ما الذي يجعل سبائك الفولاذ حيوية للغاية في حياتنا اليومية والتطبيقات الصناعية؟ توفر سبائك الفولاذ، مع العناصر المضافة مثل الكروم والنيكل، قوة وصلابة ومقاومة للتآكل والتآكل. تستكشف هذه المقالة أنواعًا مختلفة من سبائك الفولاذ، وخصائصها الفريدة، وأدوارها الهامة في مختلف القطاعات مثل السيارات والبناء والتصنيع. من خلال قراءة المزيد، سوف تكتشف كيف تساهم هذه المواد متعددة الاستخدامات في التقدم التكنولوجي وتحسين متانة المنتج وأدائه. تعمّق في فهم العالم الرائع لسبائك الفولاذ وتطبيقاتها التي لا غنى عنها.
سبائك الفولاذ هي في الأساس فولاذ كربوني معزز بعناصر سبائك إضافية مثل Si، Mn، W، V، Ti، Cr، Ni، Mo، إلخ.
تعمل هذه العناصر على تحسين الخصائص المختلفة للفولاذ مثل القوة والمتانة والصلابة والصلابة وقابلية اللحام. وغالبًا ما يتم تصنيف سبائك الفولاذ على أساس محتوى عناصر السبائك.
وعلاوة على ذلك، يتم استخدام سبائك الفولاذ على وجه التحديد في مختلف الصناعات، وبالتالي، يتم تصنيفها عادةً وفقًا لاستخداماتها أيضًا.
التصنيف حسب محتوى السبيكة
التصنيف حسب الاستخدام
1) الفولاذ الإنشائي منخفض السبائك عالي القوة
يتم ترتيب رتبتها في تسلسل حرف بينيين الصيني (Q) الذي يمثل نقطة المردود وقيمة حد المردود ورمز درجة الجودة (A، B، C، D، E).
على سبيل المثال، يشير Q390A إلى الفولاذ الهيكلي منخفض السبائك عالي القوة مع قوة الخضوع σs = 390 نيوتن/مم2، درجة الجودة A.
2) سبائك الصلب الإنشائي
تتكون درجتها من "رقمين + رمز العنصر + رقم".
أول رقمين يمثلان أول رقمين يمثلان الجزء من عشرة آلاف من المتوسط محتوى الكربون بالكتلة في الفولاذ، ويشير رمز العنصر إلى عناصر السبائك الموجودة في الفولاذ، ويمثل الرقم بعد رمز العنصر الجزء من المائة من متوسط محتوى ذلك العنصر بالكتلة.
إذا كان متوسط الكسر الكتلي للكتلة عنصر السبيكة أقل من 1.5%، يتم تمييز العنصر فقط بدون قيمة. عندما يكون متوسط الكسر الكتلي ≥1.5%، ≥2.5%، ≥3.5%، إلخ، يتم وضع علامة على الأرقام 2، 3، 4، إلخ، بعد عنصر السبيكة وفقاً لذلك.
على سبيل المثال, 40Crحيث متوسط الكسر الكتلي للكربون Wc=0.4%، ومتوسط الكسر الكتلي للكروم WCr <1.5%. إذا كان الفولاذ عالي الجودة، يُضاف حرف "A" في نهاية الرتبة، مثل الفولاذ 38CrMoAlAlA، وهو فولاذ هيكلي من سبائك الفولاذ عالي الجودة.
3) الفولاذ المحمل المتداول
يُضاف الحرف "G" (الحرف الأول من بينيين الصيني لكلمة "درفلة") قبل الرتبة، ويشير الرقم بعد ذلك إلى جزء من الألف من محتوى الكروم بالكتلة، بينما لا يُشار إلى محتوى الكربون.
على سبيل المثال، فولاذ GCr15 هو فولاذ محمل درفلة بمتوسط جزء كتلي من الكروم WCr = 1.5%.
إذا كانت عناصر السبائك الأخرى موجودة في الكروم تحمل الصلب، يتم التعبير عنها بنفس طريقة التعبير عن سبائك الفولاذ الهيكلي العام. جميع أنواع فولاذ الدرفلة عبارة عن فولاذ عالي الجودة، ولكن لا تنتهي رتبته بالحرف "A".
