3Cr13 (غالبًا ما يُكتب 30Cr13) هو فولاذ مارتينسيتي غير قابل للصدأ فعال من حيث التكلفة يوفر صلابة مفيدة ومقاومة للتآكل بعد التصلب، بالإضافة إلى مقاومة مقبولة للتآكل في البيئات المعتدلة؛ لذلك فهو خيار جيد عندما تكون الميزانية أو الحافة/الصلابة أو مقاومة التآكل أكثر أهمية من الأداء العالي للتآكل أو متطلبات الاحتفاظ بالحافة (السكين/الدقة). بالنسبة للمكونات الحاملة، والصمامات، وأدوات المائدة الأساسية، وفوهات الحاقن، والأعمدة والعديد من الأجزاء الصناعية الشائعة، يوفر 3Cr13 توازنًا جذابًا بين القوة والصلابة والسعر - شريطة مراعاة حدوده (مقاومة التآكل المعتدلة، والمتانة المتواضعة، والمعالجة الحرارية الدقيقة المطلوبة).
ماذا تعني 3Cr13 (الأسماء والمعايير)
يظهر "3Cr13" و"30Cr13" في أنظمة التصنيف الصينية/الغربية ويحددان الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ الذي يتوسطه تقريبًا ~0.26-0.35% كربون و12-14% كروم. تشمل التسميات الدولية المكافئة عائلة AISI/ASTM 420، وJIS SUS420J2 وEN X30Cr13 / W. Nr. ~ 1.4028 في جداول الإحالة المرجعية المشتركة. يستخدم المصنعون والموردون في بعض الأحيان أسماء متغيرة طفيفة (3Cr13، 30Cr13، S42030) لذا تأكد من المعيار المشار إليه في مستندات الشراء.
3Cr13 التركيب الكيميائي
| العنصر | النطاق النموذجي (wt%) | التأثير الأساسي على الخصائص |
|---|---|---|
| ج (كربون) | 0.20 - 0.351 تيرابايت 3 تيرابايت | إمكانية التصلب؛ صلابة أعلى C → صلابة أعلى ومقاومة للتآكل، ولكن صلابة وقابلية لحام أقل. |
| الكروم (الكروم) | 12.0 - 14.0% | يُشكّل غشاءً سلبيًا لمقاومة التآكل؛ يتيح التصلب المارتنسيتي. |
| سي (سيليكون) | ≤ 1.0% | إزالة الأكسدة أثناء الذوبان؛ تأثير طفيف في القوة. |
| المنجنيز (Mn) | ≤ 1.0% | يحسّن العمل الساخن والقوة. |
| ف (الفوسفور) | ≤ 0.04% | الشوائب - يقلل الفائض من الصلابة. |
| S (كبريت) | ≤ 0.03% | يحسن قابلية التشغيل الآلي في بعض المتغيرات ولكنه يقلل من مقاومة التآكل. |
| نيكل (نيكل) | ≤ 0.60% (غالبًا غير موجود) | يحسّن المتانة/التآكل قليلاً ولكن عادةً ما يكون الحد الأدنى في هذه الدرجة. |
الخلاصة الرئيسية: يمنح مستوى الكروم الدرجة طابعها غير القابل للصدأ، بينما يتحكم مستوى الكربون في مدى صلابتها ومقاومتها للتآكل بعد التبريد والتلطيف. تجعل هذه التركيبة السبيكة ملائمة لطرق التصلب المارتنسيتي بدلاً من درجات مقاومة التآكل عالية النيكل.
البنية المجهرية والسلوك المعدني
في الحالة الملدنة، تكون السبيكة في الأساس حديدية/لؤلؤية، ولكن بعد دورات التبريد والتبريد، تصبح السبيكة مارتينسيتية، وهي بنية مجهرية رباعية الزوايا صلبة متمركزة في الجسم تمنح مقاومة التآكل والاحتفاظ بالحافة. يحدد حجم الحبيبات وبنية الأوستينيت السابقة ونظام التقسية التوازن بين الصلابة والمتانة. يقلل الإفراط في المعالجة الحرارية من الصلابة؛ بينما تترك المعالجة الحرارية الناقصة هشاشة متبقية. تؤثر ممارسة المعالجة الحرارية في العالم الحقيقي بشدة على الأداء، لذا حدد نطاقات الصلابة أو الخواص الميكانيكية في مستندات الشراء بدلاً من الاعتماد على "اسم الرتبة" وحده.
