1. مقدمة
1.4122, يشار إليها عادة بتسميتها الأوروبية X39CrMo17-1, عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مصنوع من الكروم المارتنسيتي مصمم لتقديم مزيج من صلابة, مقاومة التآكل وأداء التآكل المعقول.
إنها تحتل أرضية وسطية عملية بين فولاذ الأدوات ودرجات الفولاذ المقاوم للصدأ المقاومة للتآكل: يمكن تصلبها بالمعالجة الحرارية لقوة عالية ومقاومة للتآكل, ومع ذلك فهي توفر مقاومة أفضل للتآكل مقارنة بالعديد من أنواع الفولاذ الكربوني.
2. ما هو 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ
1.4122 (وتسمى أيضا X39CrMo17-1) هو الكروم المارتنسيتي الفولاذ المقاوم للصدأ - قابلة للتصلب, درجة مغناطيسية مقاومة للصدأ مصممة لتوفير توازن صلابة عالية/مقاومة التآكل و مقاومة التآكل المعتدلة.
يختار المهندسون 1.4122 للمكونات التي تتطلب حواف حادة وأسطح قطع متينة (أدوات المائدة), مهاوي الدقة والمغزل, تآكل الأجزاء وبعض مكونات الصمام أو المضخة حيث تكون مقاومة التآكل المعتدلة كافية.
إنه يختلف عن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (على سبيل المثال, 304) وهي غير مغناطيسية ومقاومة للغاية للتآكل, ومن درجات الحديد التي لا يمكن تصلبها بالتبريد;
1.4122السمة المميزة هي البنية المجهرية المارتنسيتية بعد التبريد, مما ينتج صلابة وقوة عالية.
3. التركيب الكيميائي 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ
أدناه نظيفة, جدول احترافي يوضح نطاقات التركيب الكيميائي لـ 1.4122 (X39CrMo17-1) الفولاذ المقاوم للصدأ مع موجزة, وصف يركز على الهندسة للدور الذي يلعبه كل عنصر في هذه السبيكة.
| عنصر | يتراوح (بالوزن ٪) | الدور الأساسي(ق) - موجزة |
| ج (الكربون) | 0.33-0.45 | عامل التصلب الرئيسي — يزيد من صلابة مارتنسيت ومقاومة التآكل; يقلل من المتانة وقابلية اللحام عند مستويات عالية. |
| كر (الكروم) | 16.5-17.5 | يوفر سلبية التآكل ويساهم في التصلب وتكوين الكربيد. |
| شهر (الموليبدينوم) | 0.80-1.30 | يحسن الصلابة, القوة والمقاومة للتآكل الموضعي. |
| في (النيكل) | .001.00 | مساعدة صلابة طفيفة; أبقى منخفضًا للاحتفاظ بالاستجابة المارتنسيتية. |
| MN (المنغنيز) | .51.50 | مزيل الأكسدة ويساعد على الصلابة الخفيفة. |
و (السيليكون) |
.001.00 | مزيل الأكسدة ومقوي المحلول الصلب المتواضع. |
| ص (الفسفور) | .0.04 | النجاسة - تبقى منخفضة لتجنب التقصف وفقدان التعب. |
| ق (الكبريت) | ≤0.015 | مصغر (ليست درجة التصنيع الحرة) لأنه يقلل من المتانة والأداء التعب. |
| Fe (حديد) | توازن | عنصر المصفوفة - يشكل القاعدة الفولاذية المارتنسيتية. |
| العناصر النزرة (ل, الخامس, النحاس, ن, إلخ.) | عادة <0.05-0.20 | تأثيرات صغيرة من السبائك الدقيقة أو عناصر متشرد; يمكن تحسين الحبوب أو تعديل الخصائص قليلاً عند وجودها. |
4. الخصائص الميكانيكية من 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ
تختلف الخواص الميكانيكية باختلاف حالة المعالجة الحرارية. فيما يلي النطاقات التمثيلية المستخدمة لتوجيهات التصميم.
