تخيل عالماً بدون ألواح فولاذية. من السيارة التي تقودها إلى الجسور التي تعبرها، تشكل هذه الألواح المتواضعة العمود الفقري للبنية التحتية الحديثة. في هذه المقالة، نكشف لك عن الأنواع المتنوعة من ألواح الصلب، وسماكاتها المتنوعة، وتطبيقاتها الهامة. اكتشف كيف تؤدي العمليات والتركيبات المختلفة إلى إنتاج ألواح الصلب المصممة لكل شيء بدءًا من بناء السفن وحتى أوعية الضغط. هل أنت مستعد لاستكشاف المواد التي تشكل عالمنا؟ تابع القراءة لتتعرف على كيفية تصنيف ألواح الصلب واستخدامها في مختلف الصناعات.
الصفيحة الفولاذية عبارة عن مادة فولاذية مسطحة يتم سكبها بالفولاذ المنصهر وكبسها بعد التبريد.
تكون ألواح الصلب مسطحة ومستطيلة الشكل، ويمكن دحرجتها مباشرةً أو قطعها من شرائح الصلب العريضة.
تُصنَّف ألواح الصلب حسب السُمك: الألواح الرقيقة أقل من 4 ملليمتر (بسُمك لا يقل عن 0.2 ملليمتر)، والألواح متوسطة السُمك تتراوح سماكتها بين 4 و60 ملليمتر، والألواح الثقيلة تتراوح سماكتها بين 60 و115 ملليمتر.
يتم تصنيف ألواح الصلب حسب عملية الدرفلة: المدرفلة على الساخن والمدرفلة على البارد.
يتراوح عرض الألواح الرقيقة من 500 إلى 1500 ملليمتر، بينما يتراوح عرض الألواح السميكة من 600 إلى 3000 ملليمتر.
تُصنف الألواح الرقيقة بناءً على نوع الفولاذ، بما في ذلك الفولاذ العادي، والفولاذ عالي الجودة، وسبائك الفولاذ، والفولاذ الزنبركي، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات، والفولاذ المقاوم للحرارة, تحمل الصلبوالصلب السيليكوني وألواح الحديد النقي الصناعي.
كما يمكن تصنيفها أيضًا بناءً على استخدامات محددة، مثل ألواح أسطوانات الزيت، وألواح المينا، والألواح المضادة للرصاص، وما إلى ذلك.
وعلاوة على ذلك، يمكن تصنيفها بناءً على طلاء السطح، بما في ذلك الألواح المجلفنة، والألواح المطلية بالقصدير، والألواح المطلية بالرصاص، والألواح الفولاذية البلاستيكية المركبة، وغيرها.
تتشابه درجات الصلب للصفائح الفولاذية السميكة بشكل عام مع تلك الخاصة بالصفائح الفولاذية الرقيقة.
ومع ذلك ، من حيث التطبيقات المحددة ، هناك بعض أنواع ألواح الصلب التي تستخدم في المقام الأول للألواح السميكة ، مثل ألواح الصلب للجسور ، وألواح الصلب للغلايات ، وألواح الصلب لصناعة السيارات, فولاذ أوعية الضغط ألواح، وألواح فولاذية متعددة الطبقات لأوعية الضغط العالي.
ومع ذلك، هناك بعض الأنواع من الألواح الفولاذية التي تتداخل مع الألواح الرقيقة، مثل الألواح الفولاذية ذات العوارض الفولاذية للسيارات (بسمك 2.5-10 ملليمتر)، والألواح الفولاذية المنقوشة (بسمك 2.5-8 ملليمتر)، والألواح الفولاذية المقاومة للصدأ، والألواح الفولاذية المقاومة للحرارة، إلخ.
وعلاوة على ذلك، يمكن أن تحتوي ألواح الصلب على تركيبات مختلفة من المواد. ليست جميع ألواح الصلب متشابهة، ويعتمد استخدامها على تركيبة المادة.
مع تطور العلوم والتكنولوجيا والصناعة، تم وضع متطلبات أعلى على المواد، مثل القوة العالية، ومقاومة درجات الحرارة العالية، والضغط العالي، ودرجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، وغيرها من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة. لا يمكن للصلب الكربوني وحده أن يلبي هذه المتطلبات بالكامل.
(1) صلابة منخفضة: وبصفة عامة، يبلغ الحد الأقصى لصلابة الفولاذ الكربوني المسقى بالماء حوالي 10 مم - 20 مم فقط.
(2) انخفاض القوة ونسبة الخضوع: على سبيل المثال، مقاومة الخضوع (σs) للفولاذ الكربوني العادي Q235 هو 235 ميجا باسكال، في حين أن الفولاذ الإنشائي منخفض السبائك 16Mn لديه قوة خضوع (σs) تزيد عن 360 ميجا باسكال. نسبة σs/σb للصلب 40 هي 0.43 فقط، وهي أقل بكثير من نسبة سبائك الصلب.
(3) ضعف ثبات المزاج: نظرًا لضعف ثبات التقسية، عندما يخضع الفولاذ الكربوني للمعالجة بالتقسية، يلزم انخفاض درجات حرارة التقسية لتحقيق قوة أعلى، مما يؤدي إلى صلابة أقل. من ناحية أخرى، يلزم ارتفاع درجات حرارة التقسية لتحقيق صلابة أفضل، ولكن هذا يؤدي إلى انخفاض القوة. لذلك، فإن الميكانيكية الكلية خواص الفولاذ الكربوني ليست مرتفعة.
(4) عدم القدرة على تلبية متطلبات الأداء الخاصة: وغالبًا ما يفتقر الفولاذ الكربوني إلى الخصائص الجيدة من حيث مقاومة الأكسدة، ومقاومة التآكل، ومقاومة الحرارة، ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة التآكل، والخصائص الكهرومغناطيسية الخاصة. ولا يمكنه تلبية متطلبات متطلبات الأداء الخاصة.
بناءً على محتوى عناصر السبائك، يمكن تصنيف سبائك الصلب إلى:
استناداً إلى عناصر السبائك الرئيسية، يمكن تصنيف سبائك الصلب إلى:
استنادًا إلى البنية المجهرية لعينات الاختبار الصغيرة بعد التطبيع أو الصبّ، يمكن تصنيف سبائك الصلب إلى:
بناءً على الاستخدام، يمكن تصنيف سبائك الفولاذ على النحو التالي:
إن محتوى الكربون يشار إليه بقيمة عددية في بداية الدرجة. بالنسبة للصلب الإنشائي، يتم التعبير عن محتوى الكربون في خانتين عشريتين كوحدة من عشرة آلاف (على سبيل المثال، 45 يمثل محتوى الكربون 0.0045%).
بالنسبة لصلب الأدوات والصلب ذي الأداء الخاص، يتم التعبير عن محتوى الكربون بخانة عشرية واحدة كوحدة من الألف، إلا عندما يتجاوز محتوى الكربون 1%.
بعد الإشارة إلى محتوى الكربون، تُستخدم الرموز الكيميائية لعناصر السبائك الرئيسية لتمثيل محتواها، متبوعة بالقيم العددية. إذا كان متوسط المحتوى أقل من 1.5%، لا تتم الإشارة إليه. إذا كان متوسط المحتوى بين 1.5% و2.49%، و2.5% و3.49%، وهكذا، يُشار إليه بالرموز 2، 3، وهكذا.
على سبيل المثال، يمثل 40Cr 40 متوسط محتوى الكربون 0.40% ومحتوى الكروم أقل من 1.5%. 5CrCrMnMo يمثل متوسط محتوى الكربون 0.5% ومحتوى الكروم والمنجنيز والموليبدينوم أقل من 1.5%.
بالنسبة للصلب ذي الأغراض الخاصة، يتم استخدام بادئة بينيين الصينية التي تشير إلى تطبيقه. على سبيل المثال، يُضاف حرف "G" قبل درجة الفولاذ للإشارة إلى الفولاذ الحامل. يمثل GCr15 الفولاذ المحمل الذي يحتوي على نسبة كربون تبلغ حوالي 1.0% ومحتوى كروم يبلغ حوالي 1.5% (وهو استثناء، حيث يتم التعبير عن محتوى الكروم بالألف).
يمثل Y40Mn فولاذ القطع الحر بمحتوى كربون 0.4% ومحتوى منجنيز أقل من 1.5%.
بالنسبة للفولاذ عالي الجودة، يضاف الحرف "A" في نهاية درجة الفولاذ. على سبيل المثال، 20Cr2Ni4A.
بعد إضافة عناصر السبائك إلى الصلب، يحدث تفاعل بين العناصر الأساسية من الحديد والكربون وعناصر السبائك المضافة.
إن الغرض من إشابة الفولاذ هو الاستفادة من التفاعل بين عناصر الإشابة والحديد والكربون، بالإضافة إلى تأثيراتها على مخطط طور الحديد والكربون والمعالجة الحرارية، لتحسين بنية الفولاذ وخصائصه.
بعد إضافة عناصر السبائك إلى الفولاذ، تتواجد بشكل أساسي في ثلاثة أشكال: ذائبة في الحديد، مكونةً الكربيدات، أو في الفولاذ عالي السبائك، وربما تشكل مركبات بين فلزية.
