القضايا الرئيسية لمعالجة الحرارة من الفولاذ المقاوم للصدأ

تكمن القيمة الأساسية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في مقاومته الممتازة للتآكل، خاصة في البيئات المؤكسدة الغنية بالأكسجين والظروف الحمضية. ومع ذلك، فإن مقاومة التآكل هذه ليست مطلقة؛ بل تعتمد بشكل كبير على ما إذا كان سطح المادة يمكنه تكوين والحفاظ على طبقة سلبية واقية. تلعب المعالجة الحرارية، وخاصة المعالجة الحلية الحاسمة، دورًا حاسمًا في ضمان فعالية هذه الطبقة السلبية.

نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لا يخضع لتحول طور صلب من درجة حرارة الغرفة إلى درجات الحرارة المرتفعة، فإن الغرض الأساسي من معالجته الحرارية ليس تغيير الصلابة، بل معالجة المشكلات التي تنشأ أثناء المعالجة وتحسين البنية المجهرية. تتضمن المعالجة الحلية تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة عالية بدرجة كافية لإذابة الكربيدات المتراكمة أثناء المعالجة بالكامل مرة أخرى في مصفوفة الأوستنيت، ثم التبريد السريع إلى درجة حرارة الغرفة. تعتبر عملية التبريد السريع هذه حاسمة، فهي "تجمد" حالة المحلول الصلب المتجانس التي تم تحقيقها في درجات الحرارة المرتفعة، مما يمنع إعادة ترسيب الكربيدات أثناء التبريد. وهذا يضمن التوزيع الموحد لعناصر السبائك داخل المصفوفة، مما يضع الأساس لتكوين طبقة سلبية مستقرة.

تنشأ المشاكل إذا كانت معدل التبريد أثناء المعالجة الحلية بطيئًا جدًا. مع انخفاض درجة الحرارة، تقل قابلية ذوبان الكربون في الأوستنيت، مما يتسبب في تفاعل ذرات الكربون بشكل تفضيلي مع الكروم وترسيب الكربيدات الغنية بالكروم عند حدود الحبيبات. يؤدي هذا بشكل مباشر إلى انخفاض كبير في محتوى الكروم في المناطق القريبة من حدود الحبيبات، وهي ظاهرة تُعرف باسم التحسس. تصبح حدود الحبيبات المستنفدة للكروم عرضة للغاية، مما يؤدي إلى تآكل بين الحبيبات شديد، والذي يمكن أن يحدث حتى في البيئات المسببة للتآكل العادية. يؤدي التحسس أيضًا إلى إضعاف مقاومة المادة للتآكل التنقري بشكل كبير، حيث يسمح الانهيار الموضعي للطبقة السلبية بانتشار التآكل إلى الداخل. علاوة على ذلك، يقلل التوزيع غير الموحد للكروم من مقاومة التآكل الموحد.

نمط فشل شائع آخر للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو التشقق الناتج عن الإجهاد. يتطلب شرطين ضروريين: الإجهاد وبيئة تآكل معينة. بالنسبة للتطبيقات التي تستخدم في المقام الأول مقاومتها للتآكل بدلاً من قوتها، تتطلب مخاطر الإجهادات المتبقية اهتمامًا خاصًا. يمكن للتلدين لتخفيف الإجهاد أن يزيل الإجهادات المتبقية بشكل فعال، وبالتالي يقلل من خطر التشقق الناتج عن الإجهاد.

بمجرد حدوث التحسس، يمكن علاجه عن طريق إعادة تسخين الفولاذ فوق 850 درجة مئوية لإعادة إذابة الكربيدات، ثم التبريد السريع مرة أخرى. لذلك، فإن المعالجة الحلية المناسبة (التسخين والتبريد السريع) هي أهم عملية معالجة حرارية لضمان تحقيق الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لأفضل مقاومة للتآكل. تؤدي المعالجة الحرارية غير الصحيحة، وخاصة تلك التي تؤدي إلى التحسس، إلى المساس بشكل كبير بمقاومة التآكل التي يعتمد عليها.