مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ AISI 316L هو مادة متعددة الاستخدامات للغاية تُستخدم في مختلف الصناعات لمقاومتها الممتازة للتآكل وخصائصها الميكانيكية وقابليتها للحام. تقدم هذه المقالة نظرة عامة شاملة عن مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L تغطي خصائصه وطرق إنتاجه وتطبيقاته ومورديه وتكاليفه وتركيبه وتشغيله وصيانته.
نظرة عامة على مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ aisi 316l
مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L هو نوع مختلف من الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316 يحتوي على محتوى منخفض من الكربون لتقليل ترسيب الكربيد أثناء اللحام. يشير الحرف "L" إلى انخفاض محتوى الكربون مقارنة بالفولاذ 316 القياسي. ويرد التركيب أدناه:
الجدول 1: التركيب الكيميائي لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| العنصر | الوزن % |
|---|---|
| الحديد (Fe) | الرصيد |
| الكروم (Cr) | 16-18 |
| النيكل (ني) | 10-14 |
| الموليبدينوم (Mo) | 2-3 |
| المنجنيز (Mn) | ≤ 2 |
| السيليكون (Si) | ≤ 1 |
| الكربون (C) | ≤ 0.03 |
| الفوسفور (P) | ≤ 0.045 |
| الكبريت (S) | ≤ 0.03 |
| النيتروجين (N) | ≤ 0.1 |
الملامح الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ 316L هي:
- مقاومة ممتازة للتآكل تضاهي الفولاذ 316 درجة
- تحسين قابلية اللحام وتقليل تأثيرات التحسس
- يمكن لحامها بسهولة دون تسخين مسبق
- يتحمل التآكل الناتج عن الحفر والتشققات في البيئات القاسية
- قوة عالية واحتفاظ بالصلابة في درجات الحرارة المرتفعة
- يمكن تصنيعها بسهولة في أجزاء مختلفة باستخدام مسحوق المعادن
- البنية الأوستنيتيّة غير المغناطيسية
يوفر المسحوق 316L نفس مزايا سبيكة 316L السائبة في شكل مسحوق مناسب للتصنيع الإضافي أو إنتاج أجزاء من مسحوق المعادن. تسمح مورفولوجيا المسحوق الناعم بإنتاج مكونات معقدة ذات شكل صافي معقد دون الحاجة إلى تصنيع آلي مكثف.
الجدول 2: الخواص الفيزيائية لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| الخصائص | الوحدة | 316L SS |
|---|---|---|
| الكثافة | جم/سم3 | 7.9 |
| نقطة الانصهار | °C | 1375-1400 |
| التوصيل الحراري | واط/م/ك | 16.3 |
| المقاومة الكهربائية | μΩ-سم | 72 |
| معامل المرونة | جيجا باسكال | 193 |
| نسبة السمك&8217;s نسبة السمك | – | 0.30 |
| السعة الحرارية النوعية | ج/ج- درجة مئوية | 0.50 |
طرق إنتاج مسحوق مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ aisi 316l
يمكن إنتاج مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L باستخدام الطرق التالية:
الجدول 3: طرق إنتاج مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| طريقة | الوصف | صفات |
|---|---|---|
| ترذيذ الغاز | تيار الفولاذ المنصهر يتكسر إلى قطرات دقيقة ويتصلب بسرعة بواسطة غاز خامل | مسحوق كروي، قابلية تدفق جيدة، نقاوة عالية |
| ترذيذ الماء | تيار الفولاذ المنصهر يتكسر إلى قطرات بواسطة نفاثة ماء عالية الضغط | مسحوق غير منتظم، نسبة أكسجين عالية |
| الانحلال بالبلازما | تيار الفولاذ المنصهر المتذرر إلى قطرات أدق بواسطة شعلة البلازما | مسحوق كروي ناعم جدًا، وتركيبات السبائك |
| السبك الميكانيكي | مساحيق عنصري/مسبوكة مسبوكة مطحونة لتحقيق تركيبة السبيكة | مسحوق غير منتظم، خطر التلوث |
| التحليل الكهربائي | عملية التحليل الكهربائي المائي المائي لترسيب مسحوق السبائك | مسحوق شجري، عالي النقاء |
| قولبة حقن المعادن بالحقن | مساحيق دقيقة ممزوجة مع مواد رابطة ومصبوبة بالحقن | التحكم في الشكل والحجم |
يُفضل الانحلال الغازي لتطبيقات التصنيع المضافة بسبب الشكل الكروي والسطح الأملس للمساحيق. تسمح طرق السبائك الميكانيكية والتحليل الكهربائي بإنتاج تركيبات سبائك مخصصة. تتحكم طريقة إنتاج المسحوق في خصائص مثل شكل الجسيمات وتوزيع حجمها وقابلية التدفق والنقاء والبنية المجهرية.
استخدامات مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ aisi 316l
تتضمن بعض التطبيقات الرئيسية لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ما يلي:
الجدول 4: تطبيقات مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| الصناعة | التطبيقات |
|---|---|
| الفضاء | مكونات المحرك والتجهيزات والتركيبات والمثبتات والأقواس |
| السيارات | الصمامات، والمكابس، ومكونات العادم، والمشابك، والنوابض |
| المواد الكيميائية | الأنابيب والأوعية والمضخات والصمامات والفلنجات والتجهيزات |
| النفط والغاز | أدوات قاع البئر، وأطواق الحفر، وأجزاء رأس البئر، وأشجار الكريسماس |
| الطب وطب الأسنان | الغرسات والأدوات الجراحية والأطراف الصناعية |
| تجهيز الأغذية | الأوعية، والأنابيب، والصمامات، والتجهيزات، والمثبتات |
| البحرية | أعمدة المروحة، وأجزاء محرك الديزل، ومعدات سطح السفينة |
| التصنيع المضاف | الفضاء، والسيارات، وإنتاج قطع الغيار الطبية |
وتتمثل الدوافع الرئيسية لاستخدام مسحوق 316L في مقاومة التآكل، والقدرة على تحمل التعرض الطويل للأحماض أو المذيبات أو الأملاح أو الكلوريدات لفترات طويلة، والثبات في درجات الحرارة العالية، والتوافق الحيوي للغرسات والأجهزة الطبية. كما تتميز المكونات المصنوعة باستخدام مسحوق المعادن 316L بخصائص متساوية الخواص على عكس السبائك المشغولة أو المسبوكة.
مواصفات مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ aisi 316l
يجب أن يتوافق المسحوق 316L المستخدم في مختلف التطبيقات مع مواصفات المواد والمعالجة على النحو التالي:
الجدول 5: مواصفات مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| المعلمة | المواصفات |
|---|---|
| درجة السبيكة | 316L وفقًا لمعيار ASTM A240 |
| شكل الجسيمات | كروية في الغالب |
| حجم الجسيمات | 15-45 ميكرون |
| الكثافة الظاهرة | > 90% من الكثافة النظرية |
| كثافة الحنفية | ≥ 4 جم/سم3 |
| معدل التدفق | ≤ 25 ثانية/50 جم |
| محتوى الكربون | ≤ 0.03 wt% |
| محتوى الأكسجين | ≤ 0.1 wt% |
| المحتوى النيتروجيني | ≤ 0.1 wt% |
| المحتوى الهيدروجيني | ≤ 0.015 wt% |
| أكسيد السطح | طبقة تخميل رقيقة |
| البنية المجهرية | حبيبات أوستنيتيّة متساوية الحبيبات |
ويعتمد توزيع حجم الجسيمات على طريقة التطبيق المقصودة مثل اندماج قاع المسحوق بالليزر أو النفث الموثق أو قولبة حقن المعادن. تتيح أحجام الجسيمات الدقيقة دقة أعلى ولكن قابلية التدفق أقل.
اعتبارات التصميم لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ aisi 316l
يجب مراعاة عوامل تصميم مختلفة عند تصميم المكونات من مسحوق 316L:
الجدول 6: اعتبارات تصميم مكون المسحوق 316L
| المعلمة | التوصيات |
|---|---|
| سُمك الجدار | ≥ 1 مم للصمامات الصنوبرية المعتمدة على الليزر |
| تشطيب السطح | اعتمادًا على عملية التصنيع الإضافي، قد تحتاج إلى تصنيع آلي لاحقًا |
| التفاوتات المسموح بها | ± 0.1-0.3% مع AM، أعلى بالنسبة للمساحيق المعدنية |
| التوجيه | يمكن أن يؤثر اتجاه البناء على الخصائص |
| يدعم | مطلوب في AM، تقليل البروزات المتراكمة إلى الحد الأدنى |
| ميزات الفتحة | ≥ قطر 1 مم، تجنب الثقوب العمياء |
| القنوات الداخلية | ≥ عرض 1 مم، تجنب الامتدادات الطويلة غير المدعمة |
| نص منقوش/منقوش | ≥ 1 مم ارتفاع 1 مم، تجنب التفاصيل الدقيقة |
| الزوايا الحادة | دائري بنصف قطر 1 مم |
يجب أن يأخذ تصميم المكوّن في الاعتبار قيود عملية التصنيع المضافة المحددة التي سيتم استخدامها وتسهيل المعالجة اللاحقة مثل الكبس المتساوي الحرارة والمعالجة الحرارية والتشطيب السطحي وما إلى ذلك. يجب أيضًا تقييم تحسينات التصميم مثل المشابك وخفة الوزن والدمج.