1. مذاب في الحديد:
يمكن أن تذوب جميع عناصر السبائك تقريبًا (باستثناء Pb) في الحديد، مكونةً سبائك الفريت أو سبائك الأوستينيت. ووفقًا لتأثيراتها على α-Fe أوγ-Fe، يمكن تصنيف عناصر السبائك إلى فئتين: العناصر التي توسع منطقة الطور γ والعناصر التي تقلص منطقة الطور γ.
تشمل العناصر التي توسع منطقة الطور γ، والمعروفة أيضًا باسم مثبتات الأوستينيت، المنغنيز والنيكل والكربون والجيرانيوم والنحاس والنحاس وغيرها. وهي تخفض درجة حرارة A3 (درجة حرارة التحوّل من γ-Fe إلى α-Fe) وترفع درجة حرارة A4 (درجة حرارة التحوّل من γ-Fe). وهذا يوسّع نطاق الطور γ.
من بين هذه العناصر، النيكل والمنغنيز، عند إضافتهما بكميات معينة، يمكنهما توسيع منطقة الطور γ تحت درجة حرارة الغرفة، مما يتسبب في اختفاء منطقة الطور α. ويشار إليها بالعناصر التي توسع منطقة الطور γ بالكامل.
يمكن لعناصر أخرى مثل C وN وCu، وما إلى ذلك، أن تتمدد منطقة الطور γ جزئيًا ولكن ليس إلى درجة حرارة الغرفة، لذلك تُسمى عناصر تتمدد جزئيًا في منطقة الطور γ.
تشمل العناصر التي تقلص منطقة الطور γ، والمعروفة أيضًا باسم مثبتات الفريت، الكروم، والمويد، والوزن، والفيت، والتاي والـ Ti، والـ Al، والسيليكون، والبولي بروبيلين، والنيكل، والزنر، إلخ. فهي ترفع درجة حرارة A3 وتخفض درجة حرارة A4 (باستثناء الكروم، حيث تنخفض درجة حرارة A3 عندما يكون محتوى الكروم أقل من 7%، ولكنها تزداد بسرعة عندما تتجاوز 7%).
وهذا يقلص نطاق الطور γ، مما يوسع منطقة استقرار الفريت. واستنادًا إلى تأثيراتها، يمكن تصنيفها أيضًا إلى عناصر تقلص تمامًا منطقة الطور غاما (مثل Cr وMo وW وV وTi وAl وSi) وعناصر تقلص جزئيًا منطقة الطور غاما (مثل B وNb وZr).
2. يمكن تصنيف العناصر المكونة للسبائك التي تشكل الكربيدات إلى مجموعتين رئيسيتين، بناءً على تقاربها مع الكربون في الفولاذ: العناصر المكونة للكربيدات والعناصر غير المكونة للكربيدات.
تشمل العناصر الشائعة غير المكوِّنة للكربيدات النيكل والكوبالت والنحاس والنحاس والسيليكون والنيكل والنيكل والنيكل والبولي بروبيلين. تشمل العناصر الشائعة المكوّنة للكربيد المنغنيز والكروم والكروم والزنك والنيكل والزنك والزنك والزنك والزنك والزنك والزنك والزنك (مرتبة حسب ثبات الكربيدات المتكونة، من الأضعف إلى الأقوى). في الفولاذ، يذوب جزء منها في مرحلة المصفوفة، ويشكّل جزء منها كربيدات السبائك. عند وجودها بكميات كبيرة، يمكن أن تشكل كربيدات سبائك جديدة من الكربيدات.
التأثيرات على نطاق الأوستينيت والفريت:
العناصر التي توسع أو تقلص منطقة الطور γ لها أيضًا تأثير مماثل على منطقة الطور γ في مخطط طور Fe-Fe3C. عندما يكون محتوى النيكل أو المنغنيز عاليًا، يمكن أن يؤدي ذلك إلى بنية أوستنيت أحادية الطور في درجة حرارة الغرفة (على سبيل المثال، الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ 1Cr18Ni9 والفولاذ عالي المنغنيز ZGMn13).
من ناحية أخرى، عندما يتجاوز تركيز الكروم وTi وSi، وما إلى ذلك، تركيزًا معينًا، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تكوين بنية فريت أحادية الطور في درجة حرارة الغرفة (على سبيل المثال، 1Cr17Ti عالي الكروم الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي).
التأثيرات على النقاط الحرجة (نقطتا S وE) في مخطط طور Fe-Fe3C:
تعمل العناصر التي توسع منطقة الطور γ على خفض درجة حرارة التحوّل الانصهار (النقطة S) في مخطط طور Fe-Fe3C، بينما ترفع العناصر التي تقلص منطقة الطور γ درجة حرارة التحوّل الانصهاري.
تقلل جميع عناصر صناعة السبائك تقريبًا من محتوى الكربون عند نقطة الانصهار (S) ونقطة الانصهار (E)، مما يحولها إلى اليسار. تأثير العناصر القوية المكونة للكربيد مهم بشكل خاص.
التأثيرات على المعالجة الحرارية للصلب:
يمكن أن تؤثر عناصر السبائك على التحولات الطورية التي تحدث أثناء المعالجة الحرارية للصلب.
1. التأثيرات على التحول الطوري أثناء التسخين:
يمكن أن تؤثر عناصر السبائك على معدل تكوين الأوستينيت وحجم حبيبات الأوستينيت أثناء التسخين.
(1) التأثير على معدل تكوين الأوستينيت:
تشكّل العناصر القوية المكوّنة للكربيد مثل Cr، Mo، W، V كربيدات سبيكة غير قابلة للذوبان في الأوستينيت، مما يبطئ بشكل كبير من تكوين الأوستينيت. العناصر الجزئية غير المكوّنة للكربيدات مثل Co وNi تعزّز انتشار الكربون، مما يسرّع تكوين الأوستينيت. عناصر السبائك مثل Al، Si، Mn لها تأثير ضئيل على معدل تكوين الأوستينيت.
(2) التأثير على حجم حبيبات الأوستينيت:
تعيق معظم عناصر السبائك نمو حبيبات الأوستينيت، ولكن بدرجات متفاوتة. تعيق عناصر مثل V وTi وTi وNb وZr نمو الحبيبات بقوة، بينما تعيق عناصر مثل W وMn وCr نمو الحبيبات بدرجة معتدلة. عناصر مثل Si وNi وNi وCu لها تأثير ضئيل على نمو الحبيبات في حين أن عناصر مثل Mn وP تعزز نمو الحبيبات.
2. التأثيرات على تحول الأوستينيت فائق التبريد:
وباستثناء Co، تزيد جميع عناصر السبائك تقريبًا من استقرار الأوستينيت فائق التبريد، مما يؤخر التحول إلى البرليت. وينتج عن ذلك انزياح نحو اليمين في المنحنى C- المنحنىمما يشير إلى تحسن صلابة الفولاذ.
تشمل العناصر الشائعة المستخدمة لتعزيز الصلابة المنيوم والمنغنيز والكروم والنيكل والنيكل والسيليوم والبوليسترين. وتجدر الإشارة إلى أن عناصر السبائك لا يمكنها تعزيز الصلابة إلا إذا كانت مذابة بالكامل في الأوستينيت. إذا لم يتم إذابتها بالكامل، يمكن أن تصبح الكربيدات نواة البرليت، مما يقلل من الصلابة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الإضافة المشتركة لعناصر السبائك المتعددة (على سبيل المثال، فولاذ Cr-Mn steel، وفولاذ Cr-Ni) لها تأثير أقوى بكثير على الصلابة من العناصر الفردية.
وباستثناء Co وAl، تخفض معظم عناصر السبائك نقطتي MMS وMf. وترتيب تأثيرها هو المنغنيز والكروم والنيكل والمو والميثيل والميثيلين والسيليكون. من بينها، المنغنيز له التأثير الأقوى، بينما ليس ل Si أي تأثير عملي.
يؤدي خفض نقطتي Ms و Mf إلى زيادة كمية الأوستينيت المحتفظ به بعد التبريد. عندما يكون هناك كمية زائدة من الأوستينيت المحتجز، يمكن أن يخضع لمعالجة دون الصفر (التبريد تحت نقطة Mf) لتحويله إلى مارتينسايت أو الخضوع لعمليات تقسية متعددة.
في الحالة الأخيرة، يمكن أن يتسبب ترسيب كربيدات السبائك من الأوستينيت المحتجز في ارتفاع نقطتي MMS وMF، وأثناء التبريد، يمكن أن تتحول إلى مارتينسيت أو باينيت (وهي عملية تعرف باسم التصلب الثانوي).
3. التأثيرات على تحول المزاج:
(1) تحسين استقرار التقسية:
يمكن أن تؤخر عناصر السبائك تحلل المارتينسيت وتحوّل الأوستينيت المحتفظ به أثناء التقسية (أي أنها تبدأ في التحلل والتحوّل عند درجات حرارة أعلى). كما أنها ترفع درجة حرارة إعادة تبلور الفريت، مما يجعل من الصعب على الكربيدات أن تتجمع وتنمو.
ونتيجة لذلك، تزداد مقاومة الفولاذ للتليين بالتقسية، مما يعزز من ثبات التقسية. تشمل عناصر السبائك التي لها تأثير قوي على ثبات التقسية: V، Si، Mo، W، Ni، Co.
