الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ السيليكوني: شرح الفروقات الرئيسية

1. التركيبة

ما هي تفاصيل ستانلس ستيل?

فولاذ مقاوم للصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة مصنوعة أساسًا من الحديد والكربون، بالإضافة إلى نسبة لا تقل عن 10.5% من الكروم. تُضفي إضافة الكروم على الفولاذ المقاوم للصدأ خصائصه المقاومة للتآكل. وحسب درجة صناعته، يُمكن إضافة عناصر أخرى مثل النيكل والموليبدينوم والمنغنيز لتحسين خصائصه، كالقوة والمرونة ومقاومة الأكسدة.

ما هي تفاصيل السيليكون الصلب?

الفولاذ السليكوني، المعروف أيضًا باسم الفولاذ الكهربائي، مصنوع في المقام الأول من الحديد مع إضافة كبيرة من السيليكونتتراوح عادةً بين 1% و6.5%. يُحسّن محتوى السيليكون الخواص المغناطيسية للفولاذ بشكل كبير، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الكهربائية.

2. درجات

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في حياتنا اليومية بأشكال مختلفة، منها:

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (تشمل الأمثلة الشائعة 304 و316 و 321)

الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي (الأمثلة الشائعة تشمل 410 و420 و440C)

الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي (الأمثلة الشائعة تشمل 430 و 443)

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (الأمثلة الشائعة تشمل 2205 و 2207)

الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب (تشمل الأمثلة الشائعة 17-4PH(05Cr17Ni4Cu4Nb) و 630(درجة الطيران)).

على العكس من ذلك، يتم تصنيف الفولاذ السيليكوني عادة إلى شكلين رئيسيين وفقًا للبنية الدقيقة: الموجه للحبوب (GO) وغير الموجه للحبوب (NGO).

الفولاذ السيليكوني الموجه للحبوب (GO): مُصمم خصيصًا لتعزيز الخواص المغناطيسية للسبائك في اتجاه واحد. يتم محاذاة بنية الحبيبات أثناء عملية التصنيع، مما يُحسّن قدرة المادة على توصيل التدفق المغناطيسي في اتجاه موحد.

فولاذ السيليكون غير الموجه للحبوب (منظمة غير حكومية):يختلف عن فولاذ السيليكون GO في أن حبيباته البلورية موجهة بشكل عشوائي، مما يجعل فولاذ السيليكون NGO أكثر ملاءمة للتطبيقات حيث لا يتم محاذاة المجال المغناطيسي في اتجاه واحد.

3. سماكة

من الواضح أن الفولاذ السيليكوني أرق بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ من حيث السمك.

غالبًا ما يتم إنتاج الفولاذ السيليكوني في صفائح/طبقات رقيقة لتقليل خسائر الطاقة بسبب التيارات الدوامية في التطبيقات الكهربائية، وخاصة في نوى المحولات والمحركات الكهربائية. عمومًا، لا يتجاوز سمكها 1.0 مم، مع احتمالية وجود 0.23، 0.27، 0.35، و0.5 مم أكثر.

يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك واسع، يتراوح من 0.02 مم إلى 100 مم. على سبيل المثال، رقائق الفولاذ المقاوم للصدأ فائقة الرقة يمكن أن تكون رقيقة مثل 0.02 مم؛ و صفيحة متوسطة السماكة من الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن تحقيق ما يصل إلى ٥٠ مم تقريبًا. هذه الانتقائية الواسعة تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر شيوعًا في العديد من التطبيقات المختلفة.

4. الخصائص

كما أن لديهما أيضًا العديد من الاختلافات من حيث مقاومة التآكل، والخصائص المغناطيسية، والقوة الميكانيكية.

المقاومة للتآكل

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة أكبر بكثير من الفولاذ السيليكوني. ويعود ذلك إلى محتواه العالي من الكروم، الذي يُشكل طبقةً خاملة من أكسيد الكروم على سطحه، تحمي المعدن الأساسي من الصدأ وأشكال التآكل الأخرى. وهذا ما يجعله مثاليًا للاستخدام في البيئات القاسية، مثل مصانع المعالجة الكيميائية والبيئات البحرية.