4) سبائك الفولاذ الأدوات
طريقة ترقيم هذا نوع الفولاذ مشابه لمحتوى سبائك الصلب الإنشائي، باستثناء أنه عندما يكون Wc < 1%، يُستخدم رقم واحد لتمثيل جزء من الألف من محتوى الكربون بالكتلة. عندما يكون جزء كتلة الكربون ≥1%، لا يُشار إليه.
على سبيل المثال، في فولاذ Cr12MoV، يكون متوسط الكسر الكتلي للكربون Wc=1.45% ~ 1.70%، لذا لم يتم الإشارة إليه؛ ومتوسط الكسر الكتلي للكروم هو 12%، وكسور كتلة كل من Mo وV أقل من 1.5%.
ومع ذلك، يعد فولاذ الأدوات عالي السرعة استثناءات، ولا يتم الإشارة إلى متوسط الكسر الكتلي للكربون بغض النظر عن الكمية. نظرًا لأن كل من فولاذ الأدوات المصنوع من السبائك وفولاذ الأدوات عالي السرعة من الفولاذ عالي الجودة، فلا حاجة لوضع علامة "A" في نهاية درجتهما.
5) الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة
يشير الرقم الموجود أمام درجة الفولاذ إلى جزء كتلة الكربون من الألف.
على سبيل المثال، في 3Cr13 الصلب، ومتوسط الكسر الكتلي Wc=0.3%، ومتوسط الكسر الكتلي WCr=13%. عندما يكون الكسر الكتلي الكربوني Wc≤0.03% وWc≤0.08%، تُستخدم البادئات "00" و"0" على التوالي، على سبيل المثال، 00Cr17Ni14Mo2، 0Cr19Ni9 الفولاذ، إلخ.
Q345
التطبيقات: يستخدم بشكل رئيسي في صناعة الجسور والسفن والمركبات والمراجل وأوعية الضغط وخطوط أنابيب النفط والغاز والهياكل الفولاذية الكبيرة، إلخ. يتم استخدامه في حالة التبريد بالهواء المدلفن على الساخن المبرد بالهواء، والهيكل عبارة عن حبيبات دقيقة F+P، ولم يعد يتم معالجته بالحرارة بعد الآن.
| التركيب الكيميائي wt% | |||||
| C | من | سي | V | ن ب | تي |
| 0.18~0.20 | 1.0~1.6 | 0.55 | 0.02~0.15 | 0.015-0.06 | 0.02~0.2 |
إن Q345 تشمل رتب الصلب القديمة 12MnV، 14MnNb، 16Mnb، 18Nb، 16MnCu.
| السُمك مم | الخواص الميكانيكية | |||
| σs ميجا باسكال | σb ميجا باسكال | σ5 % | Aك فولت (20 ℃) J | |
| <16 | ≥ 345 | 470-630 | 21-22 | 34 |
| 16-35 | ≥ 325 | |||
| 35-50 | ≥ 295 | |||
Q420
يُستخدم في حالة التطبيع، يكون الهيكل F+S. يشمل Q345 درجات الصلب القديمة 15MnVN، 14MnVTiRE.
| التركيب الكيميائي wt% | |||||||
| C | من | سي | V | ن ب | تي | كر | ني |
| ≤ 0.20 | 1.0~1.7 | 0.55 | 0.02~0.2 | 0.015-0.06 | 0.02~0.2 | ≤ 0.40 | ≤ 0.70 |
| السُمك مم | الخواص الميكانيكية | |||
| σs ميجا باسكال | σb ميجا باسكال | σ5 % | Aك فولت (20 ℃) J | |
| <16 | ≥ 420 | 520-680 | 18-19 GB/T159 | 3491-1994 |
| 16-35 | ≥ 400 | |||
| 35-50 | ≥ 380 | |||
40Cr
التطبيقات: تُستخدم لتصنيع مختلف الأجزاء المهمة في السيارات والجرارات وأدوات الماكينات وغيرها من الآلات، مثل تروس أدوات الماكينات، والأعمدة الرئيسية، وأعمدة الكرنك لمحركات السيارات، وقضبان التوصيل، والمسامير، وصمامات السحب.
| التركيب الكيميائي الرئيسي wt% | C | 0.37-0.44 |
| من | 0.5-0.8 | |
| سي | 0.17-0.37 | |
| كر | 0.81-1.1 | |
| مو | 0.07-0.12 | |
| حجم الفراغ المعالج حرارياً <25 مم | التسقية ℃ | 850 زيت |
| التقسية ℃ | 520 زيت مائي 520 | |
| الخواص الميكانيكية (≥) | σb ميجا باسكال | 980 |
| σs ميجا باسكال | 785 | |
| حجم الفراغ المعالج حرارياً <25 مم | 9 | |
| ψ % | 45 | |
| Aك فولت J | 47 | |
| HB ملدن | 207 | |
65Mn 60Mn2Si
أمثلة على استخدامات الفولاذ 65Mn 60Mn2Si: النوابض ذات المقطع ≤25 مم، مثل نوابض لفائف عازلة للمركبات.
| درجة الفولاذ | 65 مليون | 60Si2Mn | |
| المكونات الرئيسية w% | C | 0.62-0.70 | 0.56-0.64 |
| من | 0.90-1.20 | 0.60-0.90 | |
| سي | 0.17-0.37 | 1.50-2.00 | |
| كر | ≤ 0.25 | ≤ 0.35 | |
| المعالجة الحرارية | التسقية ℃ | 830 زيت | 870 زيت |
| التقسية | 540 | 480 | |
| الخواص الميكانيكية | σs ميجا باسكال | 800 | 1200 |
| σb ميجا باسكال | 1000 | 1300 | |
| δ10 % | 8 | 5 | |
| ψ % | 30 | 25 | |
20Cr
التطبيقات: يمكن تصنيع التروس في السيارات، والجرارات، وأعمدة الكامات في محركات الاحتراق الداخلي، ودبابيس المكبس، وأجزاء الماكينات الأخرى. يمكن أن تتحمل التآكل الاحتكاكي القوي، والأحمال المتناوبة الكبيرة، وخاصة الأحمال الصدمية.
| التركيب الكيميائي الرئيسي wt% | C | 0.17-0.24 |
| من | 0.5-0.8 | |
| سي | 0.20-0.40 | |
| كر | 0.7-1.0 | |
| المعالجة الحرارية ℃ | الكربون | 930 |
| معالجة التحضير | 880 ماء وزيت 880 | |
| التبريد | 780-820 ماء وزيت 780-820 | |
| التقسية | 200 | |
| الخواص الميكانيكية (≥) | σb ميجا باسكال | 835 |
| σs ميجا باسكال | 540 | |
| δ5 % | 10 | |
| ψ % | 4o | |
| Aك فولت J | 47 | |
| الحجم الفارغ مم | <15 | |
20CrMnTi
| التركيب الكيميائي الرئيسي wt% | C | 0.17-0.24 |
| من | 0.8-1.10 | |
| سي | 0.17-0.37 | |
| كر | 1.0-1.3 | |
| المعالجة الحرارية ℃ | الكربون | 930 |
| معالجة التحضير | 880 ماء وزيت 880 | |
| التبريد | 770 ماء ونفط 770 | |
| التقسية | 200 | |
| الخواص الميكانيكية (≥) | σb ميجا باسكال | 1080 |
| σs ميجا باسكال | 850 | |
| δ5 % | 10 | |
| ψ % | 45 | |
| Aك فولت J | 55 | |
| الحجم الفارغ مم | <15 | |
GCr15
تُستخدم لتصنيع عناصر الدرفلة (الكرات، والبكرات، والإبر) للمحامل الدوارة والحلقات الداخلية والخارجية، إلخ. ويمكن استخدامه أيضًا في صناعة المقاييس الدقيقة، وقوالب التثقيب على البارد، ومسامير الرصاص لأدوات الماكينة، وغيرها من الأجزاء المقاومة للتآكل.