(2) تصلب ثانوي:
في بعض أنواع الفولاذ عالي السبائك ذات المحتويات العالية من Mo، W، V، لا تنخفض الصلابة بشكل رتيب مع زيادة درجة حرارة التقسية ولكن بدلاً من ذلك تبدأ في الزيادة بعد الوصول إلى درجة حرارة معينة (حوالي 400 درجة مئوية) وتصل إلى ذروتها عند درجة حرارة أعلى (حوالي 550 درجة مئوية بشكل عام).
تُعرف هذه الظاهرة باسم التصلب الثانوي أثناء التقسية وترتبط بطبيعة الرواسب المتكونة أثناء التقسية. عندما تكون درجة حرارة التقسية أقل من 450 درجة مئوية، تترسب الكربيدات في الفولاذ.
فوق درجة حرارة أعلى من 450 درجة مئوية، تذوب الكربيدات وتترسب الكربيدات الحرارية المستقرة المشتتة مثل Mo2C وW2C وVC، مما يتسبب في زيادة الصلابة مرة أخرى. ويُعرف ذلك باسم تصلب الترسيب.
يمكن أن يحدث التصلب الثانوي أيضًا بسبب التبريد الثانوي للأوستينيت المحتجز أثناء عملية التبريد بعد التبريد.
العناصر المسببة للتصلب الثانوي:
أسباب التصلب الثانوي: عناصر السبائك
تحوّل الأوستينيت المحتجز: تصلب الترسيب: المنغنيز، المنيوم، المنيوم، المنيوم، الثرلوجين، الكروم، النيكل، الكربون والنيكل، الكربون والنيكل، الكربون.
① فعالة فقط في التركيزات العالية وفي وجود عناصر السبائك الأخرى القادرة على تكوين مركبات بين الفلزات المشتتة.
(3) زيادة هشاشة المزاج:
مثل الفولاذ الكربوني، يمكن أن تظهر هشاشة في المزاج على سبائك الفولاذ، وغالبًا ما تكون أكثر وضوحًا. وهذا تأثير سلبي لعناصر السبائك. يرتبط النوع الثاني من هشاشة المزاج (هشاشة المزاج في درجات الحرارة العالية) الذي يحدث بين 450 درجة مئوية و600 درجة مئوية في المقام الأول بالفصل الشديد لبعض عناصر الشوائب وعناصر السبائك نفسها عند حدود حبيبات الأوستينيت الأصلية.
ويحدث عادةً في سبائك الفولاذ التي تحتوي على عناصر مثل المنغنيز والكروم والنيكل. وهذا النوع من الهشاشة قابل للانعكاس، والتبريد السريع (عادةً ما يكون التبريد بالزيت) بعد التقسية يمكن أن يمنع حدوثه. كما يمكن لإضافة كميات مناسبة من Mo أو W (0.5% Mo، 1% W) أن يقضي على هذا النوع من الهشاشة بفعالية.
تأثيرات عناصر الإشابة على الخواص الميكانيكية للصلب:
أحد الأغراض الرئيسية لإضافة عناصر السبائك هو زيادة قوة الفولاذ. ولتعزيز القوة، تُبذل الجهود لزيادة مقاومة حركة الخلع.
وتتمثل آليات التقوية الرئيسية في المعادن في تقوية المحلول الصلب، وتقوية الخلع، وتقوية صقل الحبيبات وتقوية المرحلة الثانية (الترسيب والتشتت). تستفيد عناصر السبائك من آليات التقوية هذه لتحقيق تأثيرات التقوية الخاصة بها.
1. التأثيرات على الخواص الميكانيكية للصلب في حالة التلدين:
في الحالة الملدنة، تكون المراحل الأساسية في الفولاذ الإنشائي هي الفريت والكربيدات. تذوب عناصر السبائك في الفريت، مكوِّنةً الفريت المخلوط ومحققةً القوة والصلابة التعزيز من خلال تقوية المحلول الصلب. ومع ذلك، يقلل هذا أيضًا من مرونة وصلابة الفولاذ.
2. التأثيرات على الخواص الميكانيكية للصلب في الحالة الطبيعية:
وتؤدي إضافة عناصر السبائك إلى خفض محتوى الكربون عند نقطة الانصهار، مما يؤدي إلى تحويل منحنى C إلى اليمين. ويزيد ذلك من نسبة البرليت في البنية المجهرية ويقلل من التباعد بين الخلايا مما يؤدي إلى زيادة القوة وانخفاض الليونة. ومع ذلك، في حالة التطبيع، لا تُظهر سبائك الفولاذ السبائكي تفوقًا كبيرًا مقارنةً بالفولاذ الكربوني.
3. التأثيرات على الخواص الميكانيكية للصلب في مروي ومخفف الولاية:
يكون تأثير التقوية لعناصر الإشابة أكثر أهمية في الفولاذ المروي والمخفف لأنه يستخدم جميع آليات التقوية الأربعة بالكامل. وأثناء التبريد، يتشكل المارتينسيت، وأثناء التقسية، تترسب الكربيدات أثناء التبريد، مما يؤدي إلى تقوية قوية في المرحلة الثانية.
وفي نفس الوقت، يحسّن ذلك من صلابة الفولاذ بشكل كبير. ولذلك، فإن الحصول على المارتينسيت وتلطيفه هو الطريقة الأكثر اقتصادية وفعالية للتقوية الشاملة للصلب.
الغرض الأساسي من إضافة عناصر السبائك إلى الفولاذ هو تعزيز صلابته، مما يضمن سهولة تكوين المارتينسيت أثناء التبريد.
ويتمثل الغرض الثانوي في تحسين ثبات التقسية، مما يسمح بالاحتفاظ بالمارتينسيت إلى درجات حرارة أعلى وتمكين تكوين كربيدات مترسبة أدق وأكثر اتساقًا واستقرارًا أثناء التقسية. ونتيجة لذلك، تُظهر سبائك الفولاذ قوة أعلى من الفولاذ الكربوني في ظروف مماثلة.
تأثير عناصر السبائك على الخواص التكنولوجية للصلب
1. تأثير عناصر السبائك على قابلية الصلب للسبك
وكلما انخفضت درجة حرارة خطوط الطور الصلب والسائل وضاق نطاق درجة حرارة التبلور، كانت قابلية الصلب للصب أفضل. يعتمد تأثير عناصر السبائك على قابلية الصب في المقام الأول على تأثيرها على مخطط طور Fe-Fe3C.
وعلاوة على ذلك، تشكل العديد من العناصر مثل Cr وMo وV وTi وTi وAl كربيدات أو جزيئات أكسيد عالية الانصهار في الفولاذ، مما يزيد من لزوجة الفولاذ ويقلل من سيولته ويقلل من قابليته للصب.
2. تأثير عناصر السبائك على قابلية التشكيل البلاستيكي للصلب
تشكيل البلاستيك تشمل المعالجة الساخنة والباردة. تزيد عناصر السبيكة الذائبة في محلول صلب، أو تشكيل الكربيدات (مثل Cr، Mo، W، إلخ) من مقاومة التشوه الحراري للصلب وتقلل بشكل كبير من اللدونة الساخنة، مما يجعله عرضة للتشققات في التشكيل. إن قابلية التشكيل على الساخن لسبائك الصلب العامة أسوأ بكثير من الفولاذ الكربوني.
3. تأثير عناصر السبائك على قابلية لحام الفولاذ
تزيد عناصر السبيكة من صلابة الفولاذ، وتعزز تكوين الهياكل الهشة (المارتنسيت)، وتؤدي إلى تدهور قابلية اللحام. ومع ذلك، فإن وجود كمية صغيرة من Ti وV في الفولاذ يمكن أن يحسن من قابليته للحام.
4. تأثير عناصر السبائك على قابلية تصنيع الصلب
وترتبط قابلية التشغيل الآلي ارتباطًا وثيقًا بصلابة الفولاذ، ويتراوح نطاق الصلابة المناسب لمعالجة قطع الفولاذ من 170HB إلى 230HB. وبشكل عام، تكون قابلية التشغيل الآلي لسبائك الفولاذ أسوأ من الفولاذ الكربوني. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي إضافة S، P، P، Pb وعناصر أخرى إلى تحسين قابلية تشغيل الفولاذ آليًا بشكل كبير.
5. تأثير عناصر السبائك على قابلية معالجة الفولاذ بالمعالجة الحرارية
تعكس قابلية المعالجة الحرارية صعوبة المعالجة الحرارية للصلب والميل إلى إنتاج عيوب. وتشمل بشكل أساسي قابلية التصلب، والحساسية الزائدة، والميل إلى الهشاشة المزاجية، والأكسدة إزالة الكربنة الميل.
تتميز سبائك الفولاذ السبائكي بصلابة عالية، ويمكن استخدام طريقة تبريد بطيئة نسبيًا أثناء التبريد لتقليل التشوه وميل التشقق في قطعة العمل. تؤدي إضافة المنجنيز والسيليكون إلى زيادة حساسية الفولاذ للسخونة الزائدة.
