لغز الفولاذ المقاوم للصدأ
الفولاذ المقاوم للصدأاستمد هذا المعدن اسمه من إحدى أبرز خصائصه، وهي مقاومته العالية للتآكل والصدأ. فسطحه المصقول أقل عرضة للتلطخ أو ظهور أي طبقة من الصدأ في الظروف العادية. وهذا على عكس الفولاذ العادي، الذي يُعدّ، كونه سبيكة من الحديد والكربون، عرضةً للصدأ بشكل خاص.
العنصر الأساسي: الكروم
يرجع سبب مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للصدأ إلى احتوائه على كمية كافية من الكروم (Cr). تنص المعايير الدولية على ألا تقل نسبة الكروم عن 10.5%. ولا يكتسب الفولاذ مقاومة مستقرة للتآكل إلا عندما تصل نسبة الكروم فيه إلى هذه القيمة الحرجة أو تتجاوزها.
يتفاعل الكروم مع الأكسجين لتكوين طبقة تخميل
عند تعرض سطح السبائك الغنية بالكروم للأكسجين، تتفاعل ذرات الكروم معه بشكل تفضيلي. تتشكل طبقة رقيقة وكثيفة ومتماسكة من أكسيد الكروم على السطح، تُعرف باسم "طبقة التخميل". هذه الطبقة غير متبلورة، وخالية من المسام، ومستقرة كيميائيًا بدرجة عالية. وهي بمثابة جدار غير مرئي ومتصل، يحجب بفعالية التلامس بين المواد المسببة للتآكل، مثل الأكسجين وجزيئات الماء وأيونات الكلوريد، من الخارج إلى الركيزة الحديدية الداخلية.
قدرة الفولاذ المقاوم للصدأ على الإصلاح الذاتي
أبرز ما يميز طبقة التخميل هو خاصية الترميم الذاتي الديناميكية. فإذا تضررت الطبقة الموضعية نتيجة الخدوش الميكانيكية أو التآكل أو التنظيف، فما دام هناك أثر ضئيل من الأكسجين في البيئة، يتحد الكروم المكشوف حديثًا مع الأكسجين فورًا، مُصلحًا المنطقة المتضررة تلقائيًا ومُعيدًا بناء الطبقة الواقية. وهذا ما يُمكّن الفولاذ المقاوم للصدأ من مقاومة التآكل والخدوش اليومية.
التأثير التآزري للسبائك المتعددة
لقد حسّن الفولاذ المقاوم للصدأ الحديث، من خلال إضافة عناصر أخرى، خصائص متنوعة مع الحفاظ على مقاومة التآكل، مما أدى إلى تشكيل "عائلات" مختلفة.
| عنصر السبيكة | الوظيفة الرئيسية | أمثلة نموذجية للتطبيق |
| Ni | تثبيت بنية الأوستنيت، مما يعزز بشكل كبير المتانة والليونة وقابلية اللحام ومقاومة التآكل في الأحماض المختزلة | الفولاذ المقاوم للصدأ 304 (18% كروم - 8% نيكل)، أدوات المطبخ، الديكور المعماري. |
| Mo | يعزز بشكل كبير مقاومة التآكل النُقري والتآكل الشقوقي الناتج عن الكلوريدات. ويجعل طبقة التخميل أكثر استقراراً. | الفولاذ المقاوم للصدأ 316 (يحتوي على 2-3% موليبدينوم)، ويستخدم في المباني الساحلية والمعدات الكيميائية ومكونات السفن. |
| N | تحسين استقرار الأوستنيت (يمكن أن يحل جزئيا محل النيكل)، وزيادة القوة، وتعزيز مقاومة التآكل النقطي. | يستخدم عادةً في سلسلة 200 أو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي القوة. |
| C | يجب زيادة القوة، ولكن إذا كانت مرتفعة للغاية، فسيؤدي ذلك إلى ترسب كربيد الكروم، مما يخلق "مناطق فقيرة بالكروم" ويقلل من مقاومة التآكل. لذا، يلزم تحكم دقيق. | تُستخدم النماذج منخفضة الكربون مثل 304L في الحالات التي تتطلب اللحام. |
هل يمكن أن يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ؟
لا يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ مطلقاً، بل يتمتع بمقاومة عالية للتآكل. وفي ظروف قاسية ومحددة، قد تختفي طبقة الحماية التي تغطيه.
الاستخدام والصيانة الصحيحان
التآكل النقطي:في بيئة غنية بأيونات الكلوريد (مثل مياه البحر وأملاح إزالة الجليد)، تتعرض طبقة الغشاء المحلية للثقوب، مما يؤدي إلى تكوين حفر تآكل عميقة وصغيرة. يُعد الموليبدينوم عنصرًا أساسيًا في مقاومة تآكل الحفر.
تآكل الشقوق:يحدث ذلك في الشقوق الضيقة حيث تكون دورة الأكسجين محدودة، كما هو الحال عند وصلات البراغي وتحت الحشيات، وذلك بسبب صعوبة الحفاظ على طبقة التخميل المحلية.
الاستخدام والصيانة الصحيحان
اختيار المواد بشكل منطقي:اختر الدرجة المناسبة بناءً على البيئة (التآكل ودرجة الحرارة وظروف القوة) (على سبيل المثال، 316 للمناطق الساحلية و304 لصناعة الأغذية).
حافظ على النظافة:قم بإزالة البقع السطحية والأملاح والمخلفات الكيميائية في الوقت المناسب للحفاظ على سلامة طبقة التخميل.
خاتمة
تكمن خاصية الفولاذ المقاوم للصدأ في التفاعل الكيميائي للكروم، الذي يحوله إلى طبقة أكسيد كروم مستقرة وكثيفة وذاتية الإصلاح. إنها ليست طبقة واقية ثابتة، بل نظام دفاعي ديناميكي. هذه الخاصية، بالإضافة إلى التحكم الدقيق في عملية السبائك المتعددة، مكّنت الفولاذ المقاوم للصدأ من الانتقال من المطابخ إلى أعماق البحار، ومن الأجهزة الطبية إلى ناطحات السحاب، ليصبح مادة أساسية في الحضارة الصناعية الحديثة.
تاريخ النشر: 26 ديسمبر 2025
