فولاذ X20Cr13: الخواص والأسعار والمكافئ

X20Cr13 عبارة عن فولاذ مارتينسيتي غير قابل للصدأ فعال من حيث التكلفة (EN 1.4021، يباع عادةً باسم AISI 420) مع ما يقرب من 0.16-0.25% كربون وحوالي 12-14% كروم. يتم تقويتها عن طريق التبريد والتلطيف للوصول إلى صلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل مع الحفاظ على مقاومة مقبولة للتآكل في البيئات المعتدلة العدوانية. بالنسبة للأجزاء التي تحتاج إلى صلابة عالية ومقاومة تآكل وسلوك معقول غير قابل للصدأ - على سبيل المثال الشفرات ومقاعد الصمامات والأعمدة ومكونات المضخات - غالبًا ما يكون X20Cr13 هو الخيار التجاري الأفضل عند الموازنة بين الأداء والتسعير المباشر من المصنع.

1. ما هو الفولاذ X20Cr13؟

X20Cr13 عبارة عن فولاذ مارتينسيتي غير قابل للصدأ مُعرَّف في التسمية EN باسم 1.4021. وعادةً ما تتم الإشارة إلى نفس العائلة مع AISI 420 و BS 420S29 في العديد من كتالوجات الموردين. يتم فك ترميز الاسم على النحو التالي: X = السبائك، 20 = كربون اسمي × 100 (0.20% اسمي)، Cr13 = 13% كروم تقريبًا. هذه الفئة من الفولاذ مغناطيسية وقابلة للتقوية بالمعالجة الحرارية.

2. التركيب الكيميائي

فيما يلي نافذة التركيب القياسي الذي ستراه عادةً في التركيب القياسي لـ X20Cr13 (EN 1.4021 / AISI 420). قد تقع قطع المطاحن الفردية في أي مكان في نطاقات التفاوت المسموح به.

جدول التكوين

ملاحظة: يقدم الموردون في بعض الأحيان أنواعًا مختلفة مع تغيير S أو Mn بشكل طفيف لجعل الرتبة أسهل في الماكينة (التصنيع الحر X20Cr13) أو لتحسين قابلية الصقل. اطلب دائمًا تحليل مطحنة أو شهادة مطابقة للأجزاء الحرجة.

3. البنية المجهرية وكيف يتحكم التركيب في السلوك

سبيكة X20Cr13 هي في الأساس سبيكة مارتينسيتية غير قابلة للصدأ بعد المعالجة الحرارية المناسبة. السمات البنائية المجهرية الرئيسية التي ستواجهها هي:

• مصفوفة المارتينسيت بمجرد إخمادها، وهو ما يوفر الصلابة العالية وقوة الشد.

• كربيدات الكروم تترسب اعتمادًا على الكربون والتاريخ الحراري. وهي تعزز مقاومة التآكل ولكنها يمكن أن تقلل من مقاومة التآكل إذا تشكلت بشكل مفرط عند حدود الحبيبات (التحسس).

• الأوستينيت المحتفظ به قد يكون موجودًا إذا كان التبريد غير كافٍ؛ وهذا يؤثر على ثبات الأبعاد واستجابة التقسية اللاحقة.

الآثار العملية: يتم موازنة النسب المئوية للكربون والكروم بشكل متعمد للسماح بالتصلب إلى صلابة عالية مع الحفاظ على سلوك غير قابل للصدأ. يقلل الترسيب المفرط للكربيد على حدود الحبيبات من مقاومة التآكل، لذا فإن التبريد المتحكم فيه والتلطيف المناسب مهمان.

4. الخواص الميكانيكية (نموذجية، ملدنة ومصلبة ومبردة + مخففة)

تتغير الخواص الميكانيكية على نطاق واسع مع المعالجة الحرارية. يلخص الجدول أدناه النطاقات النموذجية من أوراق بيانات الموردين لأشكال المنتجات الشائعة (القضبان والقضبان). القيم تمثيلية؛ تحقق دائمًا من صحة شهادة المورد.

