الفولاذ هو في الأساس سبيكة من الحديد والكربون، ولكن عادةً ما تكون نسبة الكربون فيه أقل من 2%. صحيحٌ أن هذه النسبة ليست كبيرة، لكن الكربون هو العنصر الأساسي الذي يؤثر على قوته وصلابته. الفولاذ المقاوم للصدأ سبيكة تحتوي على الحديد والكروم والنيكل، وأحيانًا عناصر أخرى مثل الموليبدينوم. يمنح الكروم الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للتآكل.

• الفولاذ الكربونيالمكونات الأساسية هي الحديد والكربون، وتتراوح نسبة الكربون عادةً بين 0.2% و2.1%. قد توجد عناصر أخرى، مثل المنغنيز والسيليكون والفوسفور والكبريت، بكميات صغيرة.
• الفولاذ المقاوم للصدأيتكون الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي من الحديد والكربون، وما لا يقل عن 10.5% من الكروم (وأحيانًا النيكل). تُعد إضافة الكروم ضروريةً لتفاعله مع الأكسجين في الهواء لتكوين طبقة كثيفة من أكسيد الكروم، مما يمنح الفولاذ المقاوم للصدأ خصائصه المقاومة للصدأ والتآكل.

تختلف في الخصائص

نظراً لاختلاف التركيب، يختلف الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ اختلافاً كبيراً في خصائصهما. فعلى عكس الفولاذ العادي، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على الكروم، الذي يُشكّل طبقة أكسيد واقية تمنع الصدأ والتآكل.

من حيث الخصائص الجمالية، يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر صقلًا وحداثة من الفولاذ العادي. معظم أنواع الفولاذ الكربوني مغناطيسية، مما قد يكون مفيدًا في بعض التطبيقات. أما الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل 304 و316، فهو غير مغناطيسي.

الفولاذ مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ: عمليات التصنيع

تتضمن عمليات تصنيع الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ عدة مراحل إنتاجية لتحويل المواد الخام إلى منتجات نهائية. فيما يلي عمليات التصنيع الأساسية المتضمنة في إنتاج الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ:

عمليات تصنيع الصلب

أ. صناعة الحديد

خلال هذه العملية، يُدخل خام الحديد وفحم الكوك (الكربون) ومواد الصهر (الحجر الجيري) إلى فرن الصهر. تُذيب الحرارة الشديدة خام الحديد، ويُختزل الكربون أكسيد الحديد، مُنتجًا الحديد المنصهر، المعروف باسم المعدن الساخن.

ب. صناعة الصلب

لنأخذ عملية فرن الأكسجين الأساسي (BOF) كمثال. تتضمن هذه العملية شحن معدن الفرن العالي الساخن (DRI) في وعاء تحويل. يُنفخ الأكسجين عالي النقاء داخل القارب، مما يؤدي إلى أكسدة الشوائب وتقليل محتوى الكربون لإنتاج الفولاذ.

ج. الصب المستمر

الصب المستمر هو صب الفولاذ المنصهر وتحويله إلى منتجات شبه جاهزة، مثل الألواح أو القضبان أو القوالب. يتضمن ذلك صب الفولاذ المنصهر في قالب مبرد بالماء وتجميده ليصبح خيطًا متصلًا. ثم يُقطع الخيط بالأطوال المطلوبة.

د. التشكيل والتشكيل

الدرفلة: يتم دحرجة المنتجات الفولاذية شبه المصنعة من الصب المستمر في مطاحن الدرفلة الساخنة أو الباردة لتقليل السُمك وتحسين جودة السطح وتحقيق الأبعاد المطلوبة.

التشكيل بالطرق: التشكيل بالطرق عملية يُشكَّل فيها الفولاذ المُسخَّن باستخدام قوى ضغط. ويُستخدم عادةً لتصنيع مكونات تتطلب قوة ومتانة عاليتين.

عمليات تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ

أ. إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ

الصهر: يتم إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق صهر مزيج من خام الحديد والكروم والنيكل وعناصر السبائك الأخرى في أفران القوس الكهربائي أو أفران الحث.

التكرير: يخضع الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر لعمليات التكرير مثل إزالة الكربون بالأرجون والأكسجين (AOD) أو إزالة الكربون بالأكسجين بالتفريغ (VOD) لضبط التركيبة وإزالة الشوائب والتحكم في الخصائص المطلوبة.

ب. التشكيل والتشكيل

الدرفلة الساخنة: يتم تسخين سبائك أو ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ وتمريرها عبر مطاحن الدرفلة الساخنة لتقليل السمك وتشكيلها على شكل لفائف أو صفائح أو ألواح.

الدرفلة على البارد: تُقلل الدرفلة على البارد سماكة الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أكبر، وتُضفي عليه اللمسات النهائية المطلوبة. كما تُحسّن الخواص الميكانيكية ودقة الأبعاد.

ج. المعالجة الحرارية

التلدين: يخضع الفولاذ المقاوم للصدأ لعملية التلدين، وهي عملية معالجة حرارية، لتخفيف الضغوط الداخلية وتحسين قابليته للسحب وقابليته للتصنيع ومقاومته للتآكل.

التبريد والتطبيع: تخضع بعض درجات الفولاذ المقاوم للصدأ لعمليات التبريد والتطبيع لتعزيز خصائصها الميكانيكية، مثل الصلابة والمتانة والقوة.

د. عمليات التشطيب

التخليل: يمكن تخليل أسطح الفولاذ المقاوم للصدأ في محلول حمضي لإزالة الترسبات والأكاسيد والمواد الملوثة الأخرى للسطح.

التخميل: التخميل هو معالجة كيميائية تعمل على تعزيز مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ من خلال تكوين طبقة أكسيد واقية على السطح.

قد تختلف العمليات المحددة المستخدمة اعتمادًا على درجة الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ المطلوبة والتطبيق المقصود للمنتج النهائي.

الفولاذ مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ: القوة والمتانة

تعتمد قوة الفولاذ بشكل أساسي على محتواه من الكربون وعناصر السبائك الأخرى، مثل المنغنيز والسيليكون، وكميات ضئيلة من مكونات مختلفة. تُستخدم أنواع الفولاذ عالية القوة، مثل الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة (HSLA) والفولاذ عالي القوة المتقدم (AHSS)، في تطبيقات تتطلب جهدًا كبيرًا، مثل تصنيع وبناء السيارات. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ عمومًا بقوة أقل من الفولاذ، ولكنه يتمتع بقوة كافية لمعظم التطبيقات.

الفولاذ مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ: مقارنة التكلفة

من حيث السعر، يعتبر الفولاذ عمومًا أرخص من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعله خيارًا صديقًا للميزانية للعديد من المشاريع، حيث أن تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر تكلفة من الفولاذ، سواء من حيث عملية الإنتاج أو التركيب.

الفولاذ مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ: التطبيقات

يُعدّ الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ مواد متعددة الاستخدامات تُستخدم في تطبيقات متنوعة في مختلف الصناعات. يُستخدم الفولاذ، بفضل قوته ومتانته، بشكل شائع في مشاريع البناء كالجسور والمباني والبنية التحتية. وهو خيار شائع للمكونات الإنشائية.

خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المقاومة للتآكل تجعله مثاليًا للبيئات التي يُخشى فيها التعرض للرطوبة أو المواد الكيميائية. وهذا ما يجعله الخيار الأمثل لأجهزة المطبخ، ومعدات تجهيز الأغذية، والأجهزة الطبية، والمجوهرات.

في صناعة السيارات، تلعب كلتا المادتين دورًا حاسمًا - غالبًا ما يستخدم الفولاذ في هياكل المركبات لقوته، بينما يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في أنظمة العادم بسبب مقاومته لدرجات الحرارة المرتفعة والتآكل.

خاتمة

الفرق الرئيسي بين الفولاذ العادي والفولاذ المقاوم للصدأ هومقاومة التآكلفي حين أن الفولاذ العادي قوي ولكنه عرضة للصدأ، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ يقاوم الصدأ بفضل وجود الكروم، الذي يُشكل طبقة أكسيد واقية. بناءً على الاستخدام، يمكنك اختيار المادة المناسبة لتحقيق التوازن بين الأداء والتكلفة.