عالم المواد الفولاذية أكثر تعقيدًا مما تراه العين. هل تساءلت يومًا عن سبب قوة بعض الفولاذ المقاوم للصدأ ومقاومته للتآكل بينما يكون البعض الآخر عرضة للتشقق؟ تكمن الإجابة في عامل حاسم: محتوى الفريت. تستكشف هذه المقالة "الكود الجوهري" الذي يحكم أداء الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال فحص كيفية تأثير محتوى الفريت على خصائص المواد.

الفريت، وهو هيكل بلوري داخل الفولاذ المقاوم للصدأ، هو المحدد الرئيسي للخصائص الفيزيائية والميكانيكية للسبائك. تخيل الفولاذ المقاوم للصدأ على أنه هيكل مبني من "وحدات بناء" مجهرية - ترتيب هذه الوحدات (البنية الدقيقة) يحدد بشكل مباشر قوة المادة وصلابتها ومقاومتها للتآكل. الفريت هو أحد كتل البناء الأساسية هذه.

على وجه التحديد، الفريت عبارة عن هيكل شبكي مكعب متمركز على الجسم من الحديد يمكنه إذابة كميات صغيرة من الكربون وعناصر السبائك الأخرى. في الفولاذ المقاوم للصدأ، يرتبط وجود الفريت بالخصائص التالية:

• قوة عالية:يساهم الفريت في زيادة قوة الشد والخضوع.
• مقاومة تشقق التآكل الناتج عن الكلوريد:يعمل الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي جيدًا في البيئات المسببة للتآكل، مثل التطبيقات البحرية أو الكيميائية.
• المغناطيسية:على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، فإن الفريت مغناطيسي - وهي خاصية يمكن استخدامها للكشف عن محتوى الفريت.

يجب موازنة محتوى الفريت بعناية - لا مرتفعًا جدًا ولا منخفضًا جدًا - اعتمادًا على نوع الفولاذ المقاوم للصدأ. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والفائق المزدوج، يعد محتوى الفريت مقياسًا حاسمًا يؤثر على القوة والصلابة ومقاومة التآكل وقابلية اللحام.

• قابلية اللحام:يقلل محتوى الفريت الأمثل من خطر تشققات التصلب أثناء اللحام، مما قد يضر بسلامة الوصلة.
• مقاومة التآكل:قد يؤدي الفريت المفرط إلى تقليل مقاومة التآكل في بيئات معينة.
• الخصائص الميكانيكية:يزيد محتوى الفريت الأعلى من القوة ولكنه قد يقلل من الليونة والصلابة.

يعد القياس الدقيق لمحتوى الفريت أمرًا ضروريًا لتقييم جودة المواد. تشمل الطرق الشائعة:

• المجهر المعدني:طريقة تقليدية ولكنها تستغرق وقتًا طويلاً وتتضمن فحصًا مجهريًا.
• الاختبار المغناطيسي:يقيس جهاز Ferritescope النفاذية المغناطيسية لتقدير محتوى الفريت - وهي طريقة سريعة وغير مدمرة ومثالية للاختبار الميداني.
• حيود الأشعة السينية:دقيقة للغاية ولكنها باهظة الثمن ومعقدة.

في صناعة الصلب واللحام، يعد التنبؤ بمحتوى الفريت أمرًا ضروريًا. يستخدم مخطط DeLong مكافئات الكروم والنيكل (Cr_eqو Ni_eq) لتقدير تكوين الفريت أثناء اللحام. في حين أن هذا النموذج مفيد، إلا أنه ليس نهائيًا - يجب أيضًا مراعاة الظروف الفعلية مثل معدلات التبريد.

يتصرف الفولاذ المقاوم للصدأ 304، المستخدم على نطاق واسع في تجهيز الأغذية والأجهزة الطبية والبناء، بشكل مختلف في الأشكال المصبوبة والمطروقة:

• 304 المصبوب:يحتوي على 8-20٪ فريت لمنع تشققات التصلب.
• 304 المطروق:مصمم بـ 1-6٪ فريت لمنع تشققات التشكيل؛ تذوب معظم الفريت بعد التلدين الحل.

يعمل التلدين الحل على تسخين الفولاذ المقاوم للصدأ فوق 1000 درجة مئوية، يليه تبريد سريع لتعزيز الليونة والصلابة. في حين أن هذه العملية تقلل من محتوى الفريت، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ المصبوب يحتفظ بمستويات أعلى بسبب تركيبه الأولي.

للحصول على قياسات دقيقة، تستخدم المختبرات المجهر المتقدم أو الأدوات المغناطيسية عالية الحساسية، وتحقق دقة في حدود 0.5-1٪. بعد التلدين، تحتوي الفولاذ الأوستنيتي مثل 304 و 316L و 309 و 310 عادةً على أقل من 2٪ فريت.

تجمع الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق المزدوج بين مراحل الفريت والأوستينيت (40-60٪ فريت) للحصول على قوة وصلابة ومقاومة للتآكل فائقة. هذه السبائك مثالية للتطبيقات الصعبة في البيئات القاسية.