ملاحظة عملية: كما هو الحال مع جميع أنواع الفولاذ المارتنسيتي، توفر الصلابة القوة ومقاومة التآكل على حساب الليونة. وتؤثر الأبعاد والمشتت الحراري (سُمك المقطع) على الصلابة والخصائص النهائية.

5. المعالجة الحرارية: كيفية التقسية والتلطيف والتحكم في الخصائص

المعالجة الحرارية الصحيحة ضرورية لأداء يمكن التنبؤ به.

إجراء التصلب النموذجي

1. أوستنيتيز (معالجة المحلول):: التسخين إلى 980-1050 درجة مئوية والتثبيت لتحقيق أوستينيت موحد. تبلغ درجات حرارة الأوستنيت النموذجية حوالي 1000 درجة مئوية للعديد من القطع التجارية.

2. الإرواء:: التبريد السريع في زيت أو بوليمر التبريد لتحويل الأوستينيت إلى مارتينسيت. عادةً ما يكون التبريد بالهواء غير كافٍ للتصلب الكامل في المقاطع السميكة.

3. المزاج:: إعادة التسخين إلى 150-650 درجة مئوية حسب التوازن المطلوب بين الصلابة والمتانة. تحافظ درجة الحرارة المنخفضة (150-200 درجة مئوية) على صلابة عالية جدًا ولكنها قد تحتفظ بالهشاشة. تقلل درجات الحرارة الأعلى من الصلابة وتستعيد الصلابة.

أهداف الصلابة

• بالنسبة لأدوات القطع وشفرات السكاكين، يعد التقسية للوصول إلى روكويل C 56-62 أمرًا شائعًا (خاص بالهندسة والاستخدام).

• بالنسبة للأجزاء القابلة للتآكل، قد يستهدف المصممون نطاقات HB أو HRC محددة حسب الاستخدام.

إخماد التشقق والحذر

• تجنب التبريد السريع للغاية على الأشكال المعقدة حيث قد تتسبب الضغوط الداخلية في حدوث تشقق. استخدم التركيبات المناسبة والتسخين المسبق إذا لزم الأمر. يجب التحقق من صحة الأشكال الهندسية المعقدة من خلال المعالجات الحرارية التجريبية.

(للحصول على نوافذ درجة الحرارة الدقيقة راجع ورقة بيانات المعالجة الحرارية الخاصة بالمورد وأي مخططات TTT قابلة للتطبيق. وتتوفر صحائف البيانات النموذجية ومخططات TTT من منتجي الصلب المعترف بهم).

6. مقاومة التآكل: ما يمكن توقعه وحدوده

يوفر X20Cr13 مقاومة معتدلة للتآكل نموذجي من فولاذ الكروم المارتنسيتي 12-14%. النقاط الرئيسية:

• فهو يقاوم الأكسدة والتآكل المائي الخفيف بشكل أفضل من الفولاذ الكربوني العادي بسبب محتواه من الكروم.

• إنه لا مقاوم للتآكل مثل الرتب الأوستنيتي مثل 304 أو 316؛ تجنب التعرض لفترات طويلة لبيئات غنية بالكلوريد عندما تكون مقاومة التآكل ضرورية.

• تشطيب السطح مهم: تعمل الأسطح المصقولة على تحسين المقاومة بشكل كبير؛ أما الأسطح الخشنة أو التالفة بالحرارة والحدود الحبيبية الغنية بالكربيد فتؤدي إلى تفاقم الأداء.

حدود استخدام درجة الحرارة

• يسرد العديد من الموردين الخدمة حتى 300-400 درجة مئوية تقريبًا للاستخدام الهيكلي. للتعرض المستمر للأجواء الحارة أو الأجواء الكبريتية أو البيئات المؤكسدة بشدة، اختر سبيكة عالية من الفولاذ المقاوم للصدأ أو درجة مقاومة للحرارة.

7. قابلية التصنيع والطحن والتلميع بالماكينات

• قابلية التصنيع متوسط. يزيد محتوى الكربون من تآكل الأداة؛ قد يتم تقديم أنواع مختلفة من الآلات الحرة مع زيادة الكبريت عند الحاجة إلى كفاءة القطع. اسأل ماكينة التفريز عما إذا كانت توفر كبريتًا منخفضًا أو كبريتًا متحكمًا فيه من أجل قابلية التلميع.

