كيف يتم قياس صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

تُستخدم مواد الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل واسع في مختلف الصناعات. تختلف صلابة أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ. كيف نختبر صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

ما هي صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

الصلابة هي واحدة من المؤشرات لتقدير خصائص المادة وهي عادة ما تُعرَّف على أنها قدرة المادة على مقاومة التشوه البلاستيكي المحلي. تعكس هذه القدرة ما إذا كانت المادة ستتشوه أو تتضرر بشكل دائم عند تعرضها للضغط الخارجي، الخدوش أو الاحتكاك. كلما زادت صلابة المادة، زادت مقاومتها للتشوه، مما يعني أنها أقل عرضة للتشوه.

بعد أن تنتج مصانع الصلب الفولاذ، يتم استخدام بعض طرق اختبار الصلابة القياسية لتحديد قيمة صلابته، والتي تساعد عادةً في تحديد قوته الشدية. ستحدد قيمة صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ ما إذا كان مناسبًا للتصميم أو الاستخدام المقصود.

ما هي العوامل التي يمكن أن تؤثر على صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

هناك العديد من العوامل المؤثرة، والعوامل الشائعة تشمل التركيب الكيميائي، البنية الدقيقة، طريقة المعالجة الحرارية، وما إلى ذلك.

التكوين الكيميائي:

- الكروم: يعزز مقاومة التآكل ويساعد على زيادة الصلابة.

- النيكل: يحسن المرونة والمتانة، مما قد يؤدي إلى تقليل الصلادة.

- الكربون: كلما زادت نسبة الكربون، زادت الصلادة، خاصةً للدرجات المارتنسيتية.

- الموليبدينوم: يحسن مقاومة التآكل ويمكن أن يزيد من صلادة بعض السبائك.

الهيكل الدقيق:

- هيكل الأوستينيت: عادةً ما يكون ناعمًا بسبب بنيته المكعبة المركزية.

- هيكل الفيريت: يقدم صلادة ومرونة متوسطة.

- هيكل المارتنسايت: يتم تحقيق صلادة عالية من خلال العمليات التحويلية أثناء التبريد.

المعالجة الحرارية:

- التبريد: التبريد السريع من درجة حرارة مرتفعة يزيد من الصلادة، خاصةً في الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي.

- التسخين بعد التبريد: تسخين الفولاذ المبرد إلى درجة حرارة منخفضة يقلل الهشاشة مع الحفاظ على بعض الصلادة.

ما هي طرق اختبار صلادة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

تُستخدم عدة مقاييس مختلفة بشكل شائع لاختبار صلابة الصلب غير القابل للصدأ، وأشهرها تشمل صلابة برينل (HB)، وصلابة روكويل (HR) وصلابة فيكرز (HV).

1. صلابة برينل (HB)

طريقة الاختبار: اختبار صلابة برينل هو ضغط كرة فولاذية مشدودة أو كرة كربيدية على سطح الصلب غير القابل للصدأ تحت حمل محدد. يتم قياس قطر الحفرة ويتم حساب قيمة صلابة برينل.

الوحدة: تُعبر عن الوحدة بوحدة HB (قيمة صلابة برينل)، حيث تشير القيم الأكبر إلى صلابة أعلى.

مواد مناسبة: تنطبق على المعادن والسبائك الناعمة، وتُستخدم عادةً للمواد مثل الحديد المصبوب والنحاس والألومنيوم.

2. صلابة روكويل (HR)

طريقة الاختبار: استخدام مثقاب مخروطي صغير (عادة ما يكون ماسيًا) أو كرة فولاذية لضغطها على المادة تحت حمل معين، وقياس الفرق في العمق بين المادة تحت الحمل وبعد التفريغ.

الوحدة: تُعبَّر عنها في HR، هناك مقاييس متعددة (مثل HRA، HRB، HRC، إلخ)، من بينها يتم استخدام مقياس HRC بشكل شائع، وهو مناسب للمواد ذات الصلابة العالية (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ).

مواد مناسبة: مناسبة للمواد ذات الصلابة العالية، يمكن اختبارها بسرعة، وتُستخدم على نطاق واسع في اختبار صلابة المواد المعدنية.

3. صلابة فيكرز (HV)

طريقة الاختبار: يستخدم اختبار صلابة فيكرز مثقبًا ماسيًا لإنشاء انطباع، يُقاس قطر الانطباع تحت المجهر ويتم حساب قيمة الصلابة.

الوحدة: تُعبَّر عنها في HV، كلما كانت القيمة أكبر، كانت الصلابة أعلى.

مواد مناسبة: مناسبة لجميع المواد المعدنية، خاصة في قياس ألواح رقيقة، العينات الصغيرة جدًا وصلابة السطح.

الخاتمة:

الصلابة للفولاذ المقاوم للصدأ هي واحدة من خصائصه الفيزيائية المهمة، والتي تؤثر بشكل مباشر على نطاق تطبيقه وأدائه في المعالجة. من خلال فهم صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ والعوامل المؤثرة عليه، يمكننا اختيار المادة المناسبة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتلبية الاحتياجات الهندسية المحددة بشكل أفضل.