التحكم في الصهر والسبائك (منع التآكل بين الحبيبات)
التحكم الدقيق في التركيب الكيميائي: يتميز الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بحساسية عالية لمحتوى الكروم (Cr) والنيكل (Ni). أثناء عملية الصب، يكون الكروم عرضة للاحتراق بسبب درجات الحرارة العالية، مما يتطلب ضبطًا دقيقًا قبل الصب.
التحكم في محتوى السيليكون: يمكن لزيادة معتدلة في محتوى السيليكون أن تُحسّن سيولة الفولاذ المنصهر، وهو أمر بالغ الأهمية للمراوح ذات الأشكال المعقدة. مع ذلك، قد تؤدي المستويات المفرطة إلى هشاشة الفولاذ عند درجات الحرارة العالية.
إزالة الأكسدة والتكرير: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي معرض بشدة لامتصاص الغاز، لذلك من الضروري التأكد من أن بطانة الفرن جافة واستخدام عوامل تكرير عالية الجودة لمنع تشكل مسامات غازية تشبه قرص العسل داخل المسبوكات.
2. تحديات خاصة في عمليات الصب
الانكماش الخطي كبير: معدل الانكماش الخطي للفولاذ الأوستنيتي (حوالي 2.0٪ ~ 2.5٪) أكبر بكثير من معدل الانكماش الخطي للفولاذ الكربوني العام.
العواقب: إذا لم يتم ترك هامش انكماش كافٍ، فإن أبعاد المسبوك ستتجاوز حتماً التفاوت المسموح به؛ كما أن الشقوق معرضة بشدة للظهور أثناء عملية التبريد.
الإجراء المضاد: أثناء تصنيع النموذج، يجب زيادة معامل الانكماش. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي إضافة أضلاع معالجة عند زوايا المسبوكة وإزالتها بعد عملية التفريغ لمنع التشقق.
ضعف السيولة (صعوبة التعبئة): يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بلزوجة عالية وسيولة أقل مقارنة بالفولاذ الكربوني.
الإجراء المضاد:
زيادة درجة حرارة الصب: عادةً ما تكون أعلى بمقدار 20-50 درجة مئوية من درجة حرارة الفولاذ الكربوني.
يجب أن تكون سرعة الصب سريعة: التزم بمبدأ الصب السريع لمنع توقفات الصب الباردة في منتصف العملية.
نظام تهوية دقيق: يجب أن يتمتع قالب الرمل بنفاذية جيدة. يُنصح باستخدام تقنية رمل الراتنج وتجنب رمل الطين العادي، لأن الفولاذ الأوستنيتي عرضة بشدة للثقوب الدقيقة في الرمل الرطب.
3. المعالجة الحرارية (المعالجة الحرارية للمسبوكات الأوستنيتية)
يجب معالجة المسبوكات الأوستنيتية بمحلول بعد الصب، ولا يمكن استخدامها مباشرة.
المعالجة بالمحلول (1050 درجة مئوية - 1150 درجة مئوية):
الهدف: القضاء على إجهاد الصب، وضمان التوزيع الموحد لعناصر السبائك، والأهم من ذلك، إذابة الكربيدات عن طريق تحويل الكربون إلى محلول صلب في مصفوفة الأوستنيت، وبالتالي تحقيق مقاومة مثالية للتآكل وخصائص ميكانيكية.
التبريد: يُعد التبريد السريع بالماء أمراً ضرورياً. فإذا كان معدل التبريد بطيئاً جداً، فقد تترسب الكربيدات، مما يؤدي إلى فقدان الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومته للتآكل، بل وقد يؤدي إلى تآكل شديد بين الحبيبات.
4. نقاط التصادم الشائعة
التصاق الرمل والخشونة: يُظهر مصهور الفولاذ الأوستنيتي تآكلًا كيميائيًا قويًا على قوالب الرمل عند درجات حرارة عالية.
الحل: يجب أن يكون الطلاء مصنوعًا من مسحوق الزركون عالي الجودة أو طلاء أساسه المغنيسيا. طلاءات مسحوق الكوارتز العادية عرضة للالتصاق بالسطح بسبب تفاعل "fayalite" أثناء صب الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعل تنظيفها بفعالية أمرًا مستحيلاً.
التصدع الساخن: يُظهر الفولاذ الأوستنيتي قوة منخفضة للغاية وانكماشًا شديدًا خلال المرحلة المتأخرة من التصلب.
اقتراح: في تصميم قوالب الرمل، من الضروري التحكم في مرونة الرمل (جعل قالب الرمل أكثر ليونة) لمنع انحشار المسبوك بواسطة قالب الرمل أثناء الانكماش، مما قد يؤدي إلى التشقق.