حاسبة وزن الأوزميوم (أونلاين ومجاني)
هل تساءلت يومًا ما مدى ثقل الأوزميوم، وهو العنصر الأكثر كثافة في الطبيعة؟ تستكشف هذه المقالة حاسبة وزن الأوزميوم المصممة لمساعدتك على تحديد وزن الأوزميوم بدقة...
هل تساءلت يومًا ما الذي يجعل آلات البناء متينة للغاية؟ يكمن السر في الفولاذ 35MnB الرائع. يكشف لك هذا المقال كيف تحول عناصر مثل الكربون، والسيليكون، والمنغنيز، والبورون، والكروم هذا الفولاذ إلى قوة ومرونة. تعمّق في هذا المقال لتكتشف العلم الكامن وراء أدائه الاستثنائي في البيئات الصعبة.
يُستخدم فولاذ 35MnB، وهو فولاذ منجنيز متوسط الكربون مخلوط بالبورون، على نطاق واسع في تصنيع مكونات هياكل المجنزرات لآلات البناء. تنبع شهرة هذه المادة من صلابتها الاستثنائية واستجابتها الفائقة لعمليات المعالجة الحرارية، مما ينتج عنه مكونات ذات مقاومة تآكل وخصائص ميكانيكية معززة.
تشمل التطبيقات الرئيسية للصلب 35MnB في الأنظمة المجنزرة ما يلي:
ويضمن استخدام الفولاذ 35MnB في هذه التطبيقات إطالة عمر الخدمة، وتحسين الأداء في ظل ظروف الضغط العالي، وتقليل متطلبات الصيانة لآلات البناء التي تعمل في البيئات الصعبة.
نظرًا لظروف التشغيل القاسية في تطبيقاته، فإن استخدام الفولاذ 35MnB يتطلب أن يكون في حالة مروي ومقوّى.
تُعد الصلابة والصلابة من المؤشرات الحاسمة لـ مروي ومخفف الفولاذ، وعادةً ما يتم الحفاظ على قيمها من خلال التحكم الصارم في العناصر الرئيسية مثل الكربون (C) والسيليكون (Si) والمنغنيز (Mn) والبورون (B) والكروم (Cr)، والتي لها تأثيرات كبيرة على الصلابة.
إن محتوى الكربون في الفولاذ 35MnB يحدد الصلابة التي يمكن تحقيقها بعد التبريد. يؤدي ارتفاع محتوى الكربون إلى زيادة صلابة التبريد، ولكنه يزيد أيضًا من خطر التشقق ويقلل من مرونة الفولاذ وصلابته في الصدمات.
بالنسبة للمكونات الحاسمة مثل هيكل المجنزرة، لتقليل تأثير تذبذب محتوى الكربون على صلابة السطح وعمق طبقة التبريد، من الضروري وضع متطلبات لاختيار محتوى الكربون. بشكل عام، يتم التحكم في الحدود العليا والدنيا لمحتوى الكربون في نطاق 0.05%.
وبالإضافة إلى تعزيز القوة والصلابة، يساعد السيليكون في الفولاذ 35MnB أيضًا على التخلص من الغازات من الفولاذ وتثبيته أثناء صناعة الفولاذ.
ومع ذلك، مع زيادة محتوى السيليكون، تنخفض مرونة وصلابة الفولاذ، ويصبح عرضة لتشكيل بنية نطاقات.
يعمل المنجنيز (Mn)، وهو عنصر السبائك الأساسي في الفولاذ 35MnB، على تحسين صلابة الفولاذ وخفض معدل التبريد الحرج. يشكل المنغنيز محلولاً صلبًا مع الفريت أثناء التسخين، مما يعزز قوة الفولاذ. يستخدم المنغنيز عادةً عندما يكون عمق الطبقة المتصلبة أكبر من 4 مم. ويرجع ذلك إلى أنه يقلل من معدل التبريد الحرج، مما يؤدي إلى صلابة تبريد أكثر اتساقًا حتى عندما تكون ظروف التبريد غير مستقرة.