يُعرف نوع الفولاذ المستخدم في تصنيع الهياكل الهندسية الهامة وأجزاء الماكينات باسم سبائك الفولاذ الهيكلي. ويشمل ذلك بشكل أساسي الفولاذ الهيكلي منخفض السبائك، وسبائك الفولاذ الكربوني، وسبائك الفولاذ المُبرّد والمبرّد، وسبائك الفولاذ الزنبركي، وسبائك الفولاذ المحمل المتداول.
(يُعرف أيضًا باسم الفولاذ الشائع منخفض السبائك، HSLA)
1. التطبيقات
يُستخدم بشكل أساسي في تصنيع الجسور والسفن والمركبات والمراجل وأوعية الضغط العالي وأنابيب نقل النفط والغاز والهياكل الفولاذية الكبيرة وغيرها.
2. متطلبات الأداء
(1) قوة عالية: إن قوة الخضوع بشكل عام أعلى من 300 ميجا باسكال.
(2) صلابة عالية: مطلوب معدل استطالة يبلغ 15%-20%، مع صلابة صدمة في درجة حرارة الغرفة تتجاوز 600 كيلو جول/م إلى 800 كيلو جول/م. بالنسبة للمكونات الملحومة الكبيرة، تكون صلابة الكسر الأعلى ضرورية.
(3) قابلية لحام جيدة و التشكيل على البارد الإمكانيات.
(4) انخفاض درجة حرارة الانتقال الهش البارد.
(5) مقاومة ممتازة للتآكل.
3. خصائص التركيب
(1) منخفض الكربون: نظرًا للمتطلبات العالية للصلابة وقابلية اللحام وقابلية التشكيل على البارد، يجب ألا يتجاوز محتوى الكربون 0.20%.
(2) إضافة المنجنيز كعنصر إشابة أساسي.
(3) إضافة النيوبيوم, تيتانيومأو الفاناديوم كعناصر مساعدة: تُسهم الكميات الصغيرة من النيوبيوم أو التيتانيوم أو الفاناديوم التي تُشكّل كربيدات دقيقة أو كربونات كربونية في الفولاذ، في تكوين حبيبات الفريت الدقيقة وتحسين قوة الفولاذ وصلابته. وعلاوة على ذلك، فإن إضافة كميات صغيرة من النحاس (≤0.41 تيرابايت ثلاثي الفوسفات) والفوسفور (حوالي 0.11 تيرابايت ثلاثي الفوسفات) يعزز مقاومة التآكل. يسهّل إدراج العناصر الأرضية النادرة النزرة إزالة الكبريت وإزالة الغازات، مما ينقي الفولاذ ويحسّن صلابته وقابليته للتشغيل.
4. أنواع الفولاذ الإنشائي منخفض السبائك الشائعة
16Mn هو النوع الأكثر استخدامًا وإنتاجًا على نطاق واسع من الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة في الصين. وهو عبارة عن هيكل من الفريت-بيرلايت مع حبيبات دقيقة، مما يوفر قوة أعلى بحوالي 20%-30% من الهيكل الكربوني الشائع الصلب Q235و 20%-38% أعلى مقاومة للتآكل في الغلاف الجوي.
15MnVN هو النوع الأكثر استخدامًا من الفولاذ متوسط القوة. ويتميز بقوة أعلى، إلى جانب صلابة جيدة وقابلية لحام وصلابة في درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في صناعة الجسور والمراجل والسفن وغيرها من الهياكل الكبيرة.
وبمجرد أن يتجاوز مستوى القوة 500 ميجا باسكال، تصبح هياكل الفريت والبيرلايت غير كافية، وبالتالي يتم تطوير الفولاذ البينيت منخفض الكربون. تساعد إضافة عناصر مثل Cr، Mo، Mo، Mn، B على تكوين بنية باينيتية تحت ظروف تبريد الهواء، مما يوفر قوة أعلى، ومرونة أفضل، وقابلية لحام، وغالبًا ما تُستخدم في الغلايات عالية الضغط، وأوعية الضغط العالي، إلخ.
5. خصائص المعالجة الحرارية
يُستخدم هذا النوع من الفولاذ بشكل عام في حالة التبريد بالهواء المدلفن على الساخن، دون الحاجة إلى معالجة حرارية محددة. وعادةً ما تكون البنية المجهرية في حالة التشغيل عبارة عن فريت + سوربيت.
1. التطبيقات
تُستخدم في المقام الأول في تصنيع أجزاء الماكينات مثل تروس ناقل الحركة في السيارات والجرارات، وأعمدة الكامات ودبابيس المكبس في محركات الاحتراق الداخلي. تتحمل هذه الأجزاء احتكاكًا شديدًا وتآكلًا شديدًا أثناء التشغيل، وتتحمل في الوقت نفسه أحمالاً متناوبة كبيرة، خاصةً أحمال الصدمات.
2. متطلبات الأداء
(1) تتميز الطبقة السطحية المكربنة بصلابة عالية لضمان مقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة ممتازة للتعب التلامسي، مع الحفاظ على اللدونة والمتانة المناسبة.
(2) يتمتع القلب بصلابة عالية وقوة عالية بما فيه الكفاية. إذا كانت صلابة اللب غير كافية، يمكن أن تنكسر بسهولة تحت أحمال الصدمات أو الحمل الزائد؛ وإذا كانت القوة غير كافية، يمكن أن تنكسر الطبقة الكربونية الهشة وتتقشر.
(3) قابلية جيدة للمعالجة الحرارية. في درجات حرارة الكربنة العالية (900 ℃ إلى 950 ℃)، لا تنمو حبيبات الأوستينيت بسهولة، وتتمتع بصلابة جيدة.
3. خصائص التركيب
(1) الكربون المنخفض: يتراوح محتوى الكربون عادةً من 0.10% إلى 0.25%، مما يضمن مرونة وصلابة كافية في قلب الجزء.
(2) إضافة عناصر السبائك المحسنة للصلابة: تشمل الإضافات الشائعة الكروم والنيكل والمنغنيز والمنغنيز والبولي بروبيلين وغيرها.
(3) إضافة عناصر لمنع نمو حبيبات الأوستينيت: يتضمن هذا عادةً إضافة كميات صغيرة من العناصر القوية المكونة للكربيد مثل Ti، V، W، Mo، إلخ، لتشكيل كربيدات السبائك المستقرة.
4. أنواع ودرجات الفولاذ
20Cr عبارة عن سبيكة فولاذ مكربن منخفض الصلابة. صلابة هذا النوع من الفولاذ منخفضة، مع انخفاض قوة القلب.
20CrMnTi عبارة عن سبيكة فولاذ مكربن متوسط الصلابة. ويتميز هذا النوع من الفولاذ بصلابة أعلى، وحساسية أقل للسخونة الزائدة، وطبقة انتقالية موحدة للكربنة، ويتميز بخصائص ميكانيكية ومعالجة جيدة.
18Cr2Ni4Ni4WA و20Cr2Ni4A عبارة عن سبائك فولاذ مكربن عالي الصلابة. هذه أنواع الفولاذ تحتوي على المزيد من عناصر الكروم والنيكل، وتتمتع بصلابة عالية جدًا، وتُظهر صلابة ممتازة ومتانة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة.
5. المعالجة الحرارية والأداء التنظيمي
تتضمن عملية المعالجة الحرارية لسبائك الفولاذ المكربن عادةً الكربنة متبوعة بالتبريد المباشر، ثم التقسية في درجات حرارة منخفضة. بعد المعالجة الحرارية، تتكون الطبقة المكربنة السطحية من كربيدات السبائك + مارتينسيت مقسّى + كمية صغيرة من الأوستينيت المتبقي، بصلابة تتراوح بين 60HRC و62HRC.
يرتبط الهيكل الأساسي بصلابة الفولاذ وأبعاد المقطع العرضي للجزء. عندما يكون صلبًا بالكامل، يكون مارتينسيت منخفض الكربون المقسّى بصلابة تتراوح بين 40HRC و48HRC؛ وفي معظم الحالات، يكون صلبًا من المارتينسيت المقسّى والمارتينسيت المقسّى وكمية صغيرة من الفريت بصلابة تتراوح بين 25HRC و40HRC. تكون صلابة اللب أعلى من 700 كيلوجول/م بشكل عام2.
1. التطبيقات
تُستخدم سبائك الفولاذ المروي والمقسى على نطاق واسع لتصنيع مختلف الأجزاء الحرجة في السيارات والجرارات والأدوات الآلية والآلات الأخرى، مثل التروس والأعمدة وقضبان التوصيل والمسامير.
2. متطلبات الأداء
تتحمل معظم الأجزاء المخففة أعباء عمل متعددة، ويكون وضع الإجهاد معقدًا نسبيًا، مما يتطلب خواص ميكانيكية شاملة عالية، أي قوة عالية، وليونة جيدة، وصلابة. كما تحتاج سبائك الفولاذ المروي والمخفف إلى صلابة جيدة. ومع ذلك، فإن الأجزاء المختلفة لها ظروف إجهاد مختلفة، وبالتالي فإن متطلبات الصلابة مختلفة.
3. خصائص التركيب
(1) الكربون المتوسط: يتراوح محتوى الكربون عمومًا بين 0.251 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت و0.501 تيرابايت 3 تيرابايت، مع كون 0.41 تيرابايت 3 تيرابايت هو الأكثر شيوعًا.
