لعدم مقاومة الحديد المخلوط بقلة و الغير مخلوط ضد تأثيرات التآكل، و لهذا النوع من التطبيقات عادة يجب استخدام الحديد المقاوم للصدأ. بالإضافة إلى المقاومة للتآكل ممتازة من الحديد المقاوم للصدأ، اكتشاف أنواع مختلفة من الميزات الميكانيكية حيث يمكن استخدامها لدرجات الحرارة المنخفضة والعالية لسهولة التشكيل لها ميزات مثل المظهر الجمالي.
الحديد المقاوم للصدأ يحتوي في تركيبتها على 11% على الأقل من الكروم. العنصر الذي يوفر المقاومة العالية للصدأ لهذا الحديد: العناصر التي تحتويها مثل CR-SI و AL ، تشكل طبقة أوكسيد كثيفة و لزجة و رقيقة من خلال الاتحاد مع الأوكسجين. و بفضل هذه الطبقة الغير متبلورة تكتسب الحديد المقاوم للصدأ مقاومة ضد التآكل في البيئة المختزلة بالفعل السلبي ضد التفاعل الكيميائي. المسألة هي طبقة الأكسيد، تتكون في الأجواء التي توجد فيه الأكسجين و للتأثيرات الخارجية(التآكل، القطع، الآلات) حتى و إن تضررت تكتسب خاصيتها القديمة من خلال إصلاح نفسها.
يمكن أن يكون الكربون بين 0.02%-1 % في الحديد المقاوم للصدأ، و مقادير الكربون المنخفضة تكون أكثر نموذجية، أما المقادير العالية تدخل في مسالة الحديد المارتنزيتي. مع وجود الكربون في هذا الحديد المقاوم للصدأ يتكون كربيد الكروم و وعادة ما يترسب على شكل كربيد الكروم على شكل حبيبات، ولهذا السبب إن مقدار الكروم المحلل داخل القفص ينخفض تحت 12 % و بذلك تنعدم قابلية المقاومة للصدأ في المادة. ولذلك كلما زادت نسبة الكربون في تركيبة الحديد:
- وينبغي زيادة كمية الكروم أو
- منع تشكل الكربيد من خلال منع ظهور كربيد الكروم وتقليل كمية الكروم المحلل في القفص بإضافة العناصر التي أكثر من الكروم . (الاستقرار)
ميزات الحديد الغير القابل للصدأ
المقاومة للتآكل:
حديد المقاوم للصدأ مقاومتها للتآكل مرتفعة. أنواع الخلط الخفيفة مقاومة للتآكل، أما أنواع الخلط العالية تكون مقاومة للبيئة التي تحتوي على الكلورور و المواد القلوية و الحمض. و بالإضافة إلى ذلك يمكن استعمال هذا الحديد في درجات الحرارة المرتفعة و الضغط الكبير.
درجات الحرارة العالية والمنخفضة
في بعض أنواع الحديد المقاوم للصدأ، لا يرى توسع و نقص في المقاومة الميكانيكية للمادة في درجات الحرارة العالية. و بعض أنواعها حتى في الحرارة المنخفضة تحافظ عبى متانتها و لا تتفتت.
سهولة التصنيع
الحديد المقاوم للصدأ كلها تقريبا يمكن تنسيقها بسهولة و القطع، واللحام، و التشكيل الساخنة والباردة وعمليات تصنيع الآلات.
القوة الميكانيكية
الغالبية العظمى من الحديد المقاوم للصدأ تتصلب بالتشكيل البارد و بفضل زيادة مقاومتها و مع خفض سماكة المادة في التصاميم يوفر انخفاض هام في سعر و ثقل القطعة. أما في بعض أنواعها يمكن أن تعطي قوة مقاومة عالية للمواد بالمعالجة الحرارية.
المظهر
و لسهولة تنظيف الحديد المقاوم للصدأ لذلك يستخدم و بكثرة في المستشفيات و المطابخ و الصناعات الغذائية و الدوائية.
حياة طويلة
و لكون الحديد المقاوم للصدأ سهلة الصيانة و مقاومة،تعتبر مواد اقتصادية مع الأخذ بعين الاعتبار حياة استخدام القطعة المنتجة.
أنواع الحديد المقاوم للصدأ
في الحديد المقاوم للصدأ يمكن الحصول على مخلوطات بميزات مختلفة بتغيير التركيب الكيميائي. يمكن زيادة مقاومة التآكل بخلط عناصر الخلط مثل موليبدينوم و النيكل أو زيادة مقدار الكروم. و ما عدا عن ذلك بمكن توفير تأثيرات إيجابية بخلط و إضافة عناصر مثل سلنيوم ، الكبريت، النيوبيوم، سيليسيوم، الألمنيوم، تيتانيوم و النحاس. و بهذا الشكل يختار مصممي و منتجي الآلات الحديد المقاوم للصدأ لاستخدامات مختلفة. أهم العناصر التي تحدد البنية الداخلية في الحديد المقاوم للصدأ هي على الشكل التالي وفق الأهمية الكروم و تليها النيكل و تليها الموليبدينوم و المنغنيز. الكروم و النيكل واحد منهم تحدد البنية الداخلية إما فرريتيك أو الأستنيتي.
الحديد المقاوم للصدأ ينقسم إلى ثلاث مجموعات رئيسية:
- فرريت
- مارتنزيت
- أوستنيت
و هذه المجموعة تكون حسب البنية الداخلية للمواد. و الأكثر شيوعا و استخداما من بين هذه المجموعات هي حديد فرريتيك و حديد الأوستنيتي، و استخداماتها في الحديد المقاوم للصدأ تصل إلى 95% .
الحديد المخلوط و الغير مخلوط تتعرض للصدأ تبعا للبيئة أو تتعرض للتآكل الكيميائي. استخدام مواد الصباغة و بهدف الحماية من الصدأ و التخريبات قد لا توفر الحماية المطلوبة. لهذه الحالات من المهم اختيار الحديد المقاوم للصدأ .
العناصر التي تحتويها مثل CR-SI و AL ، تشكل طبقة أوكسيد كثيفة و لزجة و رقيقة من خلال الاتحاد مع الأوكسجين. هذه الطبقة تمنع تشكل الصدأ. و لتعريف المادة المقاومة للصدأ يجب أن تكون فقدان المادة لكل م2 أقل من 2.4غرام.
موضوع الصدأ ليست مرتبطة فقط بوضع خلط الحديد. و ميزات عملية التشكيلة للأجزاء مهمة بالنسبة للصدأ. فعلى سبيل المثال؛ إن نسبة التعرض للصدأ للجزء المحجر سطحه بدقة، أقل من نسبة تعرض الجزء ذات النوعية السطحية السيئة.
تصنيف الحديد المقاوم للصدأ
- حديد الكروم
- حديد الكروم والنيكل
- حديد الكروم والمنغنيز
- الحديد متعدد الأطوار
مقاومة التآكل لحديد الكروم ترتبط بالدرجة الأولى بمقدار الكروم. وعادة ما يتضمن بين 13-17% من الكروم.
حديد النيكل و الكروم تحتوي على 13-21% من الكروم ، 5-20% نيكل و بين 0.02-0.16 من الكربون. بإضافة النيكل تزداد مقاومة التآكل.
حديد الكروم والمنغنيز؛ يمكن استخدام حديد الكروم والنيكل بالتوازي مع استخدام الحالات الخاصة. حديد X 12 MnCr18 12 ، ويمكن استخدامها في درجات حرارة تصل إلى 180 درجة مئوية.