מבחן מתכת · שיעור 2 מתוך 16
פלדות וסגסוגות ברזל
מקור: FAA-H-8083-31 פרק 5
פחמן בפלדה
פלדה היא ברזל עם פחמן (עד כ-2%). כמות הפחמן קובעת הרבה מהתכונות:
| סוג | פחמן | תכונות |
|---|---|---|
| פלדה דלת פחמן (Low carbon / Mild) | 0.10–0.30% | רכה, משיכה, קלה לריתוך. לא מתקשה בטיפול תרמי רגיל. חוטי ביטחון, חלקים לא קריטיים |
| פלדה בינונית (Medium carbon) | 0.30–0.50% | מתקשה בטיפול תרמי. מוטות, צירים |
| פלדה עתירת פחמן (High carbon) | 0.50–1.05% | קשה מאוד. קפיצים, כלים |
מערכת המספור SAE / AISI
ארבע ספרות: XXYY
- שתי הספרות הראשונות – סוג הסגסוגת (היסודות העיקריים).
- שתי האחרונות – אחוז הפחמן במאיות האחוז.
| סדרה | סגסוגת |
|---|---|
| 1xxx | פלדת פחמן. 1020 = פלדת פחמן עם 0.20% פחמן |
| 2xxx | ניקל |
| 3xxx | ניקל-כרום |
| 4xxx | מוליבדן |
| 41xx | כרום-מוליבדן (Chrome-moly) |
| 43xx | ניקל-כרום-מוליבדן |
| 5xxx | כרום |
| 6xxx | כרום-ונדיום |
| 8xxx | ניקל-כרום-מוליבדן |
| 9xxx | סיליקון-מנגן |
פלדה 4130
הפלדה הנפוצה ביותר במבני מטוסים – צינורות מבנה, תושבות מנוע, כני נסע. כרום-מוליבדן עם 0.30% פחמן. חזקה, קלה לריתוך ולעיבוד, ומתקשה בטיפול תרמי.
פלדה 4340
ניקל-כרום-מוליבדן – חוזק גבוה מאוד, לכני נסע ולחלקים כבדים.
יסודות סגסוג ומה הם עושים
| יסוד | השפעה |
|---|---|
| ניקל | מוסיף חוזק ומקשיחות, עמידות בקורוזיה |
| כרום | מוסיף קשיות, חוזק ועמידות בקורוזיה (בכמות גבוהה – אל-חלד) |
| מוליבדן | חוזק בטמפרטורה גבוהה, מקשיחות, מקטין פריכות |
| ונדיום | גרגרים קטנים, חוזק, עמידות בעייפות – קפיצים וכלים |
| מנגן | חוזק וקשיות; מנטרל גופרית |
| סיליקון | חוזק וגמישות – קפיצים |
| טונגסטן | קשיות בחום – כלי חיתוך |
| גופרית וזרחן | מזהמים – גורמים לפריכות |
פלדת אל-חלד (Stainless / Corrosion-resistant steel – CRES)
מכילה לפחות כ-12% כרום (ולרוב ניקל). הכרום יוצר שכבת תחמוצת דקה שמגינה.
| סוג | תכונות | שימוש |
|---|---|---|
| אוסטניטית (סדרה 300, למשל 302, 304, 321, 347) | לא מגנטית, לא מתקשה בטיפול תרמי – רק בעיבוד קר | מערכות פליטה (321, 347), קירות אש, צינורות |
| מרטנזיטית (סדרה 400, למשל 410, 420) | מגנטית, מתקשה בטיפול תרמי | להבי מדחס, מסבים, כלים |
| מוקשית בשיקוע (Precipitation hardening, למשל 17-4PH) | חוזק גבוה מאוד, עמידה | מחברים ורכיבי מבנה |
ברזל יצוק
ברזל עם יותר מ-2% פחמן. פריך, לא מתאים למבנה. משמש בטבעות בוכנה ובחלקים שצריכים עמידות בשחיקה.
סגסוגות ניקל וסגסוגות-על
| סגסוגת | שימוש |
|---|---|
| אינקונל (Inconel) | ניקל-כרום-ברזל. עמידה בחום ובקורוזיה – מערכות פליטה, תאי בעירה, חלקי טורבינה |
| מונל (Monel) | ניקל-נחושת. עמידה בקורוזיה, חזקה – מסמרות מונל, חלקים במי ים |
| הסטלוי, ווספלוי, רנה | סגסוגות-על ללהבי טורבינה |
זיהוי פלדות
- סימון מהיצרן על החלק או על החומר הגולמי.
- מבחן מגנט: פלדות פחמן וסגסוגת – מגנטיות; אל-חלד אוסטניטית – לא מגנטית.
- מבחן ניצוצות (Spark test): בהשחזה, צורת הניצוצות מעידה על כמות הפחמן ועל יסודות הסגסוג. לא מדויק – לא מספיק לזיהוי בתעופה.
סימוני זיהוי של חומרים גולמיים
לוחות, מוטות וצינורות מגיעים מהספק עם סימון מודפס לאורך החומר, במרווחים קבועים:
- מספר הסגסוגת ומצב הטיפול – למשל
2024-T3. - מפרט (Specification) – תקן AMS / QQ / ASTM.
- עובי או קוטר.
- מספר אצווה (Heat / Lot number) – עקיבות.
- יצרן.
- ״Clad״ – לחומר מצופה.
בחיתוך חלק – מנסים לשמור את הסימון על החלק שנשאר, כדי שאפשר יהיה לזהות אותו.
חומר בלי סימון – לא משתמשים בו למבנה אלא אם הוכח מה הוא (בדיקה מעבדתית או מוליכות).
זיהוי בשטח (עזר בלבד)
- מגנט – פלדה מול אל-חלד 300 ואלומיניום.
- בדיקת מוליכות (Eddy current conductivity) – מצב טיפול תרמי באלומיניום.
- בדיקה כימית – אלומיניום טהור מול סגסוגת (טיפת סודה קאוסטית – סגסוגת עם נחושת משחירה), מגנזיום מול אלומיניום.
- בדיקת קשיות.
נקודות למבחן
- SAE 4130 – כרום-מוליבדן,
0.30%פחמן. - שתי ספרות אחרונות = פחמן במאיות האחוז.
- פלדה דלת פחמן לא מתקשה בטיפול תרמי.
- אל-חלד סדרה 300 – לא מגנטית, לא מתקשה בחום.
- אינקונל – חום ופליטה; מונל – ניקל-נחושת.
- גופרית וזרחן – מזהמים.