هل تساءلت يومًا كيف يُصنع الصلب، وهو حجر الزاوية في الحضارة الحديثة؟ يغوص هذا الدليل الشامل في عملية إنتاج الصلب المعقدة، من المواد الخام إلى المنتجات النهائية. اكتشف كيف تقوم عناصر مثل الكربون والمنغنيز والسيليكون بتشكيل خصائص الفولاذ، وتعرف على الخطوات الحاسمة التي ينطوي عليها الأمر، بما في ذلك الصهر والدرفلة والتكرير. بحلول نهاية هذه المقالة، سيكون لديك فهم واضح للطرق والمواد التي تحول خام الحديد إلى منتجات الصلب متعددة الاستخدامات التي نعتمد عليها كل يوم.
ويشار إلى سبائك الحديد والكربون التي تحتوي على أقل من 21 تيرابايت 3 تيرابايت من الكربون باسم الصلب. تشير العناصر الخمسة في الصلب الكربوني إلى المكونات الرئيسية لتركيبها الكيميائي، أي C (الكربون) و Si (السيليكون) و Mn (المنغنيز) و S (الكبريت) و P (الفوسفور).
وبالإضافة إلى ذلك، أثناء عملية صناعة الصلب، تختلط حتمًا غازات مثل O (الأكسجين) وH (الهيدروجين) وN (النيتروجين).
وعلاوة على ذلك، في عملية إزالة الأكسدة من الألومنيوم والسيليكون، يكون الألومنيوم (الألومنيوم) موجودًا حتمًا في الصلب المنصهر، وعندما يكون الألس (الألومنيوم القابل للذوبان في الحمض) عند أو أعلى من 0.020%، فإنه يلعب دورًا في تنقية حجم الحبيبات.
1. الكربون (C):
بما أن محتوى الكربون في الفولاذ، ترتفع نقطة الخضوع وقوة الشد، ولكن تنخفض اللدونة ومقاومة الصدمات. عندما يتجاوز محتوى الكربون 0.23%، فإن قابلية اللحام من الفولاذ يتدهور.
ولذلك، بالنسبة للفولاذ الهيكلي منخفض السبائك المستخدم في اللحام، لا يتجاوز محتوى الكربون عمومًا 0.201 تيرابايت 3 تيرابايت. كما أن المحتوى العالي من الكربون يقلل أيضًا من مقاومة الفولاذ للتآكل في الغلاف الجوي؛ فالفولاذ عالي الكربون في التخزين في الهواء الطلق عرضة للصدأ. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يزيد الكربون من هشاشة الفولاذ على البارد وحساسية الشيخوخة.
2. السيليكون (Si):
يُضاف السيليكون في عملية صناعة الصلب كمختزل ومزيل للأكسدة، لذا يحتوي الصلب الهادئ على 0.15-0.30% من السيليكون. إذا تجاوز محتوى السيليكون في الفولاذ 0.50-0.60%، يعتبر السيليكون عنصر سبيكة. يمكن للسيليكون أن يعزز بشكل كبير من حد المرونة ونقطة الخضوع وقوة الشد للفولاذ، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في الفولاذ الزنبركي.
بإضافة 1.0-1.2% السيليكون إلى الفولاذ الهيكلي المروي والمخفف، يمكن زيادة قوته بمقدار 15-20%. يعزز السيليكون، بالاقتران مع عناصر مثل الموليبدينوم والتنغستن والكروم، من مقاومة التآكل ومقاومة الأكسدة، وهو ما يفيد في تصنيع الفولاذ المقاوم للحرارة.
يتميز الفولاذ منخفض الكربون الذي يحتوي على سيليكون 1-4% بنفاذية مغناطيسية عالية للغاية ويستخدم في الصناعة الكهربائية من أجل صفائح السيليكون الصلب. تقلل الزيادة في محتوى السيليكون من قابلية لحام الفولاذ.
3. المنغنيز (Mn):
في عملية صناعة الفولاذ، يعمل المنجنيز كمزيل أكسدة ممتاز ومزيل للكبريت، حيث يحتوي الفولاذ العام على 0.30-0.50% منجنيز. وعند إضافة أكثر من 0.70% إلى الفولاذ الكربوني، يشار إليه باسم "فولاذ المنجنيز".
لا يتمتع هذا النوع من الفولاذ بالصلابة الكافية مقارنةً بالفولاذ العام فحسب، بل يتميز أيضًا بصلابة أعلى القوة والصلابةتحسين صلابة الفولاذ وخصائص المعالجة الحرارية.
على سبيل المثال، نقطة خضوع الفولاذ 16Mn أعلى بـ 40% من الفولاذ A3. يُظهر الفولاذ الذي يحتوي على المنجنيز 11-14% مقاومة عالية للغاية للتآكل، مما يجعله مناسبًا لدلاء الحفارات وبطانات المطاحن الكروية، إلخ. تُضعف زيادة محتوى المنجنيز من مقاومة الفولاذ للتآكل وتقلل من قابليته للحام.
4. الفوسفور (P):
وبوجه عام، يضر الفسفور بالصلب. فهو يزيد من هشاشة الفولاذ على البارد، ويقلل من قابليته للحام ويقلل من اللدونة ويزيد من سوء أداء الثني على البارد. وبالتالي، يجب أن يكون محتوى الفوسفور في الفولاذ عادةً أقل من 0.045%، مع وجود فولاذ عالي الجودة يتطلب مستويات أقل.
5. الكبريت (S):
وعادةً ما يكون الكبريت ضارًا للصلب. فهو يحفز الهشاشة الساخنة، مما يقلل من ليونة الفولاذ وصلابته، مما يؤدي إلى حدوث تشققات أثناء التشكيل والدرفلة. كما يضر الكبريت بأداء اللحام ويقلل من مقاومة التآكل.
ولذلك، يجب أن يكون محتوى الكبريت عمