17-4 درجة الحموضة 17-4 PH مقابل 316 الفولاذ المقاوم للصدأ

إذا كانت أولويتك هي القوة العالية، والأجزاء الهيكلية ذات التحمل المحكم، والقدرة على ضبط الصلابة عن طريق المعالجة الحرارية, 17-4 فولت فولت 17-4 (ISS S17400, SAE 630) هو الخيار الأفضل عادةً. إذا كانت أولويتك هي مقاومة واسعة النطاق للمواد الكيميائية والكلوريد/التأكل، وليونة ممتازة، وأداء أسهل في البيئات شديدة التآكل أو بيئات درجات الحرارة المرتفعة، فإن 316 (متغيرات UNS S31600 / 316L) عادةً ما يكون الخيار الأفضل. من الناحية العملية، يعتمد الاختيار الصحيح على التوازن بين القوة والتعرض للتآكل وقابلية التصنيع والتكلفة للخدمة المقصودة.

1. ما هي هذه السبائك وسبب اختلافها

17-4 PH و 316 ينتميان إلى عائلتين مختلفتين من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهما مصممان لمجموعات خصائص متميزة. 17-4 PH عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مارتينسيتي متصلب بالترسيب مصمم لتحقيق قوة عالية من خلال المعالجة الحرارية المتحكم فيها وترسيب النحاس وعناصر السبائك الأخرى. 316 عبارة عن فولاذ أوستنيتي مقاوم للصدأ مخلوط بالموليبدينوم لمقاومة فائقة لهجوم الكلوريد والتعرض الكيميائي الواسع. نظرًا لأن سبيكة 17-4 PH قابلة للمعالجة الحرارية، فإنها تصل إلى مستويات قوة لا يمكن لـ 316 الوصول إليها بدون عمل على البارد أو معالجة المقطع الثقيل؛ وعلى العكس من ذلك، تمنح مصفوفة 316 الأوستنيتي صلابة وليونة ومقاومة فائقة للتآكل في العديد من بيئات الخدمة.

2. التركيب الكيميائي - مقارنة مباشرة (نطاقات نموذجية بالنسبة المئوية للوزن)

ملاحظات: تدرج أوراق البيانات ومعايير المواد المنشورة هذه النطاقات؛ النحاس في 17-4 PH أساسي لآلية تصلب الترسيب في حين أن الموليبدينوم في 316 ضروري لمقاومة التنقر في بيئات الكلوريد.

3. البنية المجهرية وأساسيات علم المعادن

• 17-4 PH: يتم تسليمها عادةً في حالة المعالجة بالمحلول أو الحالة "A" ثم يتم تعتيقها (H900، H1025، H1150، إلخ). تكون المصفوفة مارتينسيتية بعد المعالجة بالمحلول والتبريد. تنتج الشيخوخة ترسبات دقيقة غنية بالنحاس تمنع حركة الخلع وتزيد من قوة الخضوع والشد. ولأن الطور هو مارتينسيت، يُظهر 17-4 PH استجابة مغناطيسية وصلابة أعلى.

• 316: مصفوفة مكعبات أوستنيتي مكعبة محورها الوجه وغير مغناطيسية في حالة التلدين الكامل. تأتي القوة إلى حد كبير من التقوية بالمحلول الصلب والشغل على البارد. لا يمكن تقسية 316 بالترسيب للحصول على قوة عالية؛ أحجام المقاطع الثقيلة محدودة بسبب دورات الشغل على البارد والتلدين التي يمكن تحقيقها. وتمنح المصفوفة الأوستنيتي صلابة ممتازة حتى درجات الحرارة المنخفضة.

النتيجة الهندسية: تتيح درجة الحموضة 17-4 PH للمصممين تحقيق قوة استاتيكية وإجهاد عالية في الأجزاء المدمجة نسبيًا من خلال المعالجات الحرارية المضبوطة؛ ويفضل 316 حيث تكون الليونة والمتانة ومقاومة التآكل الموضعي ذات أهمية قصوى.

اقرأ أيضًا: فولاذ مقاوم للصدأ 18-8 مقابل 304 مقابل 316.

4. الخواص الميكانيكية - مقارنة عملية (قيم نموذجية)

فيما يلي قيم تمثيلية. تعتمد الخواص الفعلية المسلمة على المعالجة الحرارية وشكل المنتج والمواصفات.