الموردون وتكاليف مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ aisi 316l
تشمل بعض الموردين العالميين الرائدين لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ما يلي:
الجدول 7: موردي مساحيق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| شركة | الموقع | أساليب الانتاج |
|---|---|---|
| ساندفيك | السويد | ترذيذ الغاز |
| تكنولوجيا النجار | الولايات المتحدة الأمريكية | ترذيذ الغاز |
| براكسير | الولايات المتحدة الأمريكية | ترذيذ الغاز |
| هوغاناس | السويد | ترذيذ الماء |
| مسحوق CNPC | الصين | ترذيذ الغاز |
الجدول 8: النطاق السعري لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| درجة المسحوق | حجم الجسيمات | نطاق السعر |
|---|---|---|
| 316 لتر | 15-45 ميكرون | $50-$120/كجم |
| رذاذ البلازما 316L | 15-45 ميكرون | $80-$250/كجم |
| رذاذ الغاز 316L | 5-15 ميكرون | $100-$500/كغم |
تختلف الأسعار بناءً على توزيع حجم الجسيمات وطريقة الإنتاج ومستويات النقاء والمورد وحجم الشراء. وترتفع أسعار المساحيق المرذَّبة بالبلازما والمساحيق المرذَّبة بالغاز الأكثر دقة بسبب التحكم الدقيق في خصائص المسحوق.
تركيب المكونات القائمة على المسحوق 316L
تعتمد عملية تركيب المكونات القائمة على مسحوق 316L على عملية التصنيع:
الجدول 9: طرق تركيب مكونات المسحوق 316L
| طريقة | إجراءات التثبيت |
|---|---|
| التصنيع المضاف | المعالجة اللاحقة مثل إزالة الدعامات، وتخفيف الضغط، والتشغيل الآلي قبل التركيب |
| صب المسحوق بالحقن بالمسحوق | نزع اللف والتلبيد والتشطيب قبل التركيب |
| تعدين المساحيق | الضغط، التلبيد، التلبيد، التشطيب، الفحص قبل التركيب |
قد تتطلب المكونات ربطها بأجزاء أخرى أو لحام إضافي في مكانها. يجب التحقق من مقاومة التآكل ومستويات القوة ومطابقة التصميم قبل التركيب. يجب استخدام التصميم المناسب للوصلات ومانعات التسرب والمثبتات والحشوات ووسادات العزل حسب الحاجة. يجب على العاملين اتباع إجراءات السلامة المعمول بها لمناولة الأجزاء المعدنية ورفعها وتركيبها.
تشغيل وصيانة أجزاء 316L 316L
يجب تشغيل مكونات المسحوق 316L وفقًا لمواصفات التصميم لضمان موثوقية الأداء:
الجدول 10: إرشادات تشغيل مكون المسحوق 316L
| المعلمة | التوصيات |
|---|---|
| درجة حرارة التشغيل | حتى 700 درجة فهرنهايت للخدمة الطويلة الأمد |
| تصنيف الضغط | ~حوالي 20,000 رطل لكل بوصة مربعة |
| الأحمال | ضمن حدود الحمولة التصميمية |
| الدورات الحرارية | تجنب ظروف الإجهاد الحراري المفرط |
| التعرض للتآكل | تجنب التعرض المطول للكلوريدات >150 درجة فهرنهايت |
يُنصح بإجراء الصيانة الروتينية:
- الفحص بحثًا عن وجود تلف أو تشققات أو تآكل
- تحقق من عدم وجود تسربات، تآكل OD، ترسبات
- اختبار السلامة الميكانيكية
- تنظيف الأسطح وإزالة الرواسب
- تشحيم الأجزاء المتحركة
قد تكون هناك حاجة إلى الاستبدال في حالة تدهور المسحوق أو التقصف أو التعب أو غير ذلك من أنماط الفشل الأخرى. يجب أن يتوخى العاملون الحذر عند التعامل مع مكونات المسحوق المعدني الفاشل بسبب الكسر أو الحطام أو المخاطر الأخرى.
كيفية اختيار مورد موثوق به لمسحوق 316L
يجب على المشترين تقييم موردي المسحوق 316L بناءً على الجوانب التالية:
الجدول 11: إرشادات لاختيار مورد المسحوق 316L
| المعلمة | التوصيات |
|---|---|
| قدرات تصنيع المساحيق | الانحلال المتقدم للغاز أو قدرة البلازما المتقدمة |
| شهادة المسحوق | نظام الجودة ISO 9001 وAS9100 ISO 9001 |
| قدرات الاختبار | حجم الجسيمات، والمورفولوجيا، والتحليل الكيميائي |
| المخزون والمهل الزمنية | توافر مخزون متاح للتسليم السريع |
| الخبرة الفنية | المعرفة بعلم المعادن وإنتاج المساحيق |
| خدمة العملاء | دعم المبيعات والدعم الفني المتجاوب |
| التسعير | أسعار تنافسية للدرجة المطلوبة وحجم الجسيمات |
| الخدمات اللوجستية | قادرة على التسليم المحلي/الدولي في الوقت المناسب |
يجب تفضيل الموردين ذوي السمعة الطيبة مثل Sandvik وCarpenter وPraxair الذين يتمتعون بعقود من الخبرة في مجال المسحوق. يجب على المشتري تقييم ما إذا كان المورد يمكنه باستمرار توفير مسحوق 316L يفي بمواصفاته بتكلفة معقولة.