• الطحن والتشطيب: يحصل X20Cr13 على صقل مرآة جيد، خاصةً عند استخدام مادة منخفضة الكبريت وبعد المعالجة الحرارية المناسبة. يحسن التشطيب النهائي للسطح من مقاومة التآكل بشكل كبير.

• أدوات القطع:: أدوات الكربيد الموصى بها لحالات الصلابة؛ استخدم إعدادات صلبة لتجنب الثرثرة ومناطق تصلب العمل غير المتوقعة.

8. اللحام والإصلاح

• الفولاذ المرتنزيتي غير القابل للصدأ أقل قابلية للحام من درجات الفولاذ الأوستنيتي. يمكن أن يخلق اللحام مناطق متأثرة بالحرارة صلبة وهشة إذا لم يتم تسخينها بشكل صحيح وتلطيفها بعد اللحام.

• توصيات اللحام:: التسخين المسبق إلى 150-250 درجة مئوية، والتحكم في درجة الحرارة البينية، وإجراء التقسية بعد اللحام لتخفيف الضغوط وتجنب التشقق. عند الإمكان، استخدم معادن الحشو المطابقة المحددة من قبل المورد. بالنسبة للمكونات الحرجة، يفضل التثبيت الميكانيكي أو التصميم لإدراج تآكل قابلة للاستبدال لتجنب الإصلاحات الملحومة.

9. التطبيقات النموذجية (حيث يتألق X20Cr13)

يُستخدم X20Cr13 على نطاق واسع حيثما كانت الصلابة والمقاومة المعتدلة للتآكل مطلوبة بسعر جيد:

• أدوات المائدة وشفرات السكاكين

• الأدوات الجراحية وأدوات طب الأسنان في بعض الحالات (عند تحديدها ومعالجتها وفقًا للمعايير الجراحية)

• أكمام المحامل والصمامات ومكونات المضخة

• الأعمدة، والدبابيس، والأجزاء البالية التي تتطلب صلابة السطح

• الأدوات واللكمات والقوالب لبعض عمليات الأشغال الباردة

• مثبتات ومكونات لمعالجة الأغذية حيث يمنع التلميع العالي التلوث

يدرج الموردون والكتالوجات الصناعية عادةً X20Cr13 لهذه الاستخدامات لأنه يوفر حلاً وسطًا جيدًا بين الأداء والتكلفة.

10. نماذج المنتجات، والتفاوتات المسموح بها، وما يجب طلبه من الموردين

النماذج الموردة الشائعة

• القضبان والقضبان اللامعة (مسحوبة على البارد)

• القضبان الأرضية والأعمدة الدقيقة

• قضبان وألواح مسطحة بسماكات محدودة

• المطروقات والقضبان نصف المصنعة

ما الذي تطلبه من المصنع

• شهادة اختبار المطحنة (التحليل الكيميائي والميكانيكي)

• سجل المعالجة الحرارية إظهار جدول زمني للتقوية ووسط التبريد والتبريد والتلطيف عند توريد مادة مقواة مسبقًا

• مواصفات تشطيب السطح وأي معالجة للتلميع/الحفر

• تقارير الاختبارات غير المتلفة للمكونات الحرجة (UT، MPI حسب الاقتضاء)

11. تسعير المصنع ومقارنة الموردين (جدول الأسعار)

تختلف أسعار المصنع للفولاذ المقاوم للصدأ حسب المنطقة والشكل والكمية وظروف السوق. يلخص الجدول أدناه النطاقات النموذجية لأسعار المصنع/شبه البيع بالجملة التي لوحظت في قوائم الموردين العالمية. استخدم هذه الأرقام كمرجع للشراء واطلب دائمًا عرض أسعار رسمي.

نصائح للمشتري

• تتقلب الأسعار حسب المواد الخام (النيكل ليس له علاقة هنا ولكن أسعار الكروم والخردة تؤثر على الأسعار) والعملة والشحن وحجم الطلب.