الجدول أ. الشد والإخضاع النموذجي للظروف الشائعة

المصادر: تسرد أوراق بيانات الشركة المصنعة والمواصفات الفنية شروط H900 و H1150 والفجوة الواسعة في القوة مقارنةً بـ 316. إذا كنت بحاجة إلى قيم مضمونة محددة، اطلب شهادات للمعالجة الحرارية الدقيقة وشكل المنتج.

الجدول ب: سلوك الصلابة والإجهاد

ملاحظة هندسية: في المكونات الحساسة للإجهاد، عادةً ما يتفوق أداء 17-4 PH على 316 شريطة ألا تؤدي البيئة إلى حدوث أعطال تآكل بسبب الإجهاد. لا تزال الصقل السطحي والتثقيب بالخردق والإجهادات المتبقية تهيمن على عمر الكلال.

5. مقاومة التآكل والأداء البيئي

الأداء العام

• 316: مقاومة ممتازة لمجموعة واسعة من الوسائط المسببة للتآكل بما في ذلك رذاذ مياه البحر، والعديد من الأحماض والبيئات المحتوية على الكلوريد. ويزيد محتوى الموليبدينوم من مقاومة التآكل الناتج عن التنقر والتآكل الشقوق عند مستويات الكلوريد الأعلى مقارنةً بـ 304. بالنسبة للمعدات البحرية والصيدلانية ومعدات تجهيز الأغذية، 316 هو الخيار المعتاد.

• 17-4 PH: يمكن مقارنة مقاومة التآكل بـ 304 في العديد من البيئات وهي مقبولة بشكل عام للتعرض للغلاف الجوي، والتعرض الكيميائي المعتدل، وبعض تطبيقات هواء البحر إذا كانت تشطيبات السطح والمعالجة الحرارية مناسبة. في بيئات الكلوريد العدوانية أو البيئات الحامضة عادةً ما يكون أداء 17-4 PH أقل من أداء 316؛ ويحتاج الاختيار إلى حكم هندسي دقيق.

التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي وحدود درجة الحرارة

• يتمتع 316 من الفولاذ الأوستنيتي بمقاومة جيدة للتشقق الإجهادي-التآكل في العديد من الحالات، ولكن يمكن أن يكون عرضة للتشقق في ظل تركيبات معينة من إجهاد الشد ومواد كيميائية معينة. تعتمد قابلية 17-4 PH على المعالجة الحرارية والتلطيف؛ يمكن أن تقلل الشيخوخة المختارة بعناية من قابلية التشقق الإجهادي الإجهادي الإجهادي مقارنةً ببعض درجات المارتنسيتيك، ولكن يظل 316 الخيار الأكثر أمانًا للتعرض المائي الغني بالكلوريد ودرجة الحرارة العالية.

إرشادات عملية

إذا كان من المحتمل حدوث تنقر أو شق أو هجوم كلوريد عام، فحدد 316 أو أعلى أداءً من الدرجات المزدوجة أو الأوستنيتي الفائقة الأداء بدلاً من 17-4 PH. إذا كان التحميل الميكانيكي هو نمط الفشل السائد وكان التعرض للتآكل معتدلًا، فقد توفر درجة الحموضة 17-4 PH عمرًا أفضل وحجمًا أقل للمكون.

6. التصنيع واللحام والتشغيل الآلي

قابلية التشغيل الآلي والتشكيل

• 17-4 PH الماكينات بشكل جيد في حالة المعالجة بالمحلول ولكن خصائص التشغيل الآلي تتغير بعد التقادم. بالنسبة إلى التفاوتات الضيقة والصلابة العالية، يستجيب 17-4 PH بشكل متوقع وهو أمر مفيد لعمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي باستخدام الحاسب الآلي وعمليات EDM. وهو أقل قابلية للسحب من 316 في حالة التصلب؛ وينبغي إجراء التشكيل في درجات حرارة أكثر ليونة.

• 316 يعتبر على نطاق واسع سهل التشكيل والسحب العميق بسبب ليونة عالية. يمكن أن تكون تكلفة التصنيع أعلى من بعض درجات الحديد ولكنه أمر روتيني بالنسبة للورش الحديثة. يزيد الشغل على البارد من القوة التي يمكن استخدامها عندما تكون المعالجة الحرارية غير ممكنة.

اللحام

• 316 اللحام بسهولة باستخدام المواد الاستهلاكية القياسية للحام الأوستنيتي غير القابل للصدأ؛ سيؤثر اختيار الحشو ومعالجات ما بعد اللحام على مقاومة التآكل ومخاوف التحسس بين الخلايا الحبيبية. يقلل 316L من خطر التحسس في بعض الحالات.

