دقيقًا ، كما أن الصلابة ومقاومة التآكل لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ تجعلها خيارًا مثاليًا لصمامات الإبرة.
ما هي مواصفات 420 الفولاذ المقاوم للصدأ وقابلية اللحام؟
مواصفات ASTM لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
420SS عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مارتينسيتي يتكون أساسًا من الكروم (12-14%) ومحتوى منخفض من النيكل (أقل من 1%). حددت الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) 420SS كدرجتين ASTM A276 و ASTM A314. تحدد هذه المواصفات التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية وعمليات المعالجة الحرارية المطلوبة لإنتاج 420SS.
قابلية اللحام من الفولاذ المقاوم للصدأ 420:
يتمتع 420SS بقدرة لحام معتدلة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى ميله إلى التشقق أثناء اللحام. لذلك ، يجب اتخاذ تقنيات اللحام المناسبة والاحتياطات لتجنب تشقق اللحام. يوصى بالتسخين المسبق لـ 420SS إلى 150-200 درجة مئوية قبل اللحام لتقليل التشقق. يُفضل أيضًا استخدام إلكترودات منخفضة الهيدروجين مع طلاء أولي أو روتيل. بالإضافة إلى ذلك ، يوصى بالمعالجة الحرارية بعد اللحام لتخفيف الضغوط المتبقية وتحسين الخواص الميكانيكية للمفصل الملحوم.
مقاومة الحرارة لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
تتميز 420SS بمقاومة ممتازة للحرارة ، مما يجعلها اختيارًا مناسبًا للمواد لتطبيقات درجات الحرارة العالية. يمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية دون التعرض لتدهور كبير في الخصائص الميكانيكية. أيضًا ، يُظهر 420SS خصائص تمدد حراري منخفضة ، مما يجعله اختيارًا مناسبًا للمواد للتطبيقات مع تغيرات درجة الحرارة.
الملف والمعالجة الحرارية لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
تتضمن عملية المعالجة الحرارية لـ 420SS ثلاث مراحل: التسخين والتبريد والتلطيف. للحصول على أفضل النتائج ، يجب تلدين ملفات الصلب عند 840-900 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة ، متبوعة بتبريد الفرن. يجب أن يتم التسقية بالزيت أو الهواء عند 95-105 درجة مئوية. يمكن أن تتراوح درجات الحرارة للتلطيف بين 150 درجة مئوية إلى 370 درجة مئوية ، لمدة 2-4 ساعات ، اعتمادًا على الخصائص الميكانيكية المرغوبة.
خصائص مقاومة التآكل لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
يعرض 420SS مقاومة تآكل معتدلة إلى جيدة في بيئات مختلفة. يوفر مقاومة ممتازة للتآكل في المياه العذبة والبخار والمواد الكيميائية الخفيفة. ومع ذلك ، فهو عرضة للتآكل في المحاليل الحمضية والقلوية والمياه المالحة وبيئات الكلوريد. لذلك ، يجب اختيار 420SS بعناية لتطبيقات محددة بناءً على التعرض المتوقع للعديد من العوامل المسببة للتآكل.
اقتراحات للقراءة: سكوير إند ميلز: كل ما تحتاج إلى معرفته
ما هي الميزات والاستخدامات الفريدة ل 420 الفولاذ المقاوم للصدأ؟
تكوين 420 الفولاذ المقاوم للصدأ:
يحتوي 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ على حوالي 0.15-0.40% كربون ، 1.00% منجنيز ، 1.00% سيليكون ، 0.03% كبريت ، و 0.04% فوسفور. كما أنه يحتوي أيضًا على حوالي 12-14% من الكروم ، مما يضفي عليه خصائص مقاومة التآكل وقوة الشد.
محتوى الكربون والبنية المرتنزية:
يحدد محتوى الكربون في 420 الفولاذ المقاوم للصدأ صلابته وقوته. كلما زاد محتوى الكربون ، أصبح الفولاذ أكثر تعقيدًا وقوة. أيضًا ، 420 فولاذ مقاوم للصدأ له هيكل مارتينسيتي ، والذي يمكن تقويته وتلطيفه لتحقيق مستوى الصلابة المطلوب.