• اطلب عروض أسعار المصنع السابق ومقارنة تكلفة التسليم إلى مصنعك بما في ذلك الرسوم والشحن. بالنسبة للطلبيات الكبيرة، اطلب عمليات التسليم المتداخلة وإمكانية تتبع الدفعات.

12. قائمة مراجعة اختيار التصميم

عند اختيار X20Cr13 لمكون، ضع علامة على هذه العناصر:

• هل الصلابة العالية أو مقاومة التآكل أولوية قصوى؟ إذا كانت الإجابة بنعم، فإن X20Cr13 هو المرشح.

• هل ستكون البيئة متآكلة بشكل معتدل فقط، أم أن المكونات ستشهد مياهًا مالحة أو وسائط حمضية؟ إذا كان من المتوقع حدوث تآكل شديد، فضع في اعتبارك درجات أعلى من الكروم أو درجات الأوستنيتي.

• هل يمكنك التحكم في المعالجة الحرارية (التبريد والتلطيف) أو شراء قضبان معالجة مسبقًا من المورد؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، فقم بالترتيب مع المطحنة للحصول على الصلابة المطلوبة للتسليم.

• هل الأشكال الهندسية معقدة أو رقيقة؟ تحقق من صحة استراتيجية التبريد لتجنب التشويه أو التشقق.

• هل من المحتمل إصلاح اللحام؟ إذا كانت الإجابة بنعم، فقم بالتصميم لتقليل اللحام أثناء الخدمة أو اختر فولاذ مقاوم للصدأ أكثر قابلية للحام.

13. مراقبة الجودة والاختبارات المهمة

اسأل الموردين عن:

• شهادة اختبار الطاحونة (EN 10204 3.1 أو 3.2 حسب الحاجة)

• تقرير اختبار الصلابة (قبل وبعد المعالجة الحرارية عند الاقتضاء)

• تقرير التركيب الكيميائي (التحليل الطيفي)

• بالنسبة للأجزاء الحرجة، اطلب شهادات الفحص غير القابل للكشف عن المعادن (بالموجات فوق الصوتية/الموجات فوق الصوتية/المسح الضوئي بالموجات فوق الصوتية/المسح الضوئية) وشهادات الأبعاد.

14. الاستدامة ونهاية العمر الافتراضي

إن X20Cr13 قابل لإعادة التدوير بالكامل في تيار خردة الفولاذ المقاوم للصدأ. تُعد استعادة الكروم والحديد أمرًا روتينيًا في إعادة تدوير الصلب، مما يجعل هذه الدرجة خيارًا معقولاً للمصنعين الذين يهدفون إلى تحسين تأثير دورة الحياة. عند الشراء من المصانع، ضع في اعتبارك طلب معلومات حول محتوى الخردة وكفاءة الطاقة الإنتاجية إذا كانت الاستدامة معيارًا للشراء.

15. الأسئلة المتداولة

1. هل X20Cr13 هو نفسه AISI 420؟
   نعم، عادةً ما يكون X20Cr13 (EN 1.4021) مكافئًا لـ AISI 420 في العديد من المعايير وكتالوجات الموردين. تأكد دائمًا من التركيب الدقيق في شهادة المطحنة.

2. هل سيصدأ X20Cr13؟
   يمكن أن يتآكل في الظروف القاسية؛ وفي البيئات المعتدلة ومع تشطيب السطح الجيد يتصرف مثل الفولاذ المقاوم للصدأ. بالنسبة لبيئات الكلوريد اختر درجات سبائك أعلى.

3. هل يمكن تقسية X20Cr13 حتى تصل إلى صلابة درجة السكين؟
   نعم، مع التسقية والتلطيف المناسبين تصل إلى صلابة مناسبة لحواف القطع، ولكن الصلابة الدقيقة تعتمد على حجم المقطع والتلطيف.

4. هل هو جيد للحام؟
   اللحام ممكن ولكنه يتطلب التسخين المسبق والتلطيف بعد اللحام لتجنب التشقق والتقصف. استخدم معادن حشو مطابقة.