كما هو مبين في الشكلين 1 و2، عندما يكون محتوى المنغنيز في الفولاذ 1.10%، فإنه يحسن بشكل كبير من قوة الفولاذ مع انخفاض طفيف فقط في اللدونة وتحسن طفيف في الصلابة. ومع ذلك، إذا تجاوز محتوى المنغنيز هذا المقدار، ستستمر الصلابة والقوة في التحسن، لكن الصلابة ستنخفض بشكل كبير.
الشكل 1 تأثير عناصر السبائك على تقوية المحلول الصلب
الشكل 2 تأثير عناصر صناعة السبائك على طاقة تأثير الفريت
في الصلب المروي والمخفف عالي القوة، فإن إضافة عنصر السبيكة يمكن أن يعزز B قابلية التصلب. يتحقق ذلك عن طريق إذابة كمية صغيرة من B في درجة حرارة عالية الأوستينيت. أثناء التبريد، سوف ينفصل B عند الأوستينيت حدود الحبيبات مما يمنع تنوي الفريت وبالتالي يحسّن من قابلية التصلب، خاصةً عند سرعات التبريد المنخفضة.
ومع ذلك، يعتبر B في الفولاذ عنصرًا نشطًا يتفاعل بسهولة مع N لتكوين BN المستقر، وهو عنصر غير قابل للذوبان في درجات حرارة التبريد. وهذا يقلل من كمية B الفعالة في محلول الأوستينيت الصلب ويقلل من آثاره المعززة للصلابة.
لتحسين الصلابة، من الضروري إضافة العناصر المكونة للنيتريد، والتحكم في عناصر N، والحفاظ على كمية المحلول الصلب B في الأوستينيت. وبالإضافة إلى ذلك، عندما يتجاوز محتوى B 30 جزءًا في المليون، ستنخفض مرونة المادة وصلابتها بشكل كبير.
عناصر مثل V، وTi، وTi، وAl، وB هي عناصر قوية مكونة للنتريد في الصلب وتشكل النيتريدات VN، وAlN، وBN، وTiN، على التوالي. عند إضافتها إلى الفولاذ الذي يحتوي على B، فإن N في الفولاذ سوف يترسب بشكل تفضيلي على هيئة TiN أو Ti (C، N). يبدأ هذا الترسيب عند درجات حرارة أعلى من 1400 درجة مئوية، وهي أعلى بكثير من درجة حرارة بدء ترسيب BN. كلما انخفضت درجة الحرارة، تزداد نسبة N الصلبة في TiN، مما يؤدي إلى تثبيت N في الفولاذ ومنع تكوين BN، وبالتالي زيادة محتوى B الفعال في الأوستينيت وتحسين الصلابة.
لزيادة محتوى B الفعال إلى أقصى حد، من المهم التحكم في نسبة TiN في الفولاذ، بقيمة مثالية تبلغ 3.42. إذا كانت النسبة أقل من 3.42، سيزيد محتوى N المتبقي وسيحدث ترسيب BN، مما يقلل من محتوى B الفعال والصلابة وزيادة الهشاشة. لتجنب هذه التأثيرات، من المهم التحكم الصارم في محتوى N المتبقي في الفولاذ.
Cr هو عنصر يعزز صلابة الفولاذ بشكل كبير.
تؤدي إضافة الكروم إلى فولاذ الكروم متوسط الكربون إلى زيادة فترة حضانة التحول الطوري، مما يتسبب في تحول منحنى التحول المتساوي الحرارة إلى اليمين. يتسبب هذا أيضًا في حدوث تحول البرليت عند درجات حرارة أعلى، ويحدث التحول البينيت عند درجات حرارة أقل.