| حالة / علاج | صلابة (HRC) | قوة الشد (UTS, MPA) | 0.2% دليل / أَثْمَر (MPA) | استطالة (أ, %) | Charpy V-Notch (تقريبا., ي) |
| ناعم / تطبيع (توصيل) | ~20-30 HRC | ~500-700 ميجا باسكال | ~300-450 ميجا باسكال | 10-18 % | 30-60 ج |
| مغوّل & خفف → ~40 HRC (مزاج هندسي نموذجي) | ≈38-42 لجنة حقوق الإنسان | ~800-950 ميجا باسكال | ~600-800 ميجا باسكال | 8-12 % | 15-30 ي |
| مغوّل & خفف → ~48–52 HRC (صلابة عالية) | ≈48-52 لجنة حقوق الإنسان | ~1000-1300 ميجا باسكال | ~800-1,100 ميجا باسكال | 3-8 % | 5-20 ي |
| أقصى تصلب (قريب 55+ HRC) | >55 HRC | >1,300 MPA | عالي (تقترب من UTS) | قليل (<3 %)* | قليل (<10 ي) |
5. الخصائص المغناطيسية والفيزيائية 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ
فهم الخصائص المغناطيسية والفيزيائية 1.4122 يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ أمرًا بالغ الأهمية لمهندسي التصميم, خاصة عند تحديد مكونات الآلات الدقيقة, الأدوات, أو التطبيقات التي يكون فيها التمدد الحراري والتوصيل مهمًا.
| ملكية | القيمة النموذجية | الآثار الهندسية |
| كثافة | 7.75-7.80 جم/سم3 | حسابات الوزن, الحمل الديناميكي, تصميم المكون |
| الموصلية الحرارية | 19-24 ث/م · ك | تبديد الحرارة, بالقطع والتشويه الحراري |
| معامل التمدد الحراري | 10–11 ×10⁻⁶ /ك | استقرار الأبعاد في ظل الدورات الحرارية |
| حرارة محددة | ~ 460 j/kg · k | الإدارة الحرارية أثناء المعالجة |
| السلوك المغناطيسي | المغناطيسية | النظر في القرب من أجهزة الاستشعار, التدخل الإلكتروني, التجمع المغناطيسي |
6. مقاومة التآكل
1.4122 يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة التآكل المعتدلة, يتفوق على الفولاذ الكربوني العادي ولكنه أدنى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
البيئات التي يؤدي فيها أداءً مقبولاً
- المياه العذبة والأجواء الصناعية المؤكسدة بشكل معتدل
- الأحماض العضوية والبيئات الكيميائية المعتدلة, عندما مصقول أو تخميله
القيود
- لا ينصح به ل البيئات الغنية بالكلوريد (مياه البحر, محلول ملحي) حيث يصبح التآكل والشقوق أمرًا كبيرًا.
- تتناقص مقاومة التآكل الموضعية مع زيادة الصلابة والتلطيف الذي يكشف عن عدم التجانس في البنية المجهرية.
التشطيب السطحي والتخميل
- تلميع إلى النهاية الجميلة و التخميل الكيميائي (على سبيل المثال, معالجة حمض النيتريك) تحسين أداء التآكل من خلال تقوية الفيلم السلبي.
- الطلاء (الدهانات, تصفيح) أو الحماية الكاثودية شائعة في عمر الخدمة الطويل في البيئات الهامشية.
7. المعالجة الحرارية والتصلب
المعالجة الحرارية الخياطة أمر أساسي للاستخدام 1.4122 بفعالية.
جدول تصلب نموذجي
- أوستنتيش: الحرارة تقريبًا 980-1020 درجة مئوية (النطاق النموذجي للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي; تعتمد درجة الحرارة الدقيقة على حجم القسم والتحكم في الفرن) لتشكيل الأوستينيت.
- التبريد: التبريد السريع في الزيت أو البوليمر ليتحول إلى مارتنسيت. يمكن استخدام التبريد المائي ولكنه يزيد من خطر التشوه والتشقق.
- تقع: إعادة التسخين ل 150-600 درجة مئوية اعتمادًا على توازن الصلابة/الصلابة النهائي المطلوب.
درجات الحرارة المنخفضة تؤدي إلى صلابة أعلى وصلابة أقل; تؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى صلابة أقل ولكن ليونة أفضل ومقاومة للصدمات.
استجابة تصلب
- العناصر المكونة للكربيد (كر, شهر) ومحتوى الكربون يدفع إلى الصلابة. 1.4122 يُظهر استجابة جيدة تسمح للمصممين باختيار دورات مزاجية لأهداف ميكانيكية محددة.
الآثار
- تزداد القوة بشكل كبير بعد التهدئة والمزاج.
- صلابة يمكن استعادتها جزئيا عن طريق التقسية; هناك مقايضة معروفة بين الصلابة والمتانة.
- القابلية للآلات يتفاقم بشكل عام بعد التصلب; تتم معظم العمليات في ظروف ملدنة أو مخففة جزئيًا.
8. القدرة على التصنيع والتصنيع
القابلية للآلات
- متوسطة في حالة صلب. بحالة ناعمة, 1.4122 آلات مماثلة لدرجات المارتنسيت الأخرى مع الأدوات المناسبة وسرعات القطع.
استخدم أدوات حادة عالية السرعة, المبرد الكافي والأعلاف المحافظة عند معالجة الأجزاء الصلبة. - فقير عندما تصلب. صلابة >45 يزيد HRC من تآكل الأدوات بشكل كبير; تعتبر أدوات الطحن والكربيد نموذجية.
قابلية اللحام
- محدود. هيكل عالي الكربون والمارتنسيت يجعل الفولاذ عرضة للتآكل التكسير البارد الناجم عن الهيدروجين. يتطلب اللحام بشكل عام:
-
- سخن (على سبيل المثال, 150-250 درجة مئوية حسب السُمك)
- أقطاب الهيدروجين منخفضة
- تقسية ما بعد اللحام أو PWHT لتخفيف الضغوط المتبقية وتخفيف المناطق الخطرة
- للأجزاء الحرجة, يتم تجنب اللحام أو إجراؤه باستخدام المعالجة الحرارية بعد اللحام.
تشكيل
- تشكيل بارد: محدودة في حالة تصلب; من الأفضل أن تتشكل في حالة ملدنة ثم تتصلب.
- تشكيل ساخن: يمكن استخدامها ضمن النوافذ الخاضعة للرقابة ولكنها تتطلب معالجة حرارية لاحقة لاستعادة الخصائص المصممة.
9. المزايا والقيود
مزايا 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ
- قابلية جيدة: يمكن معالجتها بالحرارة لمجموعة واسعة من قيم الصلابة والقوة.
- مقاومة التآكل متوازنة: متفوقة على الفولاذ الكربوني في العديد من البيئات.
- ارتداء المقاومة: مناسبة لقطع الحواف, مهاوي وأجزاء التآكل المحملة بخفة.
- مغناطيسي: مفيد عند الحاجة إلى السلوك المغناطيسي.
قيود 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ
- قيود قابلية اللحام - يتطلب التسخين المسبق وPWHT للصلات المهمة.
- القابلية للتشكيل البارد: فقير في حالة تصلب; يجب أن تتشكل في حالة صلب.
- حدود التآكل: لا يُنصح باستخدامه في مياه البحر أو البيئات التي تحتوي على نسبة عالية من الكلوريد دون اتخاذ تدابير وقائية.
- بالقطع عندما تصلب: ارتداء أداة عالية, الأدوات الخاصة المطلوبة.
10. التطبيقات الصناعية 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ
1.4122 يستخدم حيث مزيج من صلابة سطحية عالية, ارتداء المقاومة, ومقاومة التآكل المعتدلة مطلوب:
- أدوات المائدة والأدوات الجراحية: السكاكين, تستفيد المقص وشفرات الحلاقة من توازن الصلابة والسلوك المقاوم للصدأ.
- الهندسة الميكانيكية: مهاوي, مغزل, دبابيس وتروس صغيرة تتطلب الدقة, الاحتفاظ بالحافة وعمر التآكل الجيد.
- المضخات والصمامات: ينبع, المقاعد والمكونات المعرضة للمياه العذبة أو السوائل المخزنة.
- الأدوات والقوالب: لمعالجة البوليمر ومهام الأدوات الخفيفة حيث تكون مقاومة التآكل مفيدة مقارنة بفولاذ الأدوات العادي.
- استخدامات متخصصة أخرى: تحمل السباقات, المكونات الهيكلية الصغيرة, وبعض أدوات التثبيت التي تكون فيها الصلابة والاستجابة المغناطيسية مفيدة.
11. مقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الصلة
1.4122 (X39CrMo17-1) هو الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم المارتنسيتي مع صلابة متوازنة, مقاومة التآكل, وارتداء الخصائص.
