من الهياكل العظمية للناطحات السحابية إلى محركات السيارات والشفرات الحادة في مطابخنا، العديد من العناصر الأساسية في حياتنا اليومية تتشارك في أصل مشترك: الفولاذ الكربوني.هذا المعدن العادي على ما يبدو يؤثر بشكل عميق على المجتمع الحديث من خلال خصائصه المتنوعة وتطبيقاتها واسعة النطاقولكن ما مقدار ما نعرفه حقا عن الفولاذ الكربوني؟ أنواعها وخصائصها واستخداماتها وكيفية اختيار النوع المناسب لاحتياجات محددة؟هذه المقالة تتعمق في عالم الفولاذ الكربوني الرائع.
الفولاذ الكربوني ، المعروف أيضًا باسم الفولاذ غير المقاوم للآليات ، يشير إلى الفولاذ الذي يحتوي على بين 0.05٪ و 2.1٪ من الكربون حسب الوزن. هذه المادة متعددة الاستخدامات تجد تطبيقات واسعة النطاق في البناء والتصنيعوقطاعات الهندسةعلى عكس الفولاذ المسدس، يتكون فولاذ الكربون في المقام الأول من الحديد والكربون، مع كميات محدودة من العناصر الأخرى.معهد الحديد والصلب الأمريكي (AISI) يحدد الصلب الكربوني مع متطلبات تركيبة محددة:
محتوى الكربون هو المحدد الرئيسي لخصائص الفولاذ الكربوني الميكانيكية.كذلك صلابة المادة وقوتها التي يمكن تعزيزها من خلال المعالجة الحراريةومع ذلك، فإن هذه المكاسب تأتي على حساب انخفاض الدقة والقدرة على اللحام. لذلك يتطلب اختيار المواد النظر بعناية في هذه الخصائص المتنافسة.
كما يؤثر محتوى الكربون على نقطة انصهار الصلب. بشكل عام، يؤدي ارتفاع تركيزات الكربون إلى انخفاض درجات حرارة الانصهار، وهو عامل حاسم في عمليات اللحام والمعالجة الحرارية.
عادة ما يتم تصنيف الفولاذ الكربوني بناءً على محتوى الكربون الذي يتناسب مع تطبيقات مختلفة:
يحتوي الفولاذ منخفض الكربون على 0.05٪ إلى 0.30٪ من الكربون ، ويمثل النوع الأكثر استخدامًا من الفولاذ بسبب قدرته على التكلفة وقابليته الممتازة للتشكيل.قوتها لا تزال منخفضة نسبياًالتطبيقات الشائعة تشمل مكونات السيارات والأنابيب وهياكل المباني وحاويات الطعام.
فولاذ ذو قوة عالية من سبيكة منخفضة (HSLA):هذا التغيير يدمج كميات صغيرة من عناصر السبائك (الكروم أو الموليبدينوم أو السيليكون أو المنغنيز أو النيكل أو الفاناديوم) في الفولاذ منخفض الكربون لتعزيز القوة ومقاومة الارتداءوقوة الشد مع الحفاظ على سيطرة صارمة على الشوائب مثل الفوسفور والكبريتوتشمل الأمثلة البارزة سلسلة 41xx (4140، 4145 الصلب) ، 4340 الصلب، 300M الصلب، EN25، و EN26 الصلب.
مع محتوى الكربون الذي يتراوح بين 0.3٪ و 0.6٪ ، يصل فولاذ الكربون المتوسط إلى توازن بين اللون والقوة مع توفير مقاومة جيدة للارتداء.صناعات التجهيز، ومكونات السيارات.
يحتوي الفولاذ عالي الكربون على 0.6٪ إلى 1.0٪ من الكربون ، ويوفر قوة استثنائية ولكن مرونة محدودة وقابلية لحام. الاستخدامات النموذجية تشمل الينابيع وأدوات القطع والأسلاك عالية القوة.
يحتوي الفولاذ ذو الكربون المرتفع للغاية على نسبة من 1.25% إلى 2.0% من الكربون، ويمكن أن يحقق صلابة فائقة من خلال التخفيف. وهو يخدم تطبيقات متخصصة مثل أدوات القطع المتميزة والحواف والضربات.لاحظ أن الفولاذ الذي يزيد عن 2.5٪ الكربون عادة ما تتطلب تقنيات تصنيع المعادن المسحوقة.
يقسم المعيار الأوروبي EN 10020 الفولاذ غير المسدس إلى فئتين:
هذه الفولاذ الهيكلي الشائع يحتوي على خصائص مضمونة مع نطاقات تسامح واسعة نسبيًا. يتم تعريف الفولاذ الهيكلي القياسي مثل S235 و S275 و S355 في EN 10025.
تميز هذه الفولاذات بنقاء أعلى والتحكم الدقيق في التركيب الكيميائي، وهي مصممة للتطبيقات التي تتطلبخصائص محددة غالباً ما يتم تحقيقها من خلال المعالجات الحرارية مثل التخفيف والتصلبوتشمل الأمثلة الفولاذ لأجزاء الآلات أو العجلات.
يتطلب اختيار المواد المستنيرة فهمًا شاملًا لخصائص الفولاذ الكربوني:
تتيح تنوع الفولاذ الكربوني ومزاياه الاقتصادية استخدامه على نطاق واسع في جميع الصناعات:
المعالجة الحرارية بمثابة طريقة قوية لتعديل الخصائص الميكانيكية للفولاذ الكربوني، وتحسين قوة، صلابة، مرونة، ومقاومة الصدمة بشكل كبير.المعالجة الحرارية تؤثر بشكل ضئيل على الموصلات الكهربائية والحراريةمثل معظم تقنيات تعزيز الصلب ، عادة ما يتم تداول المعالجة الحرارية للدقة للقوة ، والعكس بالعكس ، مع ترك نموذج يونغ (المرونة) دون تغيير.