5. ما هي الصناعات التي تستخدم X20Cr13؟
   أدوات المائدة، والصمامات، والصمامات، والمضخات، والمثبتات، والأعمدة، والمحامل، والأدوات التي تتطلب صلابة ومقاومة عادلة للتآكل.

6. هل X20Cr13 مغناطيسي؟
   نعم، نظرًا لكونها مارتينسيتية، فهي مغناطيسية في حالة التصلب والتلطيف.

7. ما هي الكثافة النموذجية؟
   ما يقرب من 7.7 جم/سم مكعب، على غرار العديد من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ.

8. هل يقدم الموردون أنواعًا مختلفة للتشغيل الآلي المجاني؟
   نعم. يقوم بعض المنتجين بتعديل الكبريت أو عناصر أخرى لتحسين قابلية التشغيل الآلي؛ اطلب تفاصيل متغير المورد.

9. ما الشهادات التي يجب طلبها للأجزاء الحرجة؟
   شهادات اختبار المطحنة EN 10204 3.1/3.2، وسجلات المعالجة الحرارية، وتقارير الصلابة، والاختبار غير القابل للتمييز حسب الاقتضاء.

10. هل X20Cr13 فعال من حيث التكلفة؟
    نعم يتم اختياره عادةً لتوازنه الجيد بين الصلابة ومقاومة التآكل والحماية المعتدلة من التآكل بأسعار المصنع الأقل من درجات السبائك الأعلى غير القابل للصدأ. تختلف الأسعار حسب المنطقة وحجم الطلب.

التوصيات العملية النهائية لسبائك MWalloys

1. التموضع: ركز على التسعير المباشر من المصنع، وشهادات المطاحن، والتشطيبات المتاحة (منخفضة الصقل والتلميع، والمروي والمخفف للصلابة للعميل). وضح الأشكال (القضبان، الأعمدة المطحونة الدقيقة، القضبان المسطحة) التي تقوم بتخزينها وأوقات التسليم المعتادة.

2. المحتوى الذي يجب تضمينه في صفحات المنتجات:: جدول التركيب، وخيارات المعالجة الحرارية الواضحة، ونطاقات الصلابة، والتطبيقات الموصى بها، ونتائج الاختبارات الميكانيكية النموذجية، وقابلية تنزيل MTC. وهذا يحسّن من ثقة المشتري ووضوح البحث.

3. تحسين محركات البحث SEO وEEEAT: توفير أوراق بيانات داخلية، وصور حقيقية للتشطيبات السطحية والمقاطع العرضية، ودراسات حالة للعملاء حيث حل X20Cr13 مشكلة تآكل أو تكلفة ووثائق واضحة توضح إمكانية تتبع الجودة. تساهم هذه العناصر في تصنيف Google وتلبية توقعات EEAT.

4. شفافية الأسعار: تقديم أمثلة على مستويات الأسعار (مثال على مستويات الأسعار (سعر الطن للطن الواحد من 1-3 أطنان مقابل الحجم الأكبر) ونموذج عرض أسعار قابل للتنزيل لتسريع اتخاذ قرارات الشراء.

المصادر والمراجع الرئيسية

• الفولاذالرقم: التركيب الكيميائي وملاحظات حول التحكم في الكبريت لقابلية التشغيل الآلي.

• ورقة بيانات Rodacciai (X20Cr13 / 1.4021): نطاقات التركيب وجداول الخواص الميكانيكية لمختلف الأحجام والظروف.

• الصفحة الفنية AGST (AISI 420 / 1.4021): ملاحظات مقاومة التآكل، والكثافة، وإرشادات درجة حرارة الخدمة.

• ورقة بيانات المورد/الفولاذ الأرجنتيني: ملخص الأداء: الصلابة، وخصائص التآكل، والمقارنة مع الرتب الأخرى 410/416.

• صفحات قوائم السوق (Alibaba، Made-in-China): نطاقات أسعار المصنع الإرشادية للقضبان واللفائف؛ استخدمها لمقارنة أسعار المشتري.