لتوجيه اختيار المواد, من المفيد مقارنتها بالفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي والكروم الآخر الشائع الاستخدام, مشتمل 1.4034 (X46Cr13) و 1.4112 (X90CrMoV18).
| ملكية / سبيكة | 1.4122 (X39CrMo17-1) | 1.4034 (X46Cr13) | 1.4112 (X90CrMoV18) | ملاحظات هندسية |
| الكربون (ج) | 0.36–0.44% | 0.42-0.50% | 0.85-0.95% | يتحكم الكربون في الصلابة ومقاومة التآكل; ارتفاع C يزيد من الصلابة ولكنه يقلل من الليونة. |
| الكروم (كر) | 16-8 ٪ | 16-8 ٪ | 16-8 ٪ | يوفر الكروم مقاومة للتآكل; الثلاثة جميعها عبارة عن درجات مارتينسيتية ذات مقاومة معتدلة للتآكل. |
| الموليبدينوم (شهر) | 0.8-1.2 ٪ | 0-0.2% | 0.8-1.2 ٪ | يعمل Mo على تحسين التنقر والمقاومة العامة للتآكل, خاصة في 1.4122 و 1.4112. |
| الفاناديوم (الخامس) | يتعقب | يتعقب | 0.1-0.3 ٪ | V يزيد من الصلابة ومقاومة التآكل, تستخدم في 1.4112 للأدوات عالية التآكل. |
| قوة الشد (MPA) | 800-1100 (مغوّل & خفف) | 700-1000 | 1000-1400 | 1.4112 هي درجة عالية من الكربون مصممة لأقصى قدر من التآكل; 1.4122 يوازن القوة والمتانة. |
صلابة (HRC) |
50-55 | 48-52 | 56-60 | 1.4112 يحقق صلابة أعلى بسبب ارتفاع الكربون; 1.4122 مناسبة للأدوات والأعمدة. |
| مقاومة التآكل | معتدل | معتدل | معتدلة إلى منخفضة | 1.4122تعمل إضافة Mo على تحسين مقاومة البيئات المؤكسدة الخفيفة 1.4034. |
| القابلية للآلات | معتدل | جيد | فقير | عالية الكربون 1.4112 هو أكثر صعوبة في الآلة; 1.4122 يوازن بين القدرة على التصنيع والصلابة. |
| التطبيقات النموذجية | أدوات المائدة, الأدوات, مهاوي المضخة, الصمامات | أدوات المائدة, الأدوات الجراحية, الأجزاء الميكانيكية | أدوات عالية التآكل, السكاكين, شفرات صناعية | يعتمد الاختيار على الصلابة المطلوبة, مقاومة التآكل, وقيود التصنيع. |
12. خاتمة
1.4122 (X39CrMo17-1) هو الفولاذ المقاوم للصدأ العملي الذي يوفر مزيجًا متعدد الاستخدامات من صلابة, مقاومة التآكل ومقاومة التآكل المعتدلة.
إن قدرته على التصميم من خلال المعالجة الحرارية تجعله الاختيار الأمثل لأدوات المائدة, مهاوي, أجزاء الصمام وتطبيقات الأدوات التي تتطلب حلاً وسطًا بين سلوك الفولاذ المقاوم للصدأ والصلابة العالية.
الأسئلة الشائعة
ما هو نطاق الصلابة النموذجي الذي يمكن تحقيقه؟ 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ?
في حالة التسليم/خففت حول 27-33 لجنة حقوق الإنسان. بعد التبريد والتلطيف، يمكن تعديل السبيكة بشكل نموذجي ~40-55 لجنة حقوق الإنسان اعتمادا على درجة حرارة التخفيف وحجم القسم.
يكون 1.4122 الفولاذ المقاوم للصدأ مناسب لخدمة مياه البحر?
لا، فهو يتمتع بمقاومة معتدلة للكلوريد فقط. لمياه البحر أو البيئات شديدة التآكل, حدد الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو الأوستنيتي مع مقاومة فائقة للتنقر.
هل يمكنني اللحام 1.4122 مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ?
اللحام ممكن ولكن صعبة. استخدم التسخين المسبق, المواد الاستهلاكية منخفضة الهيدروجين وتلطيف ما بعد اللحام لتجنب التشقق واستعادة المتانة.
كيف تؤثر المعالجة الحرارية على المتانة?
يؤدي التقسية عند درجات الحرارة المرتفعة إلى تحسين الصلابة ولكنه يقلل من الصلابة. حدد درجة حرارة التخفيف لتحقيق التوازن المطلوب للتعب وأحمال الصدمات.
اعتمادًا على التطبيق, 1.4034 قد يكون بديلاً اقتصاديًا لاحتياجات الأداء المنخفضة; 1.4112 أو يمكن استخدام مواد مارتنسيتية أخرى ذات درجة حرارة عالية عندما تكون هناك حاجة إلى صلابة شديدة ولكن لاحظ الاختلافات في التآكل والمتانة.