• 17-4 PH يمكن لحامها ولكنها تتطلب اعتبارات خاصة. ويؤدي اللحام عمومًا إلى تليين المنطقة المتأثرة بالحرارة في اللحام والمواد المحيطة بها؛ وغالبًا ما تتطلب الخواص الميكانيكية النهائية معالجة المحلول بعد اللحام والتعتيق لاستعادة القوة. هناك حاجة إلى سبائك حشو معينة وإجراءات محكومة لتجنب فقدان الصلابة أو مقاومة التآكل. بالنسبة للأجزاء الحرجة، يتم المعالجة الآلية بعد المعالجة الحرارية النهائية عندما يكون ذلك ممكنًا.

الخصائص المغناطيسية

17-4 PH مغناطيسي بعد المعالجة الحرارية؛ 316 غير مغناطيسي في حالة التلدين. وهذا الاختلاف مهم في الحساسات والمحركات والتوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي والتطبيقات التي تمثل فيها الاستجابة المغناطيسية مشكلة.

7. التطبيقات النموذجية وأمثلة الصناعة

حيث تتفوق 17-4 PH

• المكونات الهيكلية والأعمدة الفضائية التي تتطلب قوة عالية ومقاومة جيدة للتآكل للخدمة الخارجية.

• مثبتات عالية المتانة ومكونات المشغل والأجزاء التي تحتاج إلى استجابة قابلة للتكرار للمعالجة الحرارية.

• أعمدة المضخات وأجزاء مجموعة نقل الحركة والمحامل في التطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة ولكن الأحمال عالية.

حيث يتفوق 316

• التجهيزات البحرية والمبادلات الحرارية ومعدات المعالجة في الصناعات الكيميائية والغذائية والصيدلانية وتحلية المياه.

• الأجهزة الطبية والغرسات (أنواع 316L) التي تتطلب التوافق الحيوي ومقاومة التآكل.

• المعدات المعمارية والأنابيب والمعدات الصحية المعرضة للكلوريد أو البيئات الحمضية.

غالبًا ما تزاوج المشاريع الحقيقية بين كلتا المادتين لتحقيق فوائد هجينة (على سبيل المثال 17-4 PH الأساسية / 316L الكسوة) حيث تكون القوة والأداء في التآكل مطلوبة على حد سواء. وقد درست الأبحاث الحديثة التوليفات ثنائية المعدن لاستغلال نقاط قوة كل سبيكة.

8. التكلفة والتوافر والنصائح المتعلقة بالمشتريات (ميزة MWAlloys)

• دوافع التكلفة:: يعد محتوى النيكل والموليبدينوم وخطوات المعالجة من العوامل الرئيسية للتكلفة. يحتوي 316 على كمية أكبر من النيكل والموليبدينوم، لذا يمكن أن تكون تكلفة المواد الخام أعلى من بعض درجات الحديد، ولكن الإنتاج المتخصص لـ 17-4 PH، والمعالجة الحرارية الأكثر صرامة والاختبار يمكن أن يزيد من تكلفة الوحدة مقابل السلعة 316 بكميات أقل. تتذبذب أسعار السوق مع أسواق النيكل والموليبدينوم.

• نصائح للمشتريات:: تحديد أرقام UNS، وحالة المعالجة الحرارية المطلوبة (H900/H1025 وما إلى ذلك لـ 17-4 PH، ومصلب/ 316L لـ 316)، وتقارير اختبار المطحنة (MTRs)، ومتطلبات الاختبار غير المتلف وأي شهادات ميكانيكية. عند الشراء من الشركة المصنعة، اسأل عن إمكانية التتبع، وحصة الحرارة، وما إذا كانت الأجزاء يتم توريدها بعد المعالجة الحرارية النهائية أو تتطلب تقسية في الموقع.

• حافة مصنع MWAlloys MWAlloys:: كمورد مصنع يمكننا تقديم أسعار تنافسية على كلتا السبائك، والتحكم في دورات المعالجة الحرارية لـ 17-4 PH، والتشطيبات المصممة خصيصًا وإصدار الشهادات لتتناسب مع مواصفات المشتري. لتكرار الإنتاج، التفاوض على اتفاقيات شراء شاملة وتأكيد مهل التسليم لأشكال المنتجات المعالجة حرارياً. (تنتمي اللغة الترويجية للشركة إلى صفحات المنتجات وطلبات عروض الأسعار).