(2) إضافة عناصر الكروم والمنغنيز والنيكل والنيكل والسيليكون وغيرها لتحسين الصلابة: لا تعمل عناصر السبائك هذه على تحسين قابلية التصلب فحسب، بل تشكل أيضًا سبيكة من الفريت السبيكي، مما يعزز قوة الفولاذ. على سبيل المثال، أداء فولاذ 40Cr 40 بعد التبريد والتبريد أعلى بكثير من الفولاذ 45.
(3) إضافة عناصر لمنع هشاشة التقسية من الدرجة الثانية: سبائك الفولاذ المروي والمخفف التي تحتوي على النيكل والكروم والمنغنيز عرضة لهشاشة التقسية من الدرجة الثانية عند التبريد البطيء بعد التقسية بدرجة حرارة عالية. يمكن أن تمنع إضافة Mo، W إلى الفولاذ هشاشة التقسية من الدرجة الثانية، بمحتوى مناسب من حوالي 0.15% إلى 0.30% Mo أو 0.8% إلى 1.2% W.
مقارنة بين أداء الفولاذ 45 والفولاذ 40Cr بعد التسقية والتبريد:
4. أنواع ودرجات الفولاذ
(1) 40Cr 40Cr فولاذ منخفض الصلابة مروي ومقوى: يتراوح القطر الحرج للتبريد بالزيت لهذا النوع من الفولاذ من 30 مم إلى 40 مم، ويستخدم لتصنيع الأجزاء الحرجة ذات الحجم العام.
(2) 35CrMo سبائك الصلابة المتوسطة الصلابة من الفولاذ المروي والمقسى: يتراوح القطر الحرج للتبريد بالزيت لهذا النوع من الفولاذ من 40 مم إلى 60 مم، ولا تؤدي إضافة الموليبدينوم إلى تحسين الصلابة فحسب، بل تمنع أيضًا هشاشة التقسية من الدرجة الثانية.
(3) 40CrNiMo 40CrNiMo سبائك الصلابة العالية الصلابة الفولاذ المروي والمقسى: يتراوح القطر الحرج للتبريد بالزيت لهذا النوع من الفولاذ من 60 مم إلى 100 مم، ومعظمه من فولاذ CrNi. إن إضافة كمية مناسبة من الموليبدينوم إلى فولاذ CrNi لا يوفر صلابة جيدة فحسب، بل يزيل أيضًا هشاشة التقسية من الدرجة الثانية.
5. المعالجة الحرارية والأداء التنظيمي
المعالجة الحرارية النهائية لسبائك الفولاذ المروي والمقسى هي التبريد بالإضافة إلى التقسية بدرجة حرارة عالية (معالجة التبريد والتلطيف). تتميز سبائك الفولاذ المسقي والمقسى بصلابة أعلى، وعادةً ما تكون مروية بالزيت، وعندما تكون الصلابة كبيرة بشكل خاص، يمكن استخدام التبريد بالهواء، مما يقلل من عيوب المعالجة الحرارية.
يعتمد الأداء النهائي لسبائك الفولاذ المروي والمخفف على درجة حرارة التقسية. بشكل عام، يتم اعتماد التقسية عند 500 ℃ - 650 ℃. من خلال اختيار درجة حرارة التقسية، يمكن الحصول على الأداء المطلوب. لمنع هشاشة التقسية من الدرجة الثانية، يعد التبريد السريع بعد التقسية (التبريد بالماء أو التبريد بالزيت) مفيدًا لتحسين الصلابة.
هيكل سبائك الفولاذ المسخّن والمقوّى بعد المعالجة الحرارية التقليدية هو السوربيت المقوّى. بالنسبة للأجزاء التي تتطلب مقاومة التآكل على السطح (مثل التروس والمغازل)، يتم إجراء التبريد السطحي بالتسخين بالحث والتبريد بدرجة حرارة منخفضة، ويكون هيكل السطح عبارة عن مارتينسيت مقسى. يمكن أن تصل صلابة السطح إلى 55HRC إلى 58HRC.
تبلغ قوة الخضوع لسبائك الفولاذ المروي والمخفف بعد التبريد والتلطيف حوالي 800 ميجا باسكال، وتبلغ صلابة الصدمات حوالي 800 كيلو جول/م2، ويمكن أن تصل صلابة اللب إلى 22HRC إلى 25HRC. إذا كان حجم المقطع العرضي كبيرًا وغير مروي، فإن الأداء ينخفض بشكل كبير.
بالسماكة:
(1) صفيحة رقيقة، لا يتجاوز سمكها 3 مم (باستثناء الصفيحة الفولاذية الكهربائية)
(2) صفيحة متوسطة، سمكها بين 4-20 مم
(3) صفيحة سميكة، يتراوح سمكها بين 20-60 مم
(4) صفيحة سميكة للغاية، سمكها أكبر من 60 مم
حسب طريقة الإنتاج:
(1) صفيحة فولاذية مدرفلة على الساخن
(2) صفيحة فولاذية مدلفنة على البارد
حسب الخصائص السطحية:
(1) صفيحة مجلفنة (صفيحة مجلفنة بالغمس الساخن، صفيحة مجلفنة كهربائيًا)
(2) صفيحة مطلية بالقصدير
(3) صفيحة فولاذية مركبة
(4) صفيحة فولاذية مغلفة بالألوان
عن طريق الاستخدام:
(1) صفيحة فولاذ الجسر (1)
(2) صفيحة فولاذية للغلاية
(3) صفيحة فولاذية لبناء السفن
(4) صفيحة فولاذية مدرعة
(5) صفيحة فولاذية للسيارات
(6) صفيحة فولاذية للتسقيف
(7) صفيحة فولاذية هيكلية
(8) صفيحة فولاذية كهربائية (صفائح السيليكون الصلب)
(9) صفيحة فولاذية زنبركية (9)
(10) صفيحة فولاذية مقاومة للحرارة
(11) صفيحة من سبائك الصلب
(12) أخرى
العلامات التجارية الشائعة في ألواح الصلب الإنشائية العامة والميكانيكية
1. في المواد الفولاذية اليابانية (سلسلة JIS)، يتكون الاسم التجاري للفولاذ الهيكلي الشائع من ثلاثة أجزاء:
على سبيل المثال، SS400 - يرمز الحرف S الأول إلى الفولاذ، ويمثل الحرف S الثاني "الهيكل"، و400 هو الحد الأدنى لقوة الشد 400 ميجا باسكال، ويمثلان معًا الفولاذ الهيكلي الشائع بقوة شد 400 ميجا باسكال.
2. SPHC - الحرف S يرمز إلى الصلب، والحرف P يرمز إلى الصفيحة، والحرف H يرمز إلى الحرارة، والحرف C يرمز إلى التجاري، وتشير هذه الحروف مجتمعة إلى ألواح وشرائح الصلب المدرفلة على الساخن للاستخدام العام.
3. SPHD - يمثل الختم استخدام الصفيحة والشريط الفولاذي المدلفن على الساخن.
4. SPHE - يمثل السحب العميق استخدام ألواح وشرائح الصلب المدرفلة على الساخن.
5. SPCC - يمثل صفيحة وشريط الصلب الكربوني الرقيق المدلفن على البارد للاستخدام العام. الحرف الثالث C هو اختصار لـ C البارد. لضمان اختبار الشد، يضاف حرف T في نهاية العلامة التجارية ليصبح SPCCT.
6. SPCD - يمثل ختم استخدام الصلب الكربوني المدلفن على البارد صفيحة وشريط من الفولاذ الكربوني الرقيق المدلفن على البارد، وهو ما يعادل الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة 08AL (13237) الصيني.
7. SPCE - يمثل فولاذ السحب العميق الذي يستخدم صفيحة وشريطاً رقيقاً من الفولاذ الكربوني المدلفن على البارد، وهو ما يعادل فولاذ السحب العميق الصيني 08AL (5213). لضمان عدم التقادم، يضاف N في نهاية العلامة التجارية لتصبح SPCEN.
صفيحة فولاذية رقيقة من الصلب الكربوني المدلفن على البارد وتعيين المزاج: الحالة الملدنة هي A، والمزاج القياسي هو S، و1/8 الصلب هو 8، و1/4 الصلب هو 4، و1/2 الصلب هو 2، والصلب هو 1.
تسمية التشطيب السطحي: الدرفلة النهائية الباهتة هي D، الدرفلة النهائية الساطعة هي B. على سبيل المثال، يمثل SPCC-SD المزاج القياسي، الدرفلة النهائية الباهتة الاستخدام العام للوحة رقيقة الكربون المدرفلة على البارد. مثال آخر، SPCCT-SB يمثل المزاج القياسي والتشطيب اللامع الذي يتطلب خواص ميكانيكية مضمونة للصفائح الرقيقة الكربونية المدرفلة على البارد.
8. طريقة تمثيل اسم العلامة التجارية للفولاذ الهيكلي الميكانيكي JIS هي: S + محتوى الكربون + رمز الحرف (C، CK)، حيث يتم تمثيل محتوى الكربون بالقيمة الوسيطة × 100، والحرف C يرمز إلى الكربون، والحرف K يرمز إلى الصلب الكربوني. على سبيل المثال، يحتوي الفولاذ الكربوني الملفوف S20C على محتوى كربوني 0.18-0.23%.
ماركة فولاذ السيليكون
1. طريقة تمثيل العلامة التجارية الصينية:
(1) شريط (صفيحة) فولاذ السيليكون غير الموجه المدلفن على البارد: طريقة التمثيل: DW + قيمة فقد الحديد (قيمة فقد الحديد لكل وحدة وزن عند ذروة تدفق مغناطيسي تبلغ 1.5T بتردد 50 هرتز وشكل موجة جيبية) مضروبة في 100 + قيمة السماكة مضروبة في 100. على سبيل المثال، يمثل DW470-50 الفولاذ السليكوني غير الموجه المدلفن على البارد بقيمة فقد الحديد 4.7 واط/كجم وسمك 0.5 مم، ويمثل النموذج الجديد على أنه 50W470.
(2) شريط (صفيحة) فولاذ السيليكون المدلفن على البارد: طريقة التمثيل: DQ + قيمة فقدان الحديد (قيمة فقدان الحديد لكل وحدة وزن عند ذروة تدفق مغناطيسي تبلغ 1.7T بتردد 50 هرتز وشكل موجة جيبية.) مضروبة في 100 + قيمة السماكة مضروبة في 100. في بعض الأحيان يتم إضافة G بعد قيمة فقد الحديد لتمثيل الحث المغناطيسي العالي.
(3) صفيحة فولاذية من السيليكون المدرفلة على الساخن: يتم تمثيل صفيحة فولاذية من السيليكون المدرفلة على الساخن بواسطة DR، ووفقًا لمحتوى السيليكون، يتم تقسيمها إلى فولاذ منخفض السيليكون (محتوى السيليكون ≤2.8%) وفولاذ عالي السيليكون (محتوى السيليكون> 2.8%).
طريقة التمثيل: DR + قيمة فقد الحديد (قيمة فقد الحديد لكل وحدة وزن عند ذروة تدفق مغناطيسي تبلغ 1.5T بتردد 50 هرتز وشكل موجة جيبية) مضروبة في 100 + قيمة السماكة مضروبة في 100. على سبيل المثال، يمثل DR510-50 صفيحة فولاذية من السيليكون المدلفن على الساخن بقيمة فقد الحديد 5.1 وسمك 0.5 مم.
يتم تمثيل اسم العلامة التجارية للوحة السيليكون الرقيقة المدرفلة على الساخن للأجهزة المنزلية بقيمة JDR + قيمة فقدان الحديد + قيمة السماكة، مثل JDR540-50.
2. طريقة تمثيل العلامة التجارية اليابانية:
(1) شريط فولاذ السيليكون غير الموجه المدلفن على البارد: يتكون من السُمك الاسمي (القيمة مضروبة في 100) + الرمز A + قيمة ضمان فقد الحديد (قيمة فقد الحديد عند كثافة تدفق مغناطيسي قصوى تبلغ 1.5T بتردد 50 هرتز، مضروبة في 100). على سبيل المثال، 50A470 يمثل شريط فولاذ السيليكون غير الموجه المدلفن على البارد بسماكة 0.5 مم وقيمة ضمان فقد الحديد ≤4.7.
(2) شريط فولاذ السيليكون الموجه المدلفن على البارد: يتألف من السماكة الاسمية (القيمة مضروبة في 100) + الرمز G: يمثل مادة عادية، P: يمثل مادة عالية التوجيه + قيمة ضمان فقد الحديد (قيمة فقد الحديد عند كثافة تدفق مغناطيسي قصوى تبلغ 1.7T بتردد 50 هرتز، مضروبة في 100). على سبيل المثال، 30G130 يمثل شريط فولاذ السيليكون الموجه المدلفن على البارد بسُمك 0.3 مم وقيمة ضمان فقدان الحديد ≤1.3.
اللوح المطلي بالقصدير واللوح المجلفن بالغمس الساخن
1. صفيحة مطلية بالقصدير: صفيح وشريط صفيح كهربائيا ، والمعروف أيضًا باسم الحديد المعلب ، هذه الصفيحة الفولاذية (الشريط) مطلية بالقصدير على السطح ، ولها مقاومة جيدة للتآكل ، وغير سامة ، ويمكن استخدامها كمواد تغليف للعلب ، وتغليف الكابلات ، وأجزاء الأدوات والاتصالات السلكية واللاسلكية ، والبطارية وغيرها من الأجهزة الصغيرة.
فيما يلي تصنيف ورموز ألواح وشرائط الصلب المطلي بالقصدير:
طريقة التصنيف | الفئة | الرمز |
بمقدار طلاء القصدير | طلاء القصدير الموحد E1، E2، E3، E4 | |
حسب درجة الصلابة | تي 50، تي 52، تي 57، تي 61، تي 65، تي 70 | |
حسب حالة السطح | سطح أملس | G |
سطح منقوش بالحجر | S | |
سطح منقوش بالكتان | M | |
بطريقة التخميل | تخميل الكروم المنخفض | L |
التخميل الكيميائي | H | |
التخميل الكهروكيميائي الكاثودي | Y | |
حسب كمية التزييت | زيت خفيف. | Q |
التزييت الثقيل | Z | |
حسب جودة السطح | مجموعة واحدة | I |
المجموعة الثانية | ثانياً |
مواصفات سمك الطلاء بالقصدير المنتظم والتفاضلي هي كما يلي:
الرمز | الكمية الاسمية للطلاء بالقصدير، جرام/متر2 | الحد الأدنى لمتوسط كمية الطلاء بالقصدير غم/م2 |
E1 | 5.6(2.8/2.8) | 4.9 |
E2 | 11.2(5.6/5.6) | 10.5 |
E3 | 16.8(8.4/8.4) | 15.7 |
E4 | 22.4(11.2/11.2) | 20.2 |
D1 | 5.6/2.8 | 5.05/2.25 |
D2 | 8.4/2.8 | 7.85/2.25 |
D3 | 8.4/5.6 | 7.85/5.05 |
D4 | 11.2/2.8 | 10.1/2.25 |
D5 | 11.2/5.6 | 10.1/5.05 |
D6 | 11.2/8.4 | 10.1/7.85 |
D7 | 15.1/5.6 | 13.4/5.05 |
2. الغمس الساخن صفيحة مجلفنة: يتم تطبيق طبقة من الزنك على سطح ألواح الصلب الرقيقة وشرائح الصلب من خلال عملية غمس ساخن مستمرة، والتي يمكن أن تمنع سطح ألواح الصلب الرقيقة وشرائح الصلب من التآكل والصدأ.
تستخدم ألواح الصلب المجلفن وشرائط الصلب على نطاق واسع في صناعات مثل الآلات والصناعات الخفيفة والبناء والنقل والمواد الكيميائية والاتصالات السلكية واللاسلكية. يتم عرض تصنيف ورموز ألواح الصلب المجلفن وشرائط الصلب في الجدول أدناه:
طريقة التصنيف | الفئة | الرمز | |
وفقًا لأداء المعالجة | الغرض العام | PT | |
الانسداد الميكانيكي | ياء | ||
الرسم العميق | SC | ||
سحب عميق للغاية ومقاومة الشيخوخة | CS | ||
الهيكل | جيه جيه | ||
حسب وزن طبقة الزنك | الزنك | 001 | 001 |
100 | 100 | ||
200 | 200 | ||
275 | 275 | ||
350 | 350 | ||
450 | 450 | ||
600 | 600 | ||
سبيكة حديد الزنك | 001 | 001 | |
90 | 90 | ||
120 | 120 | ||
180 | 180 | ||
حسب البنية السطحية: | زهرة الزنك العادية | Z | |
زهرة الزنك الصغيرة | X | ||
زهرة الزنك الناعمة | جي زد | ||
سبيكة الزنك والحديد | XT | ||
حسب جودة السطح: | IGROUP | I | |
المجموعة الثانية | ثانياً | ||
حسب دقة الأبعاد: | الدقة المتقدمة | A | |
الدقة العامة | B | ||
بواسطة معالجة السطح: | تخميل حمض الكروميك | L | |
طلاء زيتي | Y | ||
تخميل حمض الكروميك بالإضافة إلى طلاء الزيت | LY |
تزن طبقة الزنك رقم 001 أقل من 100 جم/م2.
صفيحة الفولاذ المغلي مقابل صفيحة الفولاذ الهادئ
1. فولاذ صفيحة الغليان مدلفن على الساخن من الفولاذ الهيكلي الكربوني العادي، والمعروف أيضًا باسم الفولاذ المغلي.
يتم إزالة الأكسدة جزئياً من هذا النوع من الفولاذ، باستخدام كمية معينة فقط من مزيل الأكسدة الضعيف، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة الأكسجين في الفولاذ المصهور. عند صب الفولاذ في قالب السبيكة، ينتج تفاعل بين الكربون والأكسجين غازات غزيرة، مما يتسبب في غليان الفولاذ، ومن هنا جاءت تسميته. يحتوي الفولاذ المغلي على نسبة منخفضة من الكربون ومحتوى منخفض من السيليكون بسبب عدم وجود إزالة الأكسدة بواسطة الفيروسيليكون (Si <0.07%).