ونتيجة لذلك، عند إضافة الكمية المناسبة من الكروم إلى الفولاذ، حتى مع التبريد البطيء أثناء عملية التبريد، لن يتحول الأوستينيت غير المبرد إلى بيرلايت أو باينيت قبل الوصول إلى درجة حرارة التحول المارتنسيت، مما يحسن بشكل كبير من صلابة الفولاذ.
ومع ذلك، فإن الكروم يؤدي أيضًا إلى تفاقم هشاشة فولاذ النيكل والمنجنيز بشكل كبير. ولذلك، يتم تنظيم محتوى الكروم في الفولاذ 35MnB بعناية.
تشير الدراسات التي أجريت على تأثير أثر أثر الكروم على صلابة فولاذ الوصلة المجنزرة 35MnB إلى أنه حتى التغييرات الطفيفة في محتوى الكروم (Cr ≤ 0.20%) يمكن أن تؤثر بشكل كبير على الصلابة، خاصةً عندما يتجاوز محتوى الكروم 0.10%. وهذا يحسن بشكل كبير من صلابة الفولاذ، خاصةً في النقاط البعيدة عن الطرف المبرد بالماء.
ويوضح الشكل أدناه أن صلابة التبريد يمكن أن تزيد بمقدار 2 إلى 3 HRC في المتوسط في نطاق 1.5 إلى 20.0 م من الطرف المبرد بالماء. عندما تكون المسافة من الطرف المبرد بالماء أكثر من 20.0 م، تزداد الصلابة أكثر من ذلك، بحوالي 6 HRC.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن قطر القضيب المستدير القابل للتبريد من الفولاذ 35Mnb المحتوي على Cr0.18% أكبر بنحو 20 مم من قطر الفولاذ المحتوي على Cr0.02%.
الشكل 3 تأثير محتوى الكروم على الصلابة
نظرًا لأن Cr لديه القدرة على تكوين الكربيدات، فإنه يتطلب زيادة في درجة حرارة التسخين ووقت تسخين طويل، وهو أمر غير مثالي للتقسية بالحث.
أثناء عملية صناعة الصلب، تؤدي درجة انصهار القصدير العالية إلى ترسبه في المرحلة السائلة قبل الصب والتصلب. وينتج عن ذلك تكوين جسيمات القصدير في السائل، والتي عادةً ما يكون حجمها 2-10 ميكرومتر.
هذه الجسيمات لها شكل مربع أو معين أو مثلث (يختلف عن BN، كما هو موضح في الشكل 6)، وتظهر صلابة عالية للغاية (أكبر من 1000 فولت).
كما هو موضح في الشكل 4 والشكل 5، لا يمكن تغيير هذه الجسيمات من خلال أي طريقة معالجة ولا يمكن إذابتها من خلال محلول صلب بدرجة حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تؤدي إلى تشتت كبير في طاقة التأثير.
الشكل 4 الملاحظة تحت المجهر الضوئي القصديري
الشكل 5 ملاحظة القصدير تحت المجهر الإلكتروني
الشكل 6 ملاحظة BN تحت المجهر الإلكتروني
الشكل 7 هو منحنى ناتج الذوبان في الحديد السائل عند 1400 ℃، 1450 ℃ و1500 ℃;
كما هو موضح في الشكل، عندما تكون درجة حرارة الفولاذ المصهور في بداية التصلب 1500 درجة مئوية، فإن وجود 80 جزء في المليون من النيتروجين وأكثر من 0.0431 تيرابايت ثلاثي البوتان من القصدير في الفولاذ سيؤدي إلى ترسيب السائل والقصدير. وبالمثل، عندما يكون محتوى N في الفولاذ 40 جزءًا في المليون ويتجاوز محتوى Ti 0.086%، سيحدث ترسيب سائل وقصدير.