9. مصفوفة الاختيار الهندسي والمفاضلات

جدول القرارات السريعة

أمثلة على المفاضلات الهندسية

• إذا كان يجب أن يكون جذع الصمام عالي القوة ويستخدم في مياه البحر، ففكر في استخدام 17-4 PH مع طلاءات واقية أو بديل مزدوج/فائق الأوستنيتي؛ أو تصميم جزء هجين باستخدام 316 في المنطقة المبللة و17-4 PH في القلب المجهد مع الربط المناسب.

10. تشطيب السطح والتخميل والصيانة

• التحكم في الإنهاء: بالنسبة للتطبيقات الحساسة للتآكل، اختر التشطيبات السطحية الدقيقة والصقل الكهربائي لـ 316 لتقليل بدء التنقر. بالنسبة لـ 17-4 PH، يساعد الطحن والتلميع متبوعًا بالتخميل في الحفاظ على الأداء؛ تجنب ترك نتوءات الآلات أو الأسطح الملونة بالحرارة التي يمكن أن تعزز التآكل الموضعي.

• التخميل: تستفيد كلتا السبيكتين من عمليات التخميل الصحيحة وفقًا لمعايير ASTM A967 أو معايير ISO لإزالة الحديد الحر وتعزيز طبقة الأكسيد الواقية. وغالباً ما يستجيب 316 بشكل أفضل قليلاً لطرق التخميل القياسية بحمض النيتريك أو حمض الستريك.

• الصيانة: يؤدي الفحص المنتظم في بيئات الكلوريد، ومراقبة التآكل الشقوق والمعالجات السطحية المجدولة إلى إطالة عمر كلتا السبائك، على حد سواء. في حالة الشك، اختر المواد ذات الرقم المكافئ لمقاومة التأليب الأعلى (PREn) للخدمة الطويلة.

11. لغة الاختبار والمعايير والمواصفات لتضمينها في طلبات الشراء

عند الطلب حدد:

• رقم UNS (UNS S17400 لـ 17-4 PH، UNS S31600 / S31603 لـ 316L).

• شكل وحجم المنتج المطلوب، معيار المطحنة (ASTM/AMS حيثما ينطبق ذلك). مثال: معيار AMS 5643 / AMS 5604 للصفائح المشغولة 17-4 PH؛ ASTM A240 للصفائح والصفائح 316.

• حالة المعالجة الحرارية وقيم الصلابة/الشد المطلوبة (على سبيل المثال، 17-4 PH H900، الحد الأدنى للشد).

• اختبارات منتصف المدة والشهادات والاختبارات غير المتلفة ومتطلبات التخميل.

• إمكانية التتبع إلى رقم الدفعة الحرارية ورقم الدفعة.

يؤدي طلب هذه العناصر مقدمًا إلى تجنب سوء توريد المواد التي لا تلبي التوقعات الميكانيكية أو التآكل.

12. الأسئلة الشائعة

1. هل يمكن معالجة 316 بالحرارة حتى قوة 17-4 PH؟
   رقم 316 عبارة عن سبيكة أوستنيتي لا يمكنها تحقيق قوة ترسيب 17-4 PH من خلال المعالجة الحرارية التقليدية. يرفع الشغل على البارد من القوة ولكن ليس إلى المستويات التي يمكن أن ينتجها مزاج التصلب بالترسيب.

2. هل 17-4 PH مقاوم للتآكل بدرجة حموضة 17-4 كافية لمياه البحر؟
   لا تستخدم عادةً في الخدمة الطويلة الأجل المغمورة باستمرار والغنية بالكلوريد. قد يؤدي تشطيب السطح والطلاء والحماية الكاثودية إلى إطالة العمر الافتراضي ولكن يفضل استخدام 316 أو الدرجات المزدوجة/الأوستنيتية الفائقة للتعرض المباشر لمياه البحر.

3. أيهما أفضل للغرسات الطبية؟
   يستخدم 316L بشكل شائع في العديد من الغرسات بسبب توافقه الحيوي ومقاومته للتآكل؛ ومع ذلك يعتمد اختيار الغرسات على الموافقات التنظيمية والجهاز المحدد.

4. هل هناك اختلافات مغناطيسية بين الاثنين؟
   نعم. 17-4 PH مغناطيسي بعد التقادم؛ 316 غير مغناطيسي في الحالة الملدنة. هذا الأمر مهم بالنسبة للتطبيقات الحساسة للحساسات أو التصوير بالرنين المغناطيسي.

5. هل يمكن لحام درجة الحموضة 17-4 PH دون فقدان الخصائص؟
   اللحام ممكن ولكنه قد يؤدي إلى تليين المادة محليًا. وغالبًا ما تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام واختيار الحشو المتحكم فيه مطلوبة لاستعادة الخصائص المحددة. تتم معالجة الأسطح الحرجة آليًا بعد المعالجة الحرارية النهائية عندما يكون ذلك ممكنًا.

6. ما هي آلات السبائك الأفضل؟
   وكلاهما يُستخدم في الماكينات بشكل معقول، ولكن يمكن أن يكون قطع 17-4 PH أصعب بعد التقادم. بالنسبة للأعمال ذات الحجم الكبير باستخدام الحاسب الآلي اختر الحالة (الملدنة بالمحلول) التي توازن بين قابلية التشغيل الآلي والخصائص النهائية.

7. كيف يمكنني تحديد المعالجة الحرارية لـ 17-4 PH؟
   القوالب الشائعة: H900 (صلابة عالية)، H1025/H1150 (توازن القوة والصلابة). تحديد المزاج والصلابة المطلوبة وتوفير معايير القبول في اختبارات منتصف المدة.

8. هل 316 أفضل في درجات الحرارة المرتفعة؟
   تقاوم السبيكة 316 التكلس والتآكل في درجات الحرارة المرتفعة أفضل من العديد من الدرجات المارتنسيتية. ومع ذلك، فإن درجات الحرارة القصوى للخدمة المستمرة تعتمد على السبيكة والبيئة؛ راجع أوراق بيانات الشركة المصنعة.

9. ما الذي يكلف أكثر؟
   تختلف التكاليف باختلاف أسعار المعادن في السوق والمعالجة. فغالبًا ما يُطلب سعر 17-4 PH علاوة على المعالجة المتخصصة والتحكم في المعالجة الحرارية؛ وتتبع أسعار 316 أسواق النيكل والموليبدينوم. احصل على عروض أسعار للحجم والمواصفات الخاصة بك.

10. هل يمكنك ربط أو تغليف 316 بـ 17-4 PH؟
    نعم، تُستخدم الطرق ثنائية المعدن في الصناعة للجمع بين مقاومة التآكل والقوة. يتطلب اللحام والربط بالانتشار تحكمًا دقيقًا في العملية لتجنب المعادن البينية والاحتفاظ بالخصائص. تُظهر الدراسات الحديثة أداءً واعدًا للمكونات الهجينة عند الربط بشكل صحيح.

قائمة مراجعة عملية للمشترين

• حدد UNS والمزاج.

• طلب استعراض منتصف المدة وشهادات الصلابة/التكنولوجيا المتقدمة.

• حالة المعالجة اللاحقة المطلوبة (التخميل والتخميل الكهربائي).

• توضيح احتياجات اللحام أو المعالجة الحرارية بعد اللحام.

• تأكيد المهل الزمنية اللازمة للمنتج المعالج بالحرارة وأي اختبارات خاصة.

التوصيات النهائية وخدمات MWAlloys

• بالنسبة لـ عالية القوة، اختر الأجزاء الهيكلية المدمجة 17-4 PH يتم توريدها بمعدن H-temper المطلوب مع معالجة حرارية معتمدة ومعالجة ما بعد المعالجة عند الحاجة.

• بالنسبة لـ خدمة التآكل، خاصةً التطبيقات الغنية بالكلوريد أو الصحية، اختر 316 (أو 316L) وتحديد تشطيب السطح والتخميل.

• إذا كان كل من القوة والتآكل أمرًا بالغ الأهمية، فضع في اعتبارك التصميمات الهجينة، أو السبائك البديلة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، أو الكسوة. يمكن ل MWAlloys توريد السبائك حسب المواصفات، وإجراء المعالجة الحرارية في المصنع لـ 17-4 PH، وتوفير اختبارات MTRs والتشطيبات لتقليل مخاطر الشراء.

المراجع الرئيسية والمصادر الفنية المستخدمة

• الملخصات التقنية وأوراق البيانات SAE Type 630 / 17-4 PH.

• أوراق مواصفات الشركة المصنعة وبيانات AMS/ASTM المرجعية للمعالجة الحرارية والخواص الميكانيكية.

• مراجعات مقارنة لخصائص المواد وملاحظات تطبيقية لـ 316 مقابل 17-4 PH.

• دراسة أكاديمية/صناعية حديثة حول التوليفات ثنائية المعدن من 17-4 PH و 316L.