| التركيب الكيميائي الرئيسي wt% | C | 0.95-1.05 |
| كر | 1.40~1.65 | |
| سي | 0.15~0.35 | |
| من | 0.25~0.45 | |
| أداء مواصفات المعالجة الحرارية | التسقية ℃ | 820~ 840 |
| التقسية ℃ | 150~160 | |
| HRC بعد التقسية | 62~66 | |
| الغرض الرئيسي | حلزونات بسماكة جدار أقل من 14 مم وقطر خارجي 250 مم. كرة فولاذية بقطر 25-200 مم. أسطوانة بقطر 25 مم تقريباً. | |
9SiCr9، CrWMn، CrWMn
| درجة الفولاذ | 9سيكر 9SiCr | CrWMn | ||
| التركيب الكيميائي wt% | C | 0.85-0.95 | 0.9-1.05 | |
| من | 0.3-0.6 | 0.8-1.1 | ||
| سي | 1.2-1.6 | 0.15-0.35 | ||
| كر | 0.95-1.25 | 0.9-1.2 W1.2-1.5 | ||
| المعالجة الحرارية | التبريد بالزيت | درجة حرارة التبريد ℃ | ≥62 | |
| صلابة HRC | 180-200 | 140-160 | ||
| التقسية | درجة حرارة التقسية ℃ | 60-62 | 62-65 | |
| صلابة HRC | قالب، صنبور، مثقاب، مثقاب، مخرطة، قاطع تفريز التروس، بارد ختم القالبأسطوانة الدرفلة على البارد | القوالب، والدبابيس، وأجهزة القياس، وقوالب الختم المعقدة وعالية الدقة، وما إلى ذلك | ||
W18Cr4V
| C | من | سي | كر | W | V | تصنيع أدوات القطع عالية السرعة، وماكينات التسوية، والمثاقب، وقواطع التفريز، وما إلى ذلك |
| 0.7~0.8 | 0.1~0.4 | 0.2~0.4 | 3.8~4.4 | 17.5-19.0 | 1.0~1.4 |
كـ 12
تُستخدم لصنع العديد من قوالب التثقيب على البارد، وقوالب التثقيب على البارد، وقوالب البثق على البارد، وقوالب السحب السلكية، إلخ. بالنسبة للقوالب الباردة الكبيرة المصنوعة من الفولاذ Cr12، هناك حد أدنى من التشوه في المعالجة الحرارية، مما يجعلها مناسبة لتصنيع القوالب الثقيلة والمعقدة.
| التركيب الكيميائي wt% | ||||
| C | سي | من | كر | V |
| 2.00-2.30 | ≤ 0.40 | ≤ 0.40 | 11.50-13.50 | 0.15~0.30 |
| التلدين | التبريد بالزيت | التقسية | ||
| درجة الحرارة ℃ | الصلابة HB | درجة الحرارة ℃ | درجة الحرارة ℃ | صلابة HRC |
| 870-900 | 207-255 | 950-1000 | 200-450 | 58-64 |
مثال على الاستخدام: قالب الختم على البارد, رسم القالب، قالب الختم، قالب الدرفلة
4Cr5MoSiV:
يتكون هيكلها من مارتينسايتوالكربيدات الحبيبية وكمية صغيرة من الأوستينيت المتبقي. لضمان الصلابة الساخنة، من الضروري إجراء تقسية متعددة.
| التركيب الكيميائي wt% | |||||
| C | سي | من | كر | مو | V |
| 0.32-0.42 | 0.80-1.20 | 0.40 | 4.50-5.50 | 1.00-1.50 | 0.30-0.50 |
| التلدين | التبريد بالزيت | التقسية | ||
| درجة الحرارة ℃ | الصلابة HB | درجة الحرارة ℃ | درجة الحرارة ℃ | صلابة HRC |
| 840-900 | 209-229 | 1000-1025 | 540-650 | 40-54 |
أمثلة على الاستخدامات: القالب الموجه على الساخن، قالب الصب بالقالب، قالب الصب بالقالب، قالب البثق الساخن، الدقة قالب التشكيل
| أداة القياس | درجة الفولاذ |
| قالب مسطح أو لوح مسطح أو لوح بطاقة | 10. 20 أو 50 أو 50، 55، 60، 60 مليون، 65 مليون |
| المقاييس العامة ومقاييس الكتلة | T10A، T12A، T12A، 9SiCr |
| مقاييس عالية الدقة ومقاييس الكتلة | كر (أداة القطع فولاذ)، CrMn، GCr15، GCr15 |
| مقاييس عالية الدقة ومعقدة الشكل ومقاييس الكتلة | CrWMn (فولاذ منخفض التشوه) |
| أداة قياس مقاومة للتآكل | 4Cr13,9Cr18 (فولاذ مقاوم للصدأ) |
يشير الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أنواع الفولاذ ذات المقاومة العالية للتآكل في الغلاف الجوي والوسائط العامة.
| درجة الفولاذ | التركيب الكيميائي wt% | σ(ب) | σ0.2 | δ5 | ψ | آك | الصلابة | |
| C | كر | ميجا باسكال | ميجا باسكال | % | % | J | ||
| 1Cr13 النوع M | ≤0.15 | 11.5-13.5 | ≥540 | ≥345 | ≥25 | ≥55 | ≥78 | ≥159 HB |
| المعالجة الحرارية: 9501000 9501000 ℃ زيت أو التبريد بالماء، 700750 ℃ تبريد وتلطيف سريع; الغرض: لإنتاج أجزاء مقاومة للوسائط الضعيفة التآكل ويمكنها تحمل أحمال الصدمات، مثل شفرات التوربينات البخارية، وصمامات ماكينات ضغط المياه، والأطر الهيكلية، والمسامير، والصواميل، إلخ | ||||||||
| 9Cr18 النوع M | 0.9-1.0 | 17-19 | ≥55 HRC | |||||
| المعالجة الحرارية: 1000-1050 ℃ تبريد بالزيت، 200-300 ℃ زيت، تبريد بالهواء وتلطيف; الاستعمال: أداة القطع الميكانيكية للتقطيع غير القابل للصدأ، أداة القطع، الشفرة الجراحية، الجزء المقاوم للتآكل والمقاوم للتآكل | ||||||||
| 1Cr17 النوع F | ≤0.12 | 16-18 | ≥450 | ≥205 | ≥22 | ≥50 | ≥183 HB | |
| المعالجة الحرارية 780 درجة مئوية ~ 850 درجة مئوية بالتبريد بالهواء. الغرض: لإنتاج معدات مصنع حمض النيتريك، مثل أبراج الامتصاص، والمبادلات الحرارية، وخزانات الأحماض، وخطوط أنابيب النقل، ومعدات مصنع الأغذية | ||||||||
الفولاذ المرتنزيتي غير القابل للصدأ:
1Cr13، 2Cr13، 3Cr13، 4Cr13، إلخ. جميعها تتمتع بمقاومة كافية للتآكل في الوسائط المؤكسدة. يتميز الفولاذ 1Cr13 و2Cr13 منخفض الكربون بمقاومة أفضل للتآكل وخصائص ميكانيكية جيدة. كلما زاد محتوى الكربون، زاد الفولاذ 3Cr13 و4Cr13 من القوة ومقاومة التآكل، ولكن مقاومة التآكل تقل.
الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي:
1Cr17، 1Cr17Ti، إلخ. يحتوي هذا النوع من الفولاذ على جزء كتلي من الكروم من 17% ~ 30% وكسر كتلي من الكربون أقل من 0.15%. يتميز بهيكل فريت أحادي الطور ومقاومة أفضل للتآكل من الفولاذ Cr13.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي:
النوع Cr18Ni9 (المعروف أيضًا باسم الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 18-8) هو أحد أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأكثر استخدامًا. ويحتوي هذا النوع من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ على نسبة منخفضة من الكربون (حوالي 0.1%) ومقاومة ممتازة للتآكل. غالبًا ما يشتمل الفولاذ على إضافات من Ti (التيتانيوم) أو Nb (النيوبيوم) لمنع التآكل بين الخلايا الحبيبية.
تتميز هذه الفئة من الصلب بانخفاض القوة والصلابةوغير مغناطيسي. ومع ذلك، فإنه يوفر مرونة وصلابة ومقاومة فائقة للتآكل مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ من نوع Cr13. يمكن أن تؤدي المعالجة بالمحلول إلى زيادة تحسين مقاومة التآكل لهذا الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ.
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