الاختلافات في صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ (HB، HR، وHV)

مقدمة عن الصلابة: تشير الصلابة إلى قدرة المادة على مقاومة اختراق الأجسام الصلبة لسطحها. وهي أحد أهم مؤشرات أداء المواد المعدنية. عمومًا، كلما زادت الصلابة، زادت مقاومة التآكل. من مؤشرات الصلابة الشائعة: صلابة برينيل، وصلادة روكويل، وصلادة فيكرز.

صلابة برينيل (HB): يُطبَّق حملٌ مُعيَّن (عادةً 3000 كجم) لضغط كرة فولاذية مُقَسَّاة ذات حجم مُحدَّد (قطرها عادةً 10 مم) على سطح المادة لفترةٍ زمنية. بعد التفريغ، تُعَدُّ نسبة الحمل إلى مساحة الانبعاج هي قيمة صلابة برينيل (HB)، بوحدات كجم/ملم² (نيوتن/ملم²).

صلابة روكويل (HR): عندما تكون قيمة HB > 450 أو كانت العينة صغيرة جدًا، لا يُمكن استخدام اختبار صلابة برينيل، ويُعتمد بدلاً منه قياس صلابة روكويل. يستخدم هذا الاختبار مخروطًا ماسيًا بزاوية رأسية 120 درجة أو كرة فولاذية قطرها 1.59 مم أو 3.18 مم، تُضغط على سطح المادة تحت تأثير حمل معين. تُحدد صلابة المادة بعمق الانبعاج.

اعتمادًا على صلابة مادة الاختبار، يتم استخدام ثلاثة مقاييس مختلفة:

HRA: يتم قياسها باستخدام حمولة 60 كجم ومخروط ماسي، يستخدم للمواد الصلبة للغاية (مثل كربيد الأسمنت).

HRB: يتم قياسه باستخدام حمولة 100 كجم وكرة فولاذية صلبة بقطر 1.58 مم، وتستخدم للمواد ذات الصلابة المنخفضة (مثل الفولاذ المُلَدَّن والحديد الزهر وما إلى ذلك).

HRC: يتم قياسها باستخدام حمولة 150 كجم ومخروط ماسي، يستخدم للمواد ذات الصلابة العالية (مثل الفولاذ المطفأ).

صلابة فيكرز (HV): يُستخدم حمل يصل إلى 120 كجم، بالإضافة إلى مسنن هرمي مربع الشكل ماسي بزاوية قمة 136 درجة، للضغط على سطح المادة. تُحسب قيمة صلابة فيكرز (HV) بقسمة مساحة سطح حفرة المسنن على قيمة الحمل، بوحدة كجم/م².

يعتمد الفولاذ المقاوم للصدأ على العديد من العوامل المتغيرة التي تُميّز الوسائط المسببة للتآكل، مثل نوع وتركيز المواد الكيميائية، والظروف الجوية، ودرجة الحرارة، والوقت. لذلك، يصعب اختيار المواد واستخدامها دون فهم طبيعة الوسيط بدقة. فيما يلي مقدمة موجزة لبعض مواد الفولاذ المقاوم للصدأ الشائعة:

304 مادة شائعة الاستخدام. تتميز بقدرتها على مقاومة الصدأ العام في البناء، ومقاومة التآكل الناتج عن وسائط معالجة الأغذية (مع أن التآكل قد يحدث في درجات حرارة عالية مع الأحماض المركزة والكلوريدات). كما أنها تقاوم المركبات العضوية والأصباغ ومجموعة واسعة من المركبات غير العضوية. يتميز النوع 304L (منخفض الكربون) بمقاومة جيدة لحمض النيتريك، ويتحمل درجات حرارة وتركيزات معتدلة من حمض الكبريتيك. ويُستخدم على نطاق واسع في خزانات تخزين الغاز السائل، والمعدات منخفضة الحرارة (304N)، والأجهزة، وغيرها من المنتجات الاستهلاكية، مثل معدات المطابخ، والأجهزة الطبية، وأدوات النقل، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي.

316 يحتوي على كمية نيكل أعلى بقليل من النوع 304، و2%-3% من الموليبدينوم، مما يوفر مقاومة أفضل للتآكل من النوع 304، خاصةً في بيئات الكلوريد المعرضة للتآكل النقطي. طُوّر النوع 316 للاستخدام في آلات لب الكبريتيت نظرًا لمتانته في المركبات الكبريتية. توسعت تطبيقاته لتشمل العديد من المواد الكيميائية في صناعة المعالجة.

317 :يحتوي على 3% - 4% من الموليبدينوم (أعلى مستوى في هذه السلسلة) وكميات أكبر من الكروم مقارنة بالنوع 316، مما يوفر مقاومة أعلى للتآكل الحفري والشقوق.

430 : يحتوي على نسبة سبائك أقل من النوع 304، ويُستخدم لأغراض زخرفية مصقولة للغاية في الأجواء المعتدلة. كما يُمكن استخدامه في معدات حمض النيتريك وتجهيز الأغذية.

410 :يتميز بأقل نسبة سبائك بين أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ متعددة الاستخدامات. ويُستخدم في المكونات عالية القوة التي تتطلب مزيجًا من المتانة ومقاومة التآكل، مثل أدوات التثبيت. يقاوم النوع 410 التآكل في الأجواء المعتدلة وبخار الماء والعديد من المنتجات الكيميائية المعتدلة.

2205 :يتفوق على النوع 304 والنوع 316 بسبب مقاومته العالية للتآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد وقوته البالغة ضعف القوة تقريبًا.