تصلب الحالة ومقاومة التآكل:
في حالة الصلابة ، يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 420 مقاومة عالية للتآكل ، مما يجعله مادة مثالية لتصنيع أدوات القطع والشفرات والتطبيقات الأخرى التي تتحمل مستويات عالية من التآكل والتلف. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تتمتع بصلابة ومرونة جيدة في حالتها الملدنة أو المقسية ، مما يسمح باستخدامها في العديد من التطبيقات الأخرى.
استخدامات 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ في أدوات المائدة والشفرات:
نظرًا لمقاومة التآكل والمتانة الاستثنائية ، يتم استخدام 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في تصنيع أدوات المائدة والشفرات عالية الجودة. إنه خيار شائع في صناعة المواد الغذائية لإنتاج السكاكين والأواني الأخرى التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل والاحتفاظ بالحدة. كما أن المحتوى العالي من الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ 420 يجعله خيارًا مفضلاً في إنتاج سكاكين الصيد والسكاكين التكتيكية والبقاء التي تتطلب متانة ووحدة استثنائية.
تلدين وتقسية 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
تتضمن عملية التلدين تسخين 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى درجة حرارة عالية وتبريدها ببطء ، مما يسمح للمادة بالعودة إلى حالتها الأصلية ويسهل من التصنيع أو التصنيع. من ناحية أخرى ، فإن التقسية هي عملية إعادة تسخين المادة إلى درجات حرارة محددة ثم تبريدها بسرعة للحصول على الصلابة والقوة المطلوبة. تؤثر هذه العمليات بشكل كبير على خصائص 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ ويمكن تصميمها لتناسب التطبيقات الصناعية المختلفة.
الاستخدامات المحتملة لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ في الصناعات المختلفة:
بصرف النظر عن تطبيقاته في أدوات المائدة والشفرات ، فإن 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مجموعة من التطبيقات الصناعية الأخرى نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل ، ومقاومة التآكل ، والقوة. يتم استخدامه بشكل شائع لتصنيع مكونات الفضاء وشفرات التوربينات والأدوات الجراحية والغرسات الطبية. كما أنها تستخدم في صناعة النفط والغاز لإنشاء أطواق حفر وأجزاء صحية أخرى تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل.
اقتراحات للقراءة: مطاحن نهاية نصف القطر مقابل مطاحن نهاية مربعة
كيف يقارن الفولاذ المقاوم للصدأ 420 مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى؟
مقارنة 420 الفولاذ المقاوم للصدأ مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى:
420 الفولاذ المقاوم للصدأ هو فولاذ عالي الكربون ينتمي إلى عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic. وهي معروفة بمقاومتها الممتازة للتآكل ، والقوة العالية ، وقابلية اللحام المعتدلة. بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي ، يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 420 صلابة ومقاومة تآكل أعلى.
بالمقارنة مع 410 من الفولاذ المقاوم للصدأ ، يحتوي 420 فولاذ مقاوم للصدأ على نسبة عالية من الكربون ، مما يمنحه صلابة وقوة أعلى. ومع ذلك ، يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 410 بمقاومة تآكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ 420 ، مما يجعله خيارًا أفضل لتطبيقات محددة.
القوة والصلابة والتشغيل الآلي لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
420 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه قوة خضوع عالية وقوة شد مطلقة. اعتمادًا على المعالجة الحرارية ، تتراوح صلابتها من Rockwell C 44 إلى Rockwell C 58. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية القوة والمقاومة للتآكل ، مثل أدوات القطع والسكاكين والأدوات الجراحية.
تعتبر قابلية استخدام 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ جيدة نسبيًا. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب استخدام الآلة مقارنة بالفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ. من الضروري استخدام أدوات فولاذية أو كربيد عالية السرعة عند معالجة 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ لتجنب تصلب العمل وتآكل الأدوات المبكر.
أفضل الممارسات للعمل مع 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
عند العمل مع 420 فولاذ مقاوم للصدأ ، فمن المستحسن استخدام سرعات قطع منخفضة للسطح ومعدل تغذية ثابت. من الضروري تجنب ارتفاع درجة حرارة المواد أثناء المعالجة لمنع تصلب العمل.
سيساعد التسخين المسبق للمادة إلى 150-200 درجة مئوية قبل اللحام على منع التشقق وتحسين قابلية اللحام. يوصى أيضًا بالمعالجة الحرارية بعد اللحام لاستعادة خصائص المواد والقضاء على الإجهاد المتبقي.
تقنيات التشطيب السطحي لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
يعتبر تشطيب السطح من الفولاذ المقاوم للصدأ 420 ضروريًا لتعزيز المظهر الجمالي ومقاومة التآكل. تشتمل تقنيات إنهاء سطح المفصل لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ على التلميع الكهربائي والتخميل والتلميع الميكانيكي.
التلميع الكهربائي هو عملية معالجة سطحية تتضمن غمر المادة في حمام إلكتروليت وتمرير تيار خلاله لإزالة عيوب السطح والشوائب. يتضمن التخميل معالجة النسيج بعامل مؤكسد قوي لإزالة جزيئات الحديد والملوثات الأخرى. من ناحية أخرى ، يتضمن التلميع الميكانيكي استخدام مواد كاشطة مثل ورق الصنفرة وعجلات التلميع لإزالة عيوب السطح والخدوش.
درجة حرارة التقسية الموصى بها لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ:
التقسية ضرورية في عملية المعالجة الحرارية لـ 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ. يتضمن تسخين المادة إلى درجة حرارة معينة والسماح لها بالتبريد ببطء لتعزيز متانتها ومرونتها.
درجة حرارة التقسية الموصى بها لـ 420 فولاذ مقاوم للصدأ تتراوح بين 300-420 درجة مئوية. يؤدي التقسية في درجات حرارة منخفضة إلى صلابة أعلى بينما يؤدي التقسية في درجات حرارة مرتفعة إلى تحسين المتانة والليونة.
اقتراحات للقراءة: ما هي ميزات مطاحن نهاية الفلوت؟
أسئلة مكررة:
س: ما هو 420 الفولاذ المقاوم للصدأ؟
ج: 420 الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة معدنية من عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينسيتي. يحتوي على حد أدنى من الكروم 12% وهو معروف بمقاومته الممتازة للتآكل والصلابة.
س: ما هي الخواص الميكانيكية ل 420 الفولاذ المقاوم للصدأ؟
ج: 420 الفولاذ المقاوم للصدأ يظهر قوة وصلابة جيدة ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب أداء ميكانيكيًا عاليًا. كما أن لديها محتوى منخفض نسبيًا من الكربون يبلغ 0.15% ، مما يساهم في تحسين قابلية اللحام والقابلية للماكينة.
س: كيف يتم قياس صلابة 420 الفولاذ المقاوم للصدأ؟
ج: يتم قياس صلابة 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ عادةً باستخدام مقياس Rockwell C (HRC) ، وهي طريقة قياسية لتحديد صلابة المعادن.
س: ما هي بعض تطبيقات 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ؟
ج: 420 الفولاذ المقاوم للصدأ يستخدم بشكل شائع لتصنيع السكاكين والأدوات الجراحية وأدوات القطع الأخرى. يوجد أيضًا في العديد من التطبيقات الصناعية التي تتطلب مقاومة التآكل والصلابة.
س: هل 420 فولاذ مقاوم للصدأ قابل للتصلب؟
ج: نعم ، يمكن تقوية 420 من الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال المعالجة الحرارية. تتضمن هذه العملية تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة معينة ثم إخماده بالماء أو الزيت لتحقيق الصلابة المطلوبة.
س: هل 420 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مقاومة جيدة للتآكل؟
ج: 420 الفولاذ المقاوم للصدأ يوفر مقاومة جيدة للتآكل ، خاصة في بيئات المياه العذبة. ومع ذلك ، قد لا تعمل بشكل جيد في البيئات شديدة التآكل مثل درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى.