تتضمن عمليات المعالجة الحرارية القياسية:
طرق المعالجة الحرارية الشائعة لفولاذ الكربون:
التسخين إلى حوالي 700 درجة مئوية (1300 درجة فهرنهايت) لأكثر من 30 ساعة لإنتاج الكربيدات الكروية ، مما يعزز اللون والصلابة.
تسخين الفولاذ النحاسي النحاسي 30-50 درجة مئوية فوق درجة الحرارة الحرجة العليا أو الفولاذ النحاسي النحاسي النحاسي النحاسي فوق درجة حرارة التحويل.تليها تبريد بطيء لإنتاج بيرليت ضخم يزيل الضغوط الداخلية مع تحسين اللون والصلابة.
تسخين الفولاذ الكربوني المعالج بالبرد إلى 550-650 درجة مئوية (1000-1200 درجة فهرنهايت) لتخفيف الضغوط الداخلية مناسبة للفولاذات التي تقل عن 0.3٪ من الكربون.
تسخين الفولاذ النظيف فوق درجة الحرارة الحرجة العليا، وتبريد سريع إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة السفلى، ثم الاحتفاظ قبل التبريد النهائي
التسخين إلى مرحلة الأوستنيت تليها تبريد الهواء لتحسين هيكل الحبوب مع تحسين القوة والتكافل.
التبريد السريع (باستخدام الماء أو المالح أو الزيت) من الصلب الذي يحتوي على 0.4٪ من الكربون من درجة حرارة التطبيع إلى أقل من درجة حرارة الحرجة، مما ينتج مارتنسيت للحصول على صلابة فائقة على حساب الصلابة..
التخفيف إلى درجة حرارة بداية أعلى بقليل من مارتينسيت، والاحتفاظ بتساوي درجة الحرارة، ثم التبريد المسيطر عليه تقليل الإجهاد وخطر التشقق مع تحسين صلابة الصدمة.
إعادة تسخين الفولاذ المكثف إلى أقل من درجة حرارة التحول لتقليل الصلابة مع زيادة اللون والصلابة، مما يسمح بالتحكم الدقيق في الخصائص من خلال اختلاف درجة الحرارة والوقت.
التخفيف إلى نطاق تحويل البينيت (205-540 درجة مئوية) تليها تبريد خاضع للرقابة ◄ لإنتاج فولاذ البينيت عالي القوة وذو صلابة عالية مع مقاومة عالية للصدمات.على الرغم من أنها تنطبق على تصنيفات صلب محدودة تتطلب حمامات ملح خاصة.
صلابة السطح فقط لإنشاء قشور مقاومة للاستعمال مع الحفاظ على صلابة النواة مناسبة بشكل خاص لتصلب الفولاذ الكربوني المحدود.السبائك من الفولاذ تسمح بتصلب من خلال بسبب الصلبة العالية.
تؤثر درجة حرارة التجهيز بشكل كبير على نوعية وخصائص الصلب الكربوني. يقدم الجدول التالي معايير التجهيز لمختلف أنواع الصلب:
| نوع الفولاذ | الحرارة القصوى للتصنيع (°F) | الحرارة القصوى للتصنيع (°C) | درجة حرارة الحرق (°F) | درجة حرارة الحرق (°C) |
|---|---|---|---|---|
| 1.5٪ كربون | 1,920 | 1,049 | 2,080 | 1,140 |
| 10.1% الكربون | 1,980 | 1,082 | 2,140 | 1,171 |
| 0.9٪ الكربون | 2,050 | 1,121 | 2,230 | 1,221 |
| 0.5٪ كربون | 2,280 | 1,249 | 2,460 | 1,349 |
| 0.2٪ الكربون | 2,410 | 1,321 | 2,680 | 1,471 |
| 3.0٪ من الصلب النيكل | 2,280 | 1,249 | 2,500 | 1,371 |
| 30٪ من الصلب النيكل الكروم | 2,280 | 1,249 | 2,500 | 1,371 |
| 5.0 ٪ من الصلب النيكل | 2,320 | 1,271 | 2,640 | 1,449 |
| فولاذ الكروم والفاناديوم | 2,280 | 1,249 | 2,460 | 1,349 |
| الصلب السريع | 2,370 | 1,299 | 2,520 | 1,385 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ | 2,340 | 1,282 | 2,520 | 1,385 |
| الصلب النقيض الكروم-النيكل | 2,370 | 1,299 | 2,590 | 1,420 |
| فولاذ السيليكون-المانغنيز | 2,280 | 1,249 | 2,460 | 1,350 |
التقدم التكنولوجي يستمر في توسيع نطاق تطبيقات الصلب الكربوني.خفض استهلاك الوقود والانبعاثاتفي الوقت نفسه، مبادرات إعادة التدوير تعزز ملف استدامة الصلب الكربوني.
من خلال فهم شامل لأنواع الفولاذ الكربوني وخصائصه وتطبيقاته وتقنيات معالجته، يمكن للصناعات تحسين اختيار المواد لتلبية الطلبات التكنولوجية المتطورة.
اتصل شخص: Ms. Jessie Liu
الهاتف :: +86 18537319978
Arabic