عندما تكون درجة حرارة التصلب النهائية للصلب المصهور المتشعب 1400 ℃، فإن وجود 80 جزء في المليون من N وأكثر من 0.012% من Ti سيؤدي إلى ترسيب سائل وقصدير. وبالإضافة إلى ذلك، إذا كان محتوى N في الفولاذ 40 جزءًا في المليون وتجاوز محتوى Ti 0.024%، فسيكون هناك ترسيب سائل وقصدير.
الشكل 7 منحنى ناتج الذوبان في القصدير
لمنع حدوث القصدير السائل، من الضروري ضبط محتوى Ti وN في الفولاذ بشكل مناسب. سيؤدي ذلك إلى كبح ترسيب القصدير السائل أثناء التصلب وزيادة سرعة التبريد أثناء الصب لتقليل الترسيب في آخر فولاذ مصهور متصلب. ومن خلال تسريع سرعة التبريد، لن يكون هناك وقت كافٍ لحدوث الترسيب بشكل ديناميكي.
تُظهر حسابات ناتج ذوبان القصدير في الحديد السائل أن درجة حرارة التصلب النهائية أثناء الصهر والصب تبلغ 1495 درجة مئوية تقريبًا، مع ناتج ذوبان القصدير في حالة التوازن 0.00302.
إذا تم التحكم في محتوى N عند 80 جزء في المليون، فإن الحد الأقصى لكمية القصدير التي يمكن إذابتها في الحديد السائل عند درجة حرارة التصلب النهائية هو 0.0413%. لتجنب الترسيب السائل للقصدير، يجب أن يكون محتوى القصدير في التركيب الكيميائي ≤ 0.0413%.
إذا تم التحكم في محتوى النيتروجين عند 60 جزء في المليون، فإن الحد الأقصى لمحتوى T الذي يمكن إذابته في الحديد السائل عند درجة حرارة التصلب النهائية هو 0.05%. لتجنب إنتاج القصدير السائل، يجب أن يكون محتوى Ti التصميمي للتركيبة الكيميائية للصلب ≤ 0.05%.
ولزيادة محتوى B الفعال في الفولاذ 35MnB، يجب تقليل محتوى N في الفولاذ إلى أقل من 60 جزء في المليون.
إذا تجاوز ترسيب القصدير في الطور السائل 6 ميكرومتر، فيمكن أن يقلل بشكل كبير من عمر إجهاد المادة وصلابة الصدمات. إذا تجاوز 6 ميكرومتر، فينبغي الحكم عليه بأنه آل2O3 التضمين الهش.
الشوائب مثل القصدير، آل2O3، MgO - Al2O3و كاو - آل2O3التي تكون صلبة وهشة، لا تتمتع باللدونة تحت درجة حرارة التشوه. يتم فصلها بسهولة عن هيكل الجسم أثناء التشوه، مما يضر باستمراريته. في الحالات الشديدة، يمكن أن تظهر شقوق أو تجاويف عند حافة التضمين غير المشوه.
وفي أثناء الخدمة، يمكن أن يتسبب الإجهاد المتناوب في الخدمة في تركيز الإجهاد بسهولة، مما يصبح مصدرًا لإجهاد المعدن.
جيد تركيبة المادة التحكم ضروري لضمان أداء المادة. والتركيبة الموصى بها (بالنسبة المئوية للوزن) لمادة 35MnB أثناء الصهر هي كما يلي:
| الصف | 35م ن ب |
| C | 0.32-0.36 |
| سي | 0.15-0.35 |
| من | 1.1-1.4 |
| P | ≤0.025 |
| S | 0.025 |
| كر | 0.15-0.25 |
| ني | 0.2 |
| النحاس | 0.25 |
| B | 0.0005-0.003 |
| آل | 0.015-0.045 |
| تي | ≤0.05 |
| مو | ≤0.05 |
| 【H】 | ≤2 جزء في المليون |
| 【O】 | ≤18 جزء في المليون |
| 【N】 | ≤60 جزء في المليون |
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO