تطور الفولاذ المقاوم للصدأ في العالم

تطور الفولاذ المقاوم للصدأ في العالم

الفولاذ المقاوم للصدأ هو الأفضل بين المواد المعدنية. يتميز بالعديد من الخصائص الممتازة ، مثل مقاومة التآكل ، ومقاومة الحرارة ، ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة ، وأداء المعالجة الجيد ، وما إلى ذلك. الفولاذ المقاوم للصدأ له مظهر جميل ، وتكلفة دورة حياة منخفضة ، ويمكن إعادة تدويره بنسبة 100٪ ، لذلك تم استخدامه على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية والمدنية ، وهي مادة هيكلية ووظيفية جيدة للغاية.

يعود تاريخ الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أكثر من 90 عامًا منذ إنشائه في بداية القرن الماضي. يعد اختراع الفولاذ المقاوم للصدأ إنجازًا رائعًا في تاريخ علم المعادن في العالم. لم يقتصر الأمر على وضع الأساس المادي لإنشاء الصناعة الحديثة وتطويرها والتقدم التكنولوجي ، بل توسعت أيضًا في المجال المدني. كما أدى التطبيق أيضًا إلى تحسين جودة حياة الناس بشكل ملحوظ.

إذا نظرنا إلى الوراء إلى التاريخ ، منذ أكثر من 1,000 عام ، والأعمدة الحديدية في المعابد الهندية القديمة والرجال الحديديين أمام المعابد الصينية القديمة ، وما إلى ذلك ، فقد تعرضوا للجو لسنوات عديدة ، والرياح ، والمطر ، والتعرض لأشعة الشمس للسيلينيوم ، لكنها كانت شديدة المقاومة للتآكل. أثارت هذه الظاهرة اهتمام العديد من العلماء والخبراء. من عام 1820 إلى عام 1822 ، درس الباحث البريطاني فاراداي (M. Faraday) مشكلة صدأ الفولاذ منخفض السبائك كموضوع. يمكن القول إنه مؤسس أبحاث الفولاذ المقاوم للصدأ.

بحلول بداية القرن العشرين ، درس العلماء في أوروبا وفرنسا وبريطانيا وألمانيا ودول أخرى على التوالي نظريات الفولاذ المقاوم للصدأ والتخميل: في عام 20 ، الفرنسي LBGuillet (LBGuillet) ، Frenchman Porter في عام 1906 Wan (AM Portevin) ، في عام 1909 ، نشر البريطاني Giesen (W. Giesen) تقارير معدنية عن سبائك Fe-Cr و Fe-Cr-Ni واكتشف مقاومة التآكل لهذه السبائك. من عام 1909 إلى عام 1908 ، اكتشف الألمان P. Monnartz و W. Borchers ظاهرة التخميل واقترحوا نظرية التخميل للسبائك عالية الكروم. كان البحث خلال هذه الفترة لتطوير الصناعة ووضع أساس نظري مع الفولاذ المقاوم للصدأ.

تم تطوير الأنواع الثلاثة الرئيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ (المارتينسيت والفريت والأوستينيت) في وقت واحد تقريبًا من قبل المملكة المتحدة والولايات المتحدة وألمانيا ودول أخرى حوالي عام 1912. من عام 1912 إلى عام 1913 ، طور البريطاني H. تحتوي على 12٪ إلى 13٪ من الكروم (ما يعادل AISl420 الحالي) ؛ من عام 1911 إلى عام 1914 ، طور الأمريكي C. Dantssigen (C. Dantssigen) WR Whitsey الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي الذي يحتوي على 14٪ إلى 16٪ Cr (ما يعادل المرحلة المبكرة الحالية من AISI430) ؛ من عام 1912 إلى عام 1914 ، طور E.Morer و Strauss في ألمانيا (B.strauss) الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الذي يحتوي على C <1٪ ، Cr 15٪ -40٪ ، و Ni <20٪ (أي ما يعادل النوع القاسي من AISl304) ؛ في عام 1929 ، حصل سترو من كروب بألمانيا Sis على حق براءة الاختراع للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ ذي نسبة الكربون المنخفض 18-8.

في الوقت نفسه ، من أجل تحسين مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل ، أضافوا عناصر مثل Mo و Cu. من أجل حل التآكل الحبيبي المحسوس للصلب 18-8 ، أضافوا عناصر مستقرة مثل Ti و Nb من خلال التجارب. في الأربعينيات والخمسينيات من القرن الماضي ، طور بو الفولاذ المقاوم للصدأ Cr-Mn-N (سلسلة 1940) الموفر للنيكل ، والكربون المنخفض للغاية (C≤1950٪) الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المقاوم للتآكل بين الخلايا الحبيبية ، وطور C في الستينيات. + الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي فائق النقاء N≤200ppm ، وما إلى ذلك ، يوسع ويحسن تنوع وأداء الفولاذ المقاوم للصدأ.

بالإضافة إلى الفئات الثلاث المذكورة أعلاه ، فإن النوعين الآخرين من الفولاذ المقاوم للصدأ هما فولاذ مزدوج غير قابل للصدأ (أي الفريت + أوستينيت على الوجهين في بنية الحل الصلب للصلب ، حيث تكون المرحلة الثانية 15٪ ، ولكنها الآن كذلك المطلوب لمرحلة الفولاذ المقاوم للصدأ هي في الغالب نسب مرحلتين تصل إلى 50:50) وفولاذ مقاوم للصدأ يصلب الترسيب (أي ، المعالجة الحرارية الباردة للتحكم في استقرار الأوستينيت وترسيب الأطوار على المصفوفة لزيادة قوة الفولاذ المقاوم للصدأ فولاذ) في القرن العشرين تم تطويره بنجاح في الثلاثينيات إلى الأربعينيات. في عام 20 ، اكتشف Bain and Griffiths لأول مرة هيكل الازدواج.

في عام 1935 ، اكتشف مختبر Unieux الألماني أن مقاومة التآكل للفولاذ الأوستنيتي الذي يحتوي على الفريت ستتحسن بشكل كبير ، وبالتالي الحصول على براءة اختراع الأوستينيت + الفريت للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين. طورت الولايات المتحدة الجيل الأول من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج AlSl329 (Cr25Ni5Mo2) في الأربعينيات من القرن الماضي ، ونجحت في تطوير الجيل الثاني (المعدن بالنيتروجين) والجيل الثالث من الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين (مقاومة التنقر المكافئة في السبعينيات والثمانينيات). سوبر DSS بقيمة ≥ 1940).

الفولاذ المقاوم للصدأ تصلب الترسيب تم تطويره لأول مرة بواسطة R. Smith من الولايات المتحدة في عام 1946. في ذلك الوقت ، نجح في تطوير ترسيب مارتينسيتي لتصلب الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4PH ، ثم يتمتع بقوة عالية ويمكن تشكيله وتشكيله على البارد. كما تم تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يصلب بالترسيب 17-7PH و PH15-7Mo بنجاح. حتى الآن ، تم الانتهاء بشكل أساسي من الصفائح الخمس الرئيسية للفولاذ في عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ: المارتينسيت ، والفريت ، والأوستينيت ، والصلب المزدوج ، والفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب.

أدى التقدم في تكنولوجيا الإنتاج الرئيسية للفولاذ المقاوم للصدأ إلى تعزيز التطور السريع للفولاذ المقاوم للصدأ ، وخاصة استخدام التكرير خارج الفرن ، والصب المستمر ، واستخدام مصانع الدرفلة على البارد متعددة الأسطوانات ، مما أدى إلى تحسين جودة الفولاذ المقاوم للصدأ ، وزيادة معدل العائد ، وخفض تكاليف الإنتاج. الأول هو تكنولوجيا صهر الفولاذ المقاوم للصدأ. في عام 1910 ، تم استخدام أفران البوتقة لصهر الفولاذ المقاوم للصدأ على دفعات صغيرة.

ثم بدأ فرن القوس الكهربائي الذي اخترعه الفرنسي هيرولت الإنتاج الصناعي على نطاق واسع. بعد دخوله عام 1940 ، درس الأمريكي د. على الرغم من أنه يمكن استخدام خردة الفولاذ المقاوم للصدأ للإنتاج في هذا الوقت ، إلا أن التكلفة لا تزال مرتفعة ، ولا يزال الفولاذ المقاوم للصدأ فولاذيًا باهظ الثمن.

بعد دخول الستينيات من القرن الماضي ، نجح ويتن في ألمانيا ويونيون كاربايد في الولايات المتحدة في تطوير طرق تكرير VOD و AOD مبتكرة ، مما جعل استخدام المواد الخام الرخيصة (حديد الكروم عالي الكربون) ممكنًا في صهر الفولاذ المقاوم للصدأ ، ونقاء الفولاذ تم تحسينه بشكل كبير ، وتم تقليل تكلفة إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير. في الوقت الحاضر ، أصبحت طرق AOD و VOD التكنولوجيا السائدة لتكرير الفولاذ المقاوم للصدأ.

تمثل طريقة AOD 68.7٪ من إجمالي إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ ، وطريقة VOD تمثل 26.3٪. والثاني هو تقنية الصب المستمر. في وقت مبكر من عام 1857 ، حصل H. Bessemer على براءة اختراع لتكنولوجيا الصب المستمر ، ولكن ظهرت أول آلة صب مستمر للفولاذ المقاوم للصدأ في الولايات المتحدة في عام 1949. قامت شركة أطلس الكندية (أطلس) ببناء أول عجلة متواصلة من الفولاذ المقاوم للصدأ في العالم.

في عام 1960 ، قامت شركة Nippon Steel Co.، Ltd. اليابانية ببناء أول عجلة متواصلة ذات لوح عريض من الفولاذ المقاوم للصدأ في العالم بعرض يزيد عن 1 متر. منذ ذلك الحين ، تطورت تقنية آلة الصب المستمر للفولاذ المقاوم للصدأ بقوة ، وتجاوزت نسبة الصب المستمر للفولاذ المقاوم للصدأ 95٪ ، والتي أصبحت تقنية رئيسية لتقليل تكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ وزيادة معدل الإنتاج. والثالث عبارة عن مصنع درفلة على البارد متعدد الأسطوانات. درس الألماني دبليو رون لأول مرة مطحنة متعددة الأسطوانات مع 10 إلى 18 لفة داعمة (أصبحت فيما بعد مطحنة درفلة Sondvik بارتفاع 20 ، لكن العرض لم يكن كافيًا) ، 1932 تم تطويرها بشكل أكبر بواسطة T. Sendzimir وتم تطويرها بنجاح مطحنة الدرفلة الحالية ذات 20 ارتفاعًا مع لفات التوسة ذات القطر الصغير.

نظرًا لأنه يمكن أن يتدحرج على نطاق واسع ، فقد أصبح شائعًا بسرعة. وهي تمثل حاليًا 90٪ من مصانع الدرفلة الباردة للفولاذ المقاوم للصدأ في العالم. بالطبع ، بالإضافة إلى التقنيات الثلاثة المذكورة أعلاه ، هناك تقنيات أخرى مثل تطوير مطحنة Steckel للدرفلة ، وتطوير خطوط التلدين والتخليل المستمر ، وتطوير تكنولوجيا التلدين اللامع ، وتطبيق تقنيات الاختبار والأتمتة المختلفة عززت الحجم المتزايد لإنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ. المستوى يزداد أعلى فأعلى.

أدى تطوير التقنيات الثلاثة المذكورة أعلاه وتقدمها إلى تحسين الجودة وخفض تكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ ، من بضعة آلاف من الدولارات للطن في الماضي إلى أكثر من 1,000 دولار في نهاية القرن العشرين. اعتبارًا من عام 20 ، بلغ إنتاج صهر الفولاذ المقاوم للصدأ في العالم حوالي 2002 مليون طن (بما في ذلك رابطة الدول المستقلة ودول أوروبا الشرقية والصين). في عام 23 ، كان الاستهلاك العالمي الواضح من الفولاذ المقاوم للصدأ حوالي 2002 مليون طن. في عام 20 ، كان إنتاج العالم من الفولاذ المقاوم للصدأ أقل من مليون طن ، وفي عام 1950 كان 1 مليون طن. يمكن ملاحظة أن تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ سريع.

يرتبط تطوير الطلب على الفولاذ المقاوم للصدأ ارتباطًا وثيقًا بمستويات معيشة الناس. تُظهر تجربة تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ الدولية أن نمو استهلاك الفولاذ المقاوم للصدأ يتراوح من 1.5 إلى 2 مرة من الناتج المحلي الإجمالي. تاريخياً ، أدى تطور الصناعة العسكرية إلى دفع الفولاذ المقاوم للصدأ ، ولكن الآن هو النمو السريع للاستخدام المدني والتوسع في مجال التطبيق الذي عزز التطور السريع للطلب على الفولاذ المقاوم للصدأ. في الوقت الحاضر ، يمكن رؤية الفولاذ المقاوم للصدأ في كل مكان في حياتنا ، بدءًا من أدوات المائدة لتناول الطعام ، إلى المناظر الطبيعية الحضرية ، والمباني ، وما إلى ذلك نظرًا لأن معظم الضروريات اليومية من الفولاذ المقاوم للصدأ تستخدم الألواح ، فإن الطلب الإجمالي يكون أساسًا على الألواح.

يزداد تركيز إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى فأكثر. من التصدير العالمي الحالي للفولاذ المقاوم للصدأ ، يمكن ملاحظة أن إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ يتركز بشكل أساسي في العديد من البلدان والمناطق مثل بلجيكا وألمانيا واليابان ومقاطعة تايوان الصينية ، والبلدان التي لديها معظم صادرات الألواح تتركز بشكل أساسي بين العديد من المصانع الكبيرة ، يمثل إنتاج أكبر 10 مصانع في العالم 80٪ من الطلب العالمي. (مستنسخ)