تتبلور الطبقة الخارجية من الفولاذ المغلي في ظل ظروف التحريك الشديد الناجم عن الغليان، مما ينتج عنه سطح نقي وكثيف بجودة جيدة وليونة ممتازة وأداء ختم ممتاز. لا توجد ثقوب انكماش مركزة كبيرة، وعدد أقل من رؤوس القطع، ومعدل إنتاجية مرتفع، وتكلفة منخفضة بسبب عمليات الإنتاج البسيطة والاستهلاك الأدنى من السبائك الحديدية. تُستخدم ألواح الصلب المغلي على نطاق واسع في تصنيع أجزاء الختم المختلفة وهياكل البناء والهياكل الهندسية وبعض الأجزاء الأقل أهمية هيكل الماكينة المكونات.
ومع ذلك، يحتوي الفولاذ المغلي على العديد من الشوائب في جوهره، وفصل كبير، وتنظيم غير متماسك، وخصائص ميكانيكية غير متساوية. وبسبب احتوائه على نسبة عالية من الغازات، فإن صلابته منخفضة، ولديه هشاشة عالية على البارد، وحساسية للتقادم، وقابليته للحام ضعيفة. لذلك، فإن ألواح الفولاذ المغلي غير مناسبة لتصنيع الهياكل التي تتحمل أحمال الصدمات، والعمل في ظروف درجات الحرارة المنخفضة، وغيرها من الهياكل الحرجة.
2. الفولاذ ذو الألواح الفولاذية الهادئة المدرفلة على الساخن من الفولاذ الهيكلي الكربوني العادي، والمعروف باسم الفولاذ الهادئ.
وهو عبارة عن فولاذ منزوع الأكسدة بالكامل حيث يتم إزالة الأكسدة من الفولاذ المنصهر تمامًا باستخدام المنجنيز الحديدي والحديد المنغنيز والحديد السيليكون والألومنيوم قبل الصب، مما يؤدي إلى انخفاض محتوى الأكسجين (بشكل عام 0.002-0.003%). يظل الصلب المنصهر هادئًا في قالب السبيكة، دون غليان، ومن هنا جاءت التسمية.
في ظل ظروف التشغيل العادية، لا يحتوي الفولاذ الهادئ على فقاعات، ويكون هيكله كثيفًا بشكل موحد. ونظرًا لانخفاض محتوى الأكسجين، يوجد عدد أقل من شوائب الأكسيد في الفولاذ، والنقاء أعلى، كما أن الهشاشة على البارد وميل التقادم صغير. أيضًا، يتميز الفولاذ الهادئ بانفصال أقل، وخصائص أكثر اتساقًا، وجودة أعلى. تتمثل عيوب الفولاذ الهادئ في وجود ثقوب انكماش مركزة، ومعدل إنتاجية منخفض، وسعر مرتفع. ولذلك، تُستخدم مواد الفولاذ الهادئ في المقام الأول في المكونات التي يمكنها تحمل الصدمات في درجات حرارة منخفضة، وهياكل اللحام، والمكونات الأخرى التي تتطلب قوة عالية.
ألواح الصلب منخفضة السبائك هي ألواح الصلب الهادئ وشبه الهادئ. ونظرًا لقوتها العالية وأدائها المتفوق وتوفيرها الكبير في الفولاذ، مما يقلل من الوزن الهيكلي، فقد أصبح استخدامها واسع النطاق بشكل متزايد.
ألواح الصلب الإنشائي الكربوني
الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة هو فولاذ كربوني عالي الجودة يحتوي على نسبة كربون أقل من 0.81 تيرابايت 3 تيرابايت. يحتوي هذا النوع من الصلب على نسبة أقل من الكبريت والفوسفور و غير معدنية شوائب أكثر من الفولاذ الهيكلي الكربوني، مما يؤدي إلى أداء ميكانيكي فائق.
ينقسم الفولاذ الإنشائي الكربوني عالي الجودة إلى ثلاث فئات بناءً على محتوى الكربون: الفولاذ منخفض الكربون (C≤0.25%)، والفولاذ متوسط الكربون (C=0.25-0.6%)، و فولاذ عالي الكربون (C> 0.6%).
ينقسم الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة إلى مجموعتين بناءً على محتوى المنجنيز: محتوى المنجنيز العادي (المنجنيز 0.25%-0.8%) ومحتوى المنجنيز العالي (المنجنيز 0.70%-1.20%)، حيث يتميز الأخير بخصائص ميكانيكية وقابلية معالجة أفضل.
1. صفيحة فولاذية رقيقة مدرفلة على الساخن وشريط فولاذي من الفولاذ الكربوني الإنشائي عالي الجودة:
تُستخدم في صناعات السيارات والطيران والقطاعات الأخرى. تشمل درجات الصلب: الصلب المغلي: 08F، 10F، 15F؛ الصلب الهادئ: 08، 08AL، 10، 15، 15، 20، 20، 25، 25، 30، 35، 40، 45، 50. الدرجات 25 وما دونها هي ألواح فولاذ منخفض الكربون، والدرجات 30 وما فوقها هي ألواح فولاذ متوسط الكربون.
2. صفيحة فولاذية سميكة مدرفلة على الساخن وشريط فولاذي عريض من الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة:
تُستخدم لمختلف مكونات الهياكل الميكانيكية. وتشمل درجات الفولاذ: فولاذ منخفض الكربون: 05F، 08F، 08F، 08F، 08F، 10F، 10F، 10F، 15F، 15F، 15F، 20F، 20، 25، 20Mn، 25Mn، إلخ؛ فولاذ متوسط الكربون: 30، 35، 40، 45، 45، 50، 50، 55، 55، 60، 30Mn، 40Mn، 50Mn، 60Mn، إلخ؛ فولاذ عالي الكربون: 65، 70، 65Mn، إلخ.
ألواح الصلب الإنشائية المخصصة
1. ألواح الصلب لأوعية الضغط: يُشار إليها بحرف R كبير في نهاية الرتبة، ويمكن الإشارة إليها إما بنقطة الخضوع أو محتوى الكربون/عناصر السبيكة. على سبيل المثال، Q345R، حيث Q345 هي نقطة الخضوع. وبالمثل، 20R، و16MnR، و15MnVR، و15MnVNR، و8MnMoNbR، وMnNiMoNbR، و15CrMoR، وغيرها من الرموز الأخرى التي تشير إلى محتوى الكربون أو عناصر السبيكة.
2. ألواح الصلب لـ غاز اللحام أسطوانات: يشار إليها بحرف HP كبير في نهاية الرتبة. يمكن تمثيل الرتبة بنقطة الخضوع مثل Q295HP أو Q345HP أو بعناصر سبيكة مثل 16MnREHP.
3. ألواح فولاذ الغلايات: يُشار إليها بحرف g صغير في نهاية الرتبة. يمكن الإشارة إلى الرتبة بنقطة الخضوع، مثل Q390g، أو بالمحتوى الكربوني أو عناصر السبائك، مثل 20g، 22Mng، 15CrMog، 16Mng، 19Mng، 13MniNiCrMoNbg، 12Cr1MoVg، إلخ.
4. ألواح الصلب الجسرية: يُشار إليها بحرف q صغير في نهاية الرتبة، مثل Q420q، 16Mnq، 14MnNbq، إلخ.
5. ألواح الصلب لعوارض السيارات: يرمز إليها بحرف L كبير في نهاية الرتبة، مثل 09MnREL، 06TiL، 08TiL، 10TiL، 09SiVL، 16MnL، 16MnREL، إلخ.
ألواح فولاذية مطلية بالألوان
ألواح وشرائح الفولاذ المغلفة بالألوان هي منتجات تستخدم مواد الشريط المعدني كقاعدة وتطبق أنواعًا مختلفة من الطلاء العضوي على أسطحها. وتستخدم هذه المنتجات في مجالات مثل البناء والأجهزة المنزلية والأثاث الفولاذي وأدوات النقل وما إلى ذلك.
التصنيفات والرموز الخاصة بألواح وشرائح الصلب هي حسب الجدول التالي:
طريقة التصنيف | الفئة | الاسم الرمزي |
حسب الاستخدام | الإنشاءات الخارجية | جيه دبليو |
للديكورات الداخلية للمباني | ج ن | |
للأجهزة المنزلية | دينار أردني | |
حسب حالة السطح | صفيحة مغلفة | TC |
أوراق مطبوعة | هـ هـ | |
صفائح منقوشة | يا هـ | |
حسب نوع الطلاء | بوليستر خارجي | و.زد |
الاستخدام الداخلي البوليستر | نيوزيلندا | |
البوليستر المعدل بالسيليكون | جي زد | |
استخدام خارجي أكريليك | دبليو بي | |
الاستخدام الداخلي أكريليك | ملحوظة | |
بلاستيك سول | س ج | |
سول عضوي | ياء ياء | |
حسب فئة الركيزة | شريط فولاذ منخفض الكربون المدلفن على البارد | DL |
شريط فولاذي مسطح مسطح صغير متلألئ | XP | |
شريط فولاذي مسطح مسطح كبير متلألئ | موانئ دبي | |
شريط فولاذ سبائك الزنك-الحديد والزنك الفولاذي XT | XT | |
شريط الصلب المجلفن الكهربائي DX | DX |
الصلب الإنشائي لبناء السفن
وبصفة عامة، يشير فولاذ بناء السفن إلى الفولاذ المستخدم في هياكل السفن، والذي يشير إلى المواد الفولاذية المصنعة وفقًا لمواصفات البناء الخاصة بجمعيات تصنيف السفن. وغالبًا ما يتم طلبها وإنتاجها وبيعها كصلب مخصص وتشمل ألواح السفن والصلب الهيكلي وما إلى ذلك.
