لماذا تحتاج أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ إلى معالجة التلدين بالمحلول؟

يتم تليين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عن طريق معالجة المحلول الصلب. بشكل عام،أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأيُسخّن المعدن إلى درجة حرارة تتراوح بين 950 و1150 درجة مئوية، ويُحافظ على هذه الدرجة لفترة من الزمن، حتى تذوب الكربيدات وعناصر السبائك المختلفة تمامًا وبشكل متجانس في الأوستنيت، ثم يُبرّد بسرعة. وبذلك، لا يتاح للكربون وعناصر السبائك الأخرى وقت للترسب، فنحصل على بنية أوستنيت نقية، وهو ما يُعرف بمعالجة المحلول الصلب.

يتسم دور معالجة المحلول الصلب بثلاثة جوانب.
1. يجب توحيد بنية وتركيب الأنابيب الفولاذية، وهو أمر بالغ الأهمية خاصةً بالنسبة للمواد الخام، لأن درجة حرارة الدرفلة ومعدل التبريد لكل قسم من قضيب السلك المدرفل على الساخن يختلفان، مما يؤدي إلى بنية تنظيمية غير متجانسة. عند درجات الحرارة العالية، يزداد النشاط الذري، وتذوب المرحلة سيغما، ويصبح التركيب الكيميائي متجانسًا. بعد التبريد السريع، نحصل على بنية أحادية الطور متجانسة.

2. التخلص من تصلب العمل لتسهيل استمرار العمل على البارد.
من خلال معالجة المحلول الصلب، يتم استعادة الشبكة البلورية المشوهة، وإعادة تبلور الحبيبات المتطاولة والمكسورة، والتخلص من الإجهاد الداخلي، وانخفاض قوة الشد لأنبوب الصلب، وزيادة معدل الاستطالة.

3. استعادة مقاومة التآكل المتأصلة في الفولاذ المقاوم للصدأ.
بسبب ترسب الكربيدات وعيوب الشبكة البلورية الناتجة عن التشكيل على البارد، تنخفض مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل. بعد المعالجة الحرارية، تعود مقاومة أنابيب الفولاذ للتآكل إلى حالتها الأصلية. بالنسبة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، تتكون المعالجة الحرارية من ثلاثة عناصر رئيسية: درجة الحرارة، ومدة التثبيت، ومعدل التبريد. تُحدد درجة حرارة المحلول الصلب بشكل أساسي بناءً على التركيب الكيميائي. عمومًا، بالنسبة للأنواع التي تحتوي على العديد من عناصر السبائك ونسب عالية، يجب رفع درجة حرارة المحلول الصلب تبعًا لذلك. خاصةً بالنسبة للفولاذ ذي المحتوى العالي من المنغنيز والموليبدينوم والنيكل والسيليكون، لا يمكن تحقيق تأثير التليين إلا برفع درجة حرارة المحلول الصلب وإذابة العناصر تمامًا. مع ذلك، عندما تكون درجة حرارة المحلول الصلب للفولاذ المُثبَّت، مثل 1Cr18Ni9Ti، مرتفعة، تذوب كربيدات عناصر التثبيت تمامًا في الأوستنيت وتترسب على شكل Cr23C6 عند حدود الحبيبات أثناء التبريد اللاحق، مما يُسبب تآكلًا بين الحبيبات. لمنع تحلل الكربيدات (TiC و Nbc) للعناصر المثبتة أو تحولها إلى محلول صلب، يتم اعتماد الحد الأدنى لدرجة حرارة المحلول الصلب بشكل عام.

كما يُقال، الفولاذ المقاوم للصدأ هو فولاذ لا يصدأ بسهولة. بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ تجمع بين خصائص مقاومة الصدأ ومقاومة الأحماض (مقاومة التآكل). تعود مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ والتآكل إلى تكوّن طبقة أكسيد غنية بالكروم (طبقة التخميل) على سطحه. وتُعدّ مقاومة الصدأ ومقاومة التآكل من الخصائص النسبية. أظهرت التجارب أن مقاومة الفولاذ للتآكل في الأوساط الضعيفة كالهواء أو الماء، وفي الأوساط المؤكسدة كحمض النيتريك، تزداد مع زيادة محتوى الكروم في الماء، وهو ما يتناسب طرديًا مع الزيادة. عندما يصل محتوى الكروم إلى نسبة معينة، تتغير مقاومة الفولاذ للتآكل فجأة، أي من سهولة الصدأ إلى عدم سهولة الصدأ، ومن عدم مقاومة التآكل إلى مقاومة التآكل.