الخواص الميكانيكية (النطاقات النموذجية)
فيما يلي قيم تمثيلية مستمدة من أوراق بيانات الشركة المصنعة وجداول GB ومراجع الصناعة؛ تأكد دائمًا من شهادات اختبار المطحنة (MTC) للكمية الموردة.
| الممتلكات | النطاق/القيمة النموذجية |
|---|---|
| قوة الشد (Rm) | ~540 - 780 ميجا باسكال (يعتمد على المعالجة الحرارية). |
| مقاومة الخضوع (0.2% Rp0.2) | ~ 225 - 540 ميجا باسكال (يعتمد على التصلب). |
| الاستطالة (A%) | ~10 - 20% |
| الصلابة (HRC) | صلب: ~20-30 HRC؛ مروي ومخفف: حتى ~50-52 HRC (نطاق العمل النموذجي HRC 38-50). |
| معامل المرونة | ~200 جيجا باسكال (نطاق الفولاذ المقاوم للصدأ النموذجي). |
الترجمة الفورية: يمكن أن يصل 3Cr13 إلى صلابة عالية مناسبة لقطع التآكل وأدوات القطع الأساسية، ولكن الصلابة الأعلى تضحي بالصلابة وقابلية التشغيل الآلي. اذكر عتبات الصلابة والمتانة المطلوبة على الرسومات.
المعالجة الحرارية: الممارسة الموصى بها والتأثيرات
يعتمد الاستخدام الناجح للمادة 3Cr13 على المعالجة المنضبطة للإخماد والتبريد. التوصيات الصناعية العامة (النطاقات النموذجية؛ تأكد من ورقة بيانات المطحنة):
-
التقسية (حرارة التصلب): الحرارة إلى حوالي 980-1030 °C (بعض المصادر تستخدم ~ 101010-1030 درجة مئوية للتقوية الكاملة)، مع الانتظار حتى تتساوى.
-
وسيط الإخماد: التبريد بالزيت أو التبريد بالغاز المتحكم فيه لتجنب التشويه والتشقق. يزيد التبريد المائي السريع من خطر التشقق إلا إذا كانت أحجام المقاطع صغيرة.
-
التقسية: التقسية النموذجية في 150-250 °C ينتج عنه صلابة عالية وتقليل الهشاشة؛ التقسية الأعلى (200-600 درجة مئوية) تقايض الصلابة بالصلابة والثبات. اختر درجة حرارة التقسية لتصل إلى HRC المحددة.
ملاحظة عملية: تخلق الاختلافات الصغيرة في درجة حرارة التصلب أو شدة التبريد تأثيرات كبيرة على الصلابة والمتانة. بالنسبة للمكونات التي يجب أن تقاوم الصدمات، يفضل تقليل الصلابة القصوى والتحقق من صلابتها عن طريق اختبار تشاربي/التأثير عند الحاجة.
مقاومة التآكل: ما الذي يمكن توقعه
مع كروم 12-14%، 3Cr13 هو غير قابل للصدأ بمعنى تشكيل غشاء سلبي، ولكنه ليس شديد المقاومة للتآكل مقارنةً بالدرجات الأوستنيتي (304/316). يعمل بشكل جيد في الهواء، والمياه المعتدلة التآكل والبيئات غير الكلوردية؛ يعمل بشكل سيء في البيئات المالحة/البحرية أو بيئات الكلوريد الحمضية القوية حيث تزداد مخاطر التآكل الناتج عن التنقر والتآكل الشقوق. يعمل التلميع والتخميل والطلاءات الواقية على تحسين عمر الخدمة. بالنسبة للتعرض المستمر للملح الرطب، اختر درجة عالية من الفولاذ المقاوم للصدأ مع كروم وموليبدينوم أعلى (على سبيل المثال، 316) أو سبيكة مزدوجة/سبائك أوستنيتي.
قابلية التصنيع الآلي واللحام والتشطيب السطحي
-
قابلية التشغيل الآلي: معتدلة إلى جيدة. تشتمل بعض أنواع 3Cr13 على إضافات كبريتية للقطع الحر؛ تقلل الصلابة النهائية الأعلى من قابلية التشغيل الآلي بشكل كبير. تتم الماكينة في حالة مزاج أكثر ليونة عندما يكون ذلك ممكنًا وتُنهي المعالجة الحرارية بعد مرور الماكينات الحرجة.