في الوقت الحالي، تقوم العديد من شركات الصلب الرئيسية في بلدنا بإنتاجها ويمكنها تصنيع مواد الصلب لبناء السفن وفقًا للمواصفات الوطنية المختلفة حسب احتياجات العملاء. وتشمل هذه المواصفات معايير دول مثل الولايات المتحدة والنرويج واليابان وألمانيا وفرنسا وغيرها. المواصفات هي كما يلي:
الجنسية | المواصفات |
الصين | بطاقات الائتمان |
الولايات المتحدة الأمريكية | ABS |
ألمانيا | GL |
فرنسا | بي في |
النرويج | DNV |
اليابان | ك.د.ك |
بريطانيا | ل.ر |
I. الأنواع والمواصفات
يُصنف الفولاذ الإنشائي لهياكل السفن إلى مستويات قوة بناءً على الحد الأدنى لنقطة الخضوع: الفولاذ الإنشائي ذو القوة العامة والفولاذ الإنشائي ذو القوة العالية.
ينقسم الفولاذ الهيكلي ذو القوة العامة وفقًا للمواصفات القياسية لجمعية التصنيف الصينية إلى أربع درجات جودة: ينقسم الفولاذ الهيكلي عالي القوة وفقًا للمواصفات القياسية لجمعية التصنيف الصينية إلى ثلاثة مستويات قوة، وأربع درجات جودة:
A32 | A36 | A40 |
D32 | D36 | D40 |
E32 | E36 | E40 |
F32 | F36 | F40 |
ثانيًا: الخواص الميكانيكية الخواص الميكانيكية والتركيب الكيميائي
فيما يلي الخواص الميكانيكية والتركيب الكيميائي للصلب الهيكلي ذي القوة العامة لهياكل السفن:
درجة الفولاذ | نقطة العائد σs (ميجا باسكال) لا يقل عن | قوة الشد σ ب (ميجا باسكال) | الاستطالة σ% لا يقل عن | الكربون C | المنجنيز من | السيليكون سي | الكبريت S | الفوسفور P |
A | 235 | 400-520 | 22 | ≤ 0.21 | ≥ 2.5 | ≤ 0.5 | ≤ 0.035 | ≤ 0.035 |
B | ≤ 0.21 | ≥ 0.80 | ≤ 0.35 | |||||
D | ≤ 0.21 | ≥ 0.60 | ≤ 0.35 | |||||
E | ≤ 0.18 | ≥ 0.70 | ≤ 0.35 |
الخواص الميكانيكية والتركيب الكيميائي للصلب الإنشائي عالي القوة للبدن
درجة الفولاذ | نقطة العائد σs (ميجا باسكال) لا يقل عن | قوة الشد σb (ميجا باسكال) | الاستطالة σ% لا يقل عن | الكربون C | المنجنيز من | السيليكون سي | الكبريت S | الفوسفور P |
A32 | 315 | 440-570 | 22 | ≤0.18 | ≥0.9-1.60 | ≤0.50 | ≤0.035 | ≤0.035 |
D32 | ||||||||
E32 | ||||||||
F32 | ≤0.16 | ≤0.025 | ≤0.025 | |||||
A36 | 355 | 490-630 | 21 | ≤0.18 | ≤0.035 | ≤0.035 | ||
D36 | ||||||||
E36 | ||||||||
F36 | ≤0.16 | ≤0.025 | ≤0.025 | |||||
A40 | 390 | 510-660 | 20 | ≤0.18 | ≤0.035 | ≤0.035 | ||
D40 | ||||||||
E40 | ||||||||
F40 | ≤0.16 | ≤0.025 | ≤0.025 |
ثالثًا. نقاط يجب ملاحظتها لتسليم وقبول فولاذ بناء السفن:
مراجعة شهادة الجودة:
عند التسليم، سيقوم مصنع الصلب بالتأكيد بتسليم وتقديم شهادات الجودة الأصلية وفقًا لمتطلبات المستخدم والمواصفات المتفق عليها في العقد. ويجب أن تتضمن الشهادة المحتوى التالي:
(1) المواصفات المطلوبة;
(2) رقم سجل الجودة ورقم الاعتماد;
(3) رقم الدفعة والدرجة الفنية;
(4) التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية;
(5) شهادة اعتماد من جمعية تصنيف السفن وتوقيع مساح السفينة.
الفحص البدني:
عند تسليم فولاذ بناء السفن، يجب أن تحمل الأشياء المادية عند التسليم علامة الشركة المصنعة، من بين أشياء أخرى. وينبغي أن تشمل على وجه التحديد:
(1) علامة اعتماد من جمعية تصنيف السفن;
(2) العلامات المرسومة بالطلاء أو المرفقة، بما في ذلك المعلمات الفنية مثل: رقم الدفعة، والدرجة القياسية، والأبعاد، إلخ;
(3) يجب أن يكون المظهر نظيفًا وسلسًا وخاليًا من العيوب.
(1) نظرًا للصلابة العالية للفولاذ الإنشائي المكوّن من ألواح عالية القوة، والتي تتميز بعزوم قصور ذاتي كبيرة ومعامل مقاومة الانحناء العالي، خاصةً وأن متطلبات التطبيق تستلزم التثقيب المسبق قبل معالجة الثني على البارد، يمكن أن تحدث اختلافات في تسطيح سطح المادة وأبعاد الحواف.
ومن ثم، من الضروري إضافة المزيد من أجهزة التموضع الجانبي في تصميم فتحات الثني على البارد لمثل هذه الألواح الفولاذية الهيكلية عالية القوة.
يمكن أن يؤدي تصميم أشكال ثقب مناسبة، وترتيب فجوة الأسطوانة بشكل معقول، وضمان عدم انحراف المادة الداخلة في كل شكل ثقب إلى تخفيف تأثير الاختلافات في تسطيح سطح المادة وأبعاد الحافة على شكل الثني على البارد اللاحق.
ومن السمات المهمة الأخرى ظاهرة الارتداد الشديد لألواح الصلب الإنشائية عالية القوة. سبرينجباك يمكن أن تؤدي إلى حواف مقوسة، مما يتطلب الإفراط في الانحناء للتصحيح، ومن الصعب إتقان زاوية الانحناء الزائد، والتي تحتاج إلى تعديل وتصحيح أثناء تصحيح الإنتاج.
(2) يلزم إجراء تمريرات تشكيل متعددة. وتتمثل مرحلة المعالجة الرئيسية في عملية الثني على البارد بالأسطوانة في تشوه الثني.
وبصرف النظر عن التخفيف الطفيف في زاوية الانحناء للمنتج، يفترض أن تظل سماكة المادة المشوهة ثابتة أثناء عملية التشكيل. عند تصميم شكل الثقب، من الضروري توزيع كمية التشوه بشكل معقول، خاصةً في التمريرات الأولى واللاحقة، حيث يجب ألا تكون كمية التشوه كبيرة جدًا.
يمكن استخدام البكرات الجانبية وبكرات الانحناء الزائد لثني المقاطع الجانبية مسبقًا ومحاذاة الخط المحايد للمقطع العرضي للملف الجانبي مع الخط المحايد للملف الجانبي النهائي، مما يوازن القوى المبذولة على المظهر الجانبي وتجنب الانحناء الطولي.
إذا تم اكتشاف انحناء طولي أثناء المعالجة، يمكن إضافة بكرات إضافية وفقًا للحالة، خاصةً في المراحل اللاحقة.
يمكن أن تؤدي تدابير مثل استخدام ماكينة تقويم للاستقامة، وتغيير المسافات بين الإطارات، واستخدام بكرات الدعم، وضبط فجوات البكرات لكل إطار إلى تقليل الانحناء الطولي أو القضاء عليه. تجدر الإشارة إلى أن هناك حاجة إلى مهارات فنية بارعة للتخفيف من الانحناء الطولي عن طريق ضبط فجوات البكرات لكل إطار.
(3) يجب أن يكون التحكم في سرعة الثني على البارد للأسطوانة وتعديل ضغط أسطوانة التشكيل مناسبًا لتقليل شقوق إجهاد الثني على البارد المتكررة.
يجب إجراء التزييت والتبريد المناسبين للحد من حدوث تشققات الإجهاد الحراري والتحكم في نصف قطر الانحناء - يجب ألا يكون نصف قطر الانحناء صغيرًا جدًا، وإلا فقد يتشقق سطح المنتج بسهولة.
لمعالجة ظاهرة الكسر اللاحق للاستطالة التي لوحظت في الألواح عالية القوة أثناء التشكيل على البارد والبارد عملية الانحناء، فإن تحسين شكل المقطع، مثل زيادة نصف قطر الانحناء، أو تقليل زاوية الانحناء على البارد، أو تكبير شكل المقطع، في ظل فرضية تلبية متطلبات التصميم الميكانيكي للمادة هي طريقة فعالة. يوصى بذلك من أجل تلبية متطلبات التصميم الإنشائي.