الخواص المغناطيسية

صُمم فولاذ السيليكون خصيصًا لخصائصه المغناطيسية، إذ يحتوي على نسبة عالية من السيليكون، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتضمن مجالات كهرومغناطيسية. يتميز بنفاذية مغناطيسية عالية، مما يسمح له بتوصيل خطوط القوة المغناطيسية بكفاءة، وبفقدان تيار إيدي منخفض، مما يساهم في كفاءة المحولات والمحركات الكهربائية. على النقيض من ذلك، لا يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسيًا بشكل عام بسبب عناصر السبائك الخاصة به، وخاصةً في الأصناف الأوستنيتية، ذات البنية المكعبة ذات مركز الوجه.

القوة الميكانيكية

يُعرف الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا بقوته ومتانته. فهو يتحمل مستويات عالية من الإجهاد، كما أنه مقاوم للتشوه والتآكل. هذه الخاصية تجعله مناسبًا للتطبيقات الإنشائية، مثل البناء والسيارات والفضاء الجوي.

على الرغم من أن الفولاذ السيليكوني يمتلك قوة ميكانيكية كافية لتطبيقاته، إلا أنه غير مصمم للبيئات ذات الضغط العالي وهو أكثر ملاءمة للغرض المقصود في التطبيقات الكهربائية.

5. تطبيقات

بفضل مقاومته الفائقة للتآكل، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في العديد من الصناعات، بما في ذلك:

البناء (الجسور والمباني والواجهات)

الأغذية والمشروبات

الأدوات الطبية والأدوات الجراحية

المعالجة الكيميائية

أجهزة المطبخ وأدوات المائدة وأواني الطهي

مكونات السيارات والفضاء

على النقيض من ذلك، يُستخدم الفولاذ السيليكوني بشكل رئيسي في المجالات الكهربائية والإلكترونية. ويُستخدم على نطاق واسع في تصنيع نواة المحولات والمحركات الكهربائية والمولدات والمحاثات وغيرها من المعدات الكهرومغناطيسية. وتُعدّ تحسينات الكفاءة التي يُقدمها الفولاذ السيليكوني بالغة الأهمية في الصناعات التي تعتمد على ترشيد الطاقة وتحسين الأداء.

*هل يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ أن يحل محل الفولاذ السيليكوني في التطبيقات الكهربائية؟

لا! على الرغم من أن بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ تتمتع بخصائص مغناطيسية، إلا أنها أدنى بكثير من خصائص فولاذ السيليكون. سيؤدي استخدامه في المعدات الكهرومغناطيسية إلى انخفاض كفاءته بشكل كبير وتوليد حرارة عالية.

6. التكلفة والتصنيع

يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر تكلفةً في التصنيع نظرًا لاحتوائه على عناصر سبائكية مثل الكروم والنيكل. كما يتطلب تصنيعًا دقيقًا للحفاظ على مقاومته للتآكل، مما يزيد من تكلفة التصنيع الإجمالية.

يحافظ الفولاذ السيليكوني على انخفاض تكلفته، ولكنه يتطلب معالجة متخصصة (مثل التلدين) لتحسين خصائصه المغناطيسية. ولكن بشكل عام، تكلفته أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ.

ملخص للاختلافات الرئيسية بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ السيليكوني

الجدول التالي يُبرز الفروقات بينهما بشكل أوضح. ألقِ نظرة الآن:

وفي الختام

باختصار، على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ السيليكوني مادتان أساسيتان في التصنيع الحديث، إلا أنهما يخدمان أغراضًا مختلفة تمامًا. يُفضّل الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومته للتآكل ومتانته الميكانيكية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات في البيئات القاسية. أما الفولاذ السيليكوني، فهو مصمم خصيصًا للتطبيقات الكهربائية، حيث يتميز بخصائص مغناطيسية فائقة ضرورية للتشغيل الفعال للأجهزة الكهربائية. يُعد فهم الاختلافات بين هاتين المادتين أمرًا أساسيًا لاختيار المادة المناسبة لتطبيقات محددة، مما يضمن الأداء الأمثل وطول العمر.