إيجابيات وسلبيات مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
الجدول 12: مزايا وقيود مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
| مزايا | محددات |
|---|---|
| مقاومة ممتازة للتآكل | غالي الثمن مقارنة بمسحوق الفولاذ الكربوني |
| يتفوق في الأداء على المسحوق بدرجة 304 | قوة أقل من سبائك التصلب بالترسيب |
| تحسين قابلية اللحام على المسحوق 316 | عرضة للتنقر والتآكل الشقوق. |
| مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية | يتطلب معالجة لاحقة بعد بناء AM |
| يمكن لحامها وتصنيعها بسهولة | محدودية الموردين وتوافر السبائك |
| متوافق حيوياً للغرسات الطبية | قوة التمزق الزاحف الضعيفة |
| يسمح تعدين المساحيق المعدنية بأشكال معقدة | يصعب قطعها وتشغيلها آليًا في حالة تصلبها |
| الأجزاء القريبة من الشكل الصافي من AM | قوة إجهاد أقل من المنتج المشغول |
بالنسبة للتطبيقات الحرجة، يجب على المشترين تقييم ما إذا كانت المقاومة الفائقة للتآكل وقابلية اللحام والتوافق الحيوي تبرر التكلفة الأعلى مقارنةً برتب المساحيق الأخرى المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو فولاذ الأدوات أو الكوبالت أو النيكل. يوصى باختبار المكونات للتحقق من استيفاء أجزاء المسحوق 316L لمتطلبات التصميم.
مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L - الأسئلة المتداولة (FAQ)
س: ما الفرق بين مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و 316L؟
ج: يحتوي المسحوق 316L على محتوى كربون أقل (0.03% كحد أقصى) من المسحوق 316 (0.08% كحد أقصى) لتوفير قابلية لحام ومقاومة أفضل للتآكل.
س: ما هي بدائل المسحوق 316L؟
ج: تشمل البدائل 304L، 317L لقابلية اللحام؛ و904L، 254SMO، AL-6XN لمقاومة التآكل؛ و17-4PH، 15-5PH لقوة عالية.
س: ما هو حجم المسحوق الأفضل لصهر مسحوق 316L بالليزر؟
ج: يوصى بالمسحوق الذي يتراوح حجمه بين 15 و45 ميكرون لمعظم تطبيقات دمج قاع المسحوق بالليزر لتحقيق التوازن بين قابلية التدفق والدقة.
س: ما هي الشوائب النموذجية في مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L؟
ج: يمكن أن تشتمل الشوائب على الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والهيدروجين والكبريت والكربون والسيليكون والمنجنيز والكروم والنيكل والموليبدينوم والنحاس والكوبالت.
س: ما هي المعالجة اللاحقة المطلوبة للأجزاء 316L المصنعة بشكل إضافي؟
ج: تتضمن المعالجة اللاحقة إزالة الدعامات، وتخفيف الضغط، وHIP، والتشغيل الآلي، والطحن، والصقل، والتلميع، والتخميد، والاختبار.
س: ما هي الاستخدامات الشائعة للمسحوق 316L؟
ج: المعدات البحرية، ومعدات المعالجة الكيميائية، وأدوات النفط والغاز، والزراعات الطبية، وأجزاء المحركات الفضائية، ومعدات تجهيز الأغذية.
س: هل يحتاج المسحوق 316L إلى كبس متساوي الضغط على الساخن؟
ج: يساعد HIP على تحسين التكثيف وتقليل المسامية وتعزيز الخواص الميكانيكية للأجزاء 316L AM ولكنه ليس إلزاميًا دائمًا.
س: هل مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L عرضة للتآكل؟
ج: يتميز 316L بمقاومة ممتازة للتآكل ولكنه لا يزال عرضة للتآكل الناتج عن التعرض للكلوريد لفترات طويلة فوق 60 درجة مئوية.
س: ما هي التشطيبات السطحية النموذجية للأجزاء 316L AM المدمجة كما هي مصنوعة؟
ج: تعتبر قيم خشونة السطح (Ra) التي تتراوح بين 10 و25 ميكرون شائعة في القِطع AM 316L. يمكن للمعالجة اللاحقة تحسين هذا <1 ميكرون إذا لزم الأمر.