-
قابلية اللحام: محدود. يكون الفولاذ المرتنزيتي غير القابل للصدأ عرضة للتشقق ويتطلب التسخين المسبق والتلطيف بعد اللحام. بالنسبة للتركيبات الملحومة، ضع في اعتبارك تصميم مناطق اللحام في حالة أكثر ليونة وتطبيق معالجة حرارية مناسبة بعد اللحام.
-
تشطيب السطح: التلميع إلى جودة سطح جيدة؛ تستجيب الأسطح المقواة بشكل جيد للطحن والتجليخ السطحي عند استخدام الأدوات الصحيحة.
| الصف | الكربون النموذجي | Cr% | ميزة حالة الاستخدام النموذجي | حكم سريع |
|---|---|---|---|---|
| 3Cr13 / 30Cr13 | 0.20-0.35 | 12-14 | مقاوم للصدأ اقتصادي قابل للتقوية؛ تآكل جيد، صقل جيد | قيمة جيدة لقطع الغيار البالية/سكاكين منخفضة التكلفة. |
| AISI 420 / X20Cr13 AISI 420 / X20Cr13 | 0.15-0.30 | 12-14 | مقاومة تآكل متشابهة؛ قد يكون لـ 420 نوعًا مختلفًا قليلاً من C والمعالجة | قابلة للمقارنة؛ تحقق من الطبقة التحتية الدقيقة (420A/420B/420D). |
| SUS420J2 (JIS) | ~0.15-0.30 | 13 | درجة السكين/الصمام الشائعة في اليابان | متشابهة جداً؛ وغالباً ما يتم التعامل معها على أنها متكافئة. |
| 4Cr13 / 40Cr13 | أعلى قليلاً C | 13 | صلابة أعلى يمكن تحقيقها؛ تُستخدم للأدوات الحرجة التآكل | أكثر مقاومة للتآكل قليلاً بعد التبريد. |
ملاحظة المشترين: كثيرًا ما ينحصر التمييز بين "3Cr13 مقابل 420" في الكربون والكبريت وممارسة المعالجة الحرارية المحددة بدلاً من الكيمياء الجوهرية وحدها. طلب شهادات اختبار المطحنة وتاريخ المعالجة الحرارية للمكونات الحرجة.
التطبيقات الشائعة والأداء في الخدمة
الاستخدامات النموذجية التي تؤدي فيها 3Cr13 أداءً جيدًا:
-
منخفضة إلى متوسطة المدى شفرات السكاكين وأدوات المائدة (رخيصة إلى متوسطة السعر). صقل جيد وحافة جيدة مع احتفاظ معتدل.
-
مقاعد الصمامات، وأجزاء الصمامات، والفوهات، والأعمدة، والمحامل الصغيرة حيث تكون هناك حاجة إلى مقاومة التآكل ومقاومة التآكل المعقولة تحت 300-400 درجة مئوية تقريبًا.
-
السحابات ومكونات الماكينات التي يتم تقويتها للتآكل، بشرط ألا تكون البيئة غير مسببة للتآكل بشدة.
الملاحظة الميدانية: يثني العديد من المستخدمين النهائيين على 3Cr13 لقدرته على تحمل التكاليف ولأدائه المتوقع عند معالجته حراريًا بشكل صحيح؛ ومع ذلك، في حالة التعرض للملح الرطب أو التعرض البحري يمكن أن يكون عمره أقصر بكثير من الأجزاء غير القابل للصدأ المصنوعة من سبائك أعلى.
التحقق من الجودة والمصادر والمواصفات للمشترين/المهندسين
عند تحديد أو شراء قطع 3Cr13، قم بتضمين:
-
مرجع قياسي دقيق (رقم GB/T، أو "ما يعادل X30Cr13 / SUS420J2 / AISI 420" والمتغير الفرعي).
-
حدود التحليل الكيميائي على الشهادة (C، Cr، S، P، P، Ni).
-
مسار المعالجة الحرارية المطلوبة و الصلابة المستهدفة (HRC مع التسامح).
-
الاختبارات غير المتلفة أو متطلبات الاختبار الميكانيكي (الشد/التأثير)، إذا كان الجزء حساسًا للسلامة.
-
فئة تشطيب السطح والتلميع، اختبار التآكل (رش الملح) عند الحاجة.
عمليات تدقيق الموردين: الطلب شهادات اختبار المطحنة (MTC) وبالنسبة لعناصر السلامة، أخذ عينات من الأجزاء للاختبار التدميري. الشراء من المطاحن أو الموزعين ذوي السمعة الطيبة الذين يوفرون إمكانية التتبع لأرقام الدُفعات/الأرقام الحرارية.
المزايا والقيود - قائمة مراجعة سريعة
المزايا
-
فعالة من حيث التكلفة بالنسبة لدرجات السبائك العالية المقاومة للصدأ.
-
يحقق صلابة عالية ومقاومة ممتازة للتآكل بعد المعالجة الحرارية المناسبة.
-
تلميع جيد؛ جيد للأجزاء التي يكون فيها المظهر النهائي مهمًا.
القيود
-
مقاومة معتدلة للتآكل مقارنةً بالدرجات الأوستنيتي (304/316) - ليست مثالية للمياه المالحة أو البيئات شديدة الحموضة/الكلوريد.
-
قابلية لحام محدودة بدون تسخين مسبق/ما بعد التسخين الدقيق.
-
تنخفض الصلابة عند مستويات الصلابة العالية جدًا.
الأسئلة المتداولة
-
هل الفولاذ المقاوم للصدأ 3Cr13 هو نفسه الفولاذ المقاوم للصدأ 420؟
وهي معادلات متقاربة؛ يعتبر 3Cr13 مشابهًا بشكل عام لعائلة AISI 420 وSUS420J2، على الرغم من أن مستويات الكربون والشوائب الدقيقة واصطلاحات التسمية تختلف حسب المعيار. تحقق من ذلك مع المورد MTC. -
هل يمكن تقسية 3Cr13 للحفاظ على حافة سكين جيدة؟
نعم - بعد إخماده وتلطيفه يمكن أن يصل إلى HRC ~ 48-52، مما يوفر احتفاظًا جيدًا بالحافة للسكاكين الرخيصة والمتوسطة. ومع ذلك، فإن الفولاذ الممتاز الذي يحتفظ بالحافة (على سبيل المثال، VG-10، S35VN) يتفوق عليه. -
هل 3Cr13 مقاوم للتآكل؟
إنه "غير قابل للصدأ" في البيئات المعتدلة ولكنه ليس شديد المقاومة في الظروف المالحة أو الغنية بالكلوريد؛ للاستخدام البحري اختر الدرجات الأعلى من السبائك. -
هل 3Cr13 قابل للحام؟
محدودة. يُنصح بالتسخين المسبق والتلطيف بعد اللحام لتجنب التشقق. بالنسبة للهياكل الملحومة، ضع في اعتبارك درجات بديلة أو تغييرات في التصميم. -
ما هي الصناعات التي تستخدم عادةً 3Cr13؟
أدوات المائدة والصمامات والمثبتات والأعمدة الصغيرة والفوهات وقطع الغيار البالية والأدوات الدقيقة غير المكلفة المستخدمة في البيئات غير العدوانية. -
كيف يمكنني تحديد المعالجة الحرارية على الرسومات؟
اذكر درجة حرارة التصلب، ووسط التبريد، ودرجة حرارة التبريد، ودرجة حرارة المزاج، ونطاق الصلابة المستهدفة (HRC) بالإضافة إلى اختبارات القبول. كما تتطلب أيضًا MTC الذي يغطي خصائص ما بعد درجة الحرارة العالية. -
هل يصدأ 3Cr13 بسهولة؟
وفي ظل الظروف الجافة العادية يقاوم الصدأ؛ وفي البيئات الرطبة المحملة بالملح قد يتآكل أسرع من السبائك المقاومة للصدأ ذات الكروم/الموليبدينوم الأعلى. يساعد طلاء السطح والتخميل. -
هل 3Cr13 مغناطيسي؟
نعم، مثل معظم أنواع الفولاذ المارتنسيتي غير القابل للصدأ المارتنسيتي فهو مغناطيسي في حالتي التلدين والتصلب. -
ما هي الصلابة التي يجب أن أطلبها في القطعة القابلة للتآكل؟
تتراوح صلابة التشغيل النموذجية بين HRC 38-50 حسب عمر التآكل والمتانة المطلوبة؛ حدد الاختبار أو قم بإجراء تجارب معملية. -
كيف تختار بين 3Cr13 و304 للمكون؟
اختر 3Cr13 عندما يكون التآكل/الصلابة والتكلفة مهمين، و304 عندما تكون مقاومة التآكل والليونة أكثر أهمية. إذا كانت هناك حاجة لكليهما، فكر في الفولاذ المزدوج أو الفولاذ المقاوم للصدأ ذو السبائك العالية.
AR 
EN 
JA 
KO 
DE 
IT 
ES