ما هي انواع الصلب السبائكي؟ الصلب السبائكي هو نوع من الصّلب الذي يتم تحسين خواصه بإضافة عناصر سبائكية إليه. وتتضمّن هذه العناصر السبائكية مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم والفاناديوم والتيتانيوم وغيرها. وبفضل هذه العناصر السبائكية، يمتلك الصلب السبائكي خواصًا مميزة مثل المتانة والصلابة والمقاومة للتآكل والحرارة والتشكيل.
الصلب السبائكي
سبائك الصلب هي فرع من الصلب ، بالإضافة إلى الكربون ، يتم دمجه مع عناصر أخرى مثل المنجنيز والنيكل والكروم والموليبدينوم والفاناديوم والسيليكون والبورون ، ويتراوح وزن هذه العناصر من 1 إلى 5 بالمائة.
تشمل العناصر الأقل شيوعًا الألمنيوم والكوبالت والنحاس والسيريوم والنيوبيوم والتيتانيوم والتنغستن والقصدير والزنك والرصاص والزركونيوم. المنتجات المصنوعة من هذه المواد ، مثل الأنابيب النحاسية ، لها أيضًا خصائص مضادة للتآكل من تلقاء نفسها. يؤدي وجود هذه المواد الإضافية في سبيكة الفولاذ إلى خصائص ميكانيكية مختلفة. تُظهر سبائك الفولاذ عادةً مقاومة أكبر للقوى الميكانيكية والحرارية من الفولاذ الكربوني.
انواع الصلب السبائكي
الصلب السبائكي هو نوع من الصلب يحتوي على مواد إضافية تسمى السبائك، وتتكون هذه السبائك من عناصر مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم والفاناديوم والتنجستن والكوبالت وغيرها. ويتم إضافة هذه السبائك للصلب بهدف تحسين الخصائص الميكانيكية للصلب وجعله أكثر متانة وصلابة ومقاومة للتآكل والحرارة.
تختلف خصائص الصلب السبائكي حسب نوع وكمية السبائك المضافة إليه، ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات المختلفة كالسيارات والطائرات والمباني العالية وأدوات الحفر والأدوات الصناعية وغيرها.
ويمكن تقسيم الصلب السبائكي إلى عدة أنواع حسب نوع السبائك المضافة إليه، ومن أبرز هذه الأنواع:
1- الصلب المقاوم للصدأ
وهو يحتوي على نسبة عالية من الكروم والنيكل، ويتميز بمقاومته للتآكل والصدأ.
2- الصلب المقاوم للحرارة
وهو يحتوي على نسب عالية من الكروم والموليبدينوم والفاناديوم، ويتحمل درجات حرارة عالية ويستخدم في صناعة الأفران والمحركات وغيرها.
3- الصلب المقاوم للتآكل
وهو يحتوي على نسب عالية من النحاس والنيكل والكروم، ويتحمل التآكل الكيميائي ويستخدم في صناعة الأنابيب والمراجل والمفاعلات الكيميائية.
4- الصلب المقاوم للكسر
وهو يحتوي على نسب عالية من النيكل والكروم والموليبدينوم والتنجستن، ويتميز بمقاومته للكسر والتآكل ويستخدم في صناعة الأدوات الصناعية والمعدات الثقيلة.
ويتم استخدام الصلب السبائكي في العديد من الصناعات المختلفة بسبب ميزاته الفريدة وقدرته على تحمل الظروف الصعبة والتحديات المختلفة.
أهمية الحديد في الصناعات
الصلب هو أحد أهم المعادن في العالم. هذا المعدن له مكانة خاصة في العالم بسبب كفاءته الاقتصادية وقدرته على التنسيق مع جميع الصناعات. هناك عدد قليل من الصناعات في العالم التي لا تتعامل مع الصلب ومنتجاته. يمكن للصلب أن يمتص خصائص بعض العناصر ويجد خصائص ملحوظة أن هذا النوع من الفولاذ يسمى سبائك الصلب. يتم استخدام سبائك الصلب في صناعات مثل النفط والبتروكيماويات وتصنيع الطائرات وتصنيع السيارات وبناء السفن وتصنيع الأجزاء المختلفة وما إلى ذلك.
تحليل أنواع سبائك الصلب
تنقسم أنواع سبائك الصلب عمومًا إلى فئتين: فولاذ منخفض السبيكة وسبائك فولاذية عالية. يشير مصطلح سبائك الصلب المنخفض إلى نوع سبائك الصلب التي تحتوي على أقل من 8٪ من عناصر السبائك. على عكس الفئة السابقة ، يحتوي الفولاذ عالي السبائك على أكثر من 8٪ من عناصر السبائك. الفولاذ المقاوم للصدأ في نفس فئة الفولاذ عالي السبائك.
ملامح سبائك الصلب
تُستخدم سبائك الصلب في بناء المحركات النفاثة وشفرات التوربينات والمفاعلات النووية والمركبات الفضائية نظرًا لخصائصها مثل الصلابة والمتانة ومقاومة التآكل والتآكل والليونة ، إلخ. وتجدر الإشارة إلى أن سبائك الفولاذ تعطي استجابات مختلفة في البيئات المغناطيسية ، ولهذا السبب يتم استخدامها في صناعة المحركات والمحولات الكهربائية.
يلبي الفولاذ السبائكي ، كجزء من الكل ، احتياجات العديد من الصناعات لأنه بالإضافة إلى خصائص الحديد ، فإنه يتميز أيضًا بخصائص العناصر المختلفة ، لذلك يمكن استخدامه في جميع الصناعات. وتجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن استخدام كل سبائك الصلب في كل صناعة. تختار الصناعات المختلفة وتستخدم سبائك الصلب المناسبة وفقًا لاحتياجاتها.
استخدامات الصلب السبائكي
تستخدم الصلب السبائكي في العديد من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك صناعة السيارات والطائرات والسفن والأدوات الكهربائية والصناعات النووية والبتروكيماوية وغيرها. وتعتمد خصائص الصلب السبائكي على نوع العناصر السبائكية التي تم استخدامها في تحسينه، والتركيب الكيميائي للسبيكة، وطريقة المعالجة الحرارية التي يتم تطبيقها عليه.
يُعدّ الصّلب السّبائكي أكثر تكلفةً من الصّلب الكربوني العادي، ولكنه يتميّز بمتانته ومقاومته العالية للتآكل والحرارة، مما يجعله مادةً شائعةً في الصّناعات التي تتطلّب متانةً ومقاومةً عاليةً للتآكل، ويستخدم في العديد من التطبيقات التي تتعرّض لظروف قاسية مثل درجات الحرارة العالية والتآكل والصدأ.
سبائك الفولاذ الإنشائي
أحد تطبيقات الفولاذ هو استخدامه في المباني كمواد بناء. يُعرف الفولاذ الإنشائي أيضًا بالفولاذ الخفيف. هناك نوعان من أشكال الكربون والسبائك في السوق. الفولاذ الكربوني من مجموعة الكربون البسيطة التي يبلغ محتواها الكربوني حوالي 3٪. نوع آخر من الصلب الإنشائي هو سبائك الصلب ؛ هذا النوع من الفولاذ ، بسبب الدمج مع العناصر الأخرى ، تم تحسين خصائصها الفيزيائية وزيادة استخدامها في الصناعة والبناء. سبائك الفولاذ الإنشائي عادة ما تكون من الصلب HSLA ، فولاذ مقاوم ، ولكن مع سبائك منخفضة تتميز بصلابة وخصائص مقاومة للتآكل.
الفرق بين سبائك الصلب وغير السبائكي
في المجموعة الأكبر من الفولاذ ، أي في المرحلة الأولى من الشجرة ، يوجد نوعان من سبائك الصلب والفولاذ غير السبائكي. يختلف هذان النوعان من الفولاذ في الحالات التالية:
نطاق تطبيق سبائك الصلب هو أكثر بكثير من الفولاذ غير السبائكي. يمكن استخدام سبائك الفولاذ من المطابخ إلى المكوكات الفضائية ؛ لكن الفولاذ غير السبائكي له استخدام محدود ويستخدم في الغالب في صناعة البناء.
تتميز سبائك الصلب بالكثير من التنوع ومن الممكن إنتاج منتجات جديدة بمزيج أكثر إبداعًا ؛ ولكن في الفولاذ غير السبائكي ، فإن أيدي مهندسي المواد مقيدة ولا يمكنهم إنتاج الفولاذ إلا عن طريق زيادة الكربون أو تقليله.
يتم إنشاء سبائك الصلب عن طريق إضافة عناصر إلى تركيبة الفولاذ أثناء الصهر ؛ لكن الفولاذ غير السبائكي يتم إنشاؤه فقط من خلال الجمع بين الكربون والحديد. في سبائك الصلب ، تكون كمية الكربون صغيرة جدًا ، بينما في الفولاذ غير السبائكي ، تكون كمية الكربون 20٪ على الأقل.
تتميز سبائك الصلب بمقاومة التآكل ، ولكن الصلب غير السبائكي يتحد بسهولة مع الأكسجين لتشكيل أكسيد الحديد.
نوع أكثر تقدما من سبائك الصلب هو سبائك الصلب الفائق. فولاذ السبائك الفائق مقاوم لأكثر من ثلث حرارة نقطة الانصهار. هذه الأنواع من السبائك الفائقة مصنوعة لصنع توربينات حرارية. بينما لا يوجد إنتاج سبائك فائقة في الفولاذ غير السبائكي.
تصنيف على أساس طريقة الإنتاج
تؤثر طريقة الإنتاج بشكل مباشر على جودة وخصائص الفولاذ. لذلك ، من الممكن التحكم في الخصائص والبنية الدقيقة من خلال التحكم في طريقة الإنتاج. تشمل الطرق الشائعة في إنتاج الصلب طريقة الفرن المفتوح وطريقة بيسمير وفرن الأكسجين القلوي والفرن الكهربائي.
يتم إنتاج حوالي 70٪ من الفولاذ في العالم بواسطة أفران الأكسجين القلوي أو طريقة BOF. هذه الطريقة هي في الواقع طريقة Bessemer الأمثل. تنتج طريقة الفرن الكهربائي أيضًا أنواعًا من الفولاذ عالي الجودة ، والتي تشمل الأدوات والفولاذ المقاوم للصدأ ؛ لكنها تكلف أكثر بكثير من الطرق الأخرى ويتم إنتاج 30٪ فقط من الفولاذ في العالم بهذه الطريقة.
إنتاج سبائك الصلب
اليوم ، نما إنتاج سبائك الصلب بشكل كبير في العديد من دول العالم. إن القابلية للتطيع ومقاومة التآكل العالية والقوة الجيدة جعلت سبائك الصلب يتم إنتاجها أكثر من الأنواع الأخرى من الفولاذ. لسوء الحظ ، في بلدنا ، لم يكن هناك تقدم كافٍ في صناعة الصلب لتكون قادرة على إنتاج جميع أنواع الفولاذ. لكن شركات الصلب الإيرانية تنتج اليوم مجموعة من سبائك الفولاذ هذه ، وخاصة سبائك الفولاذ الإنشائية ، مما جعل البلاد غير ضرورية لاستيراد هذا الجزء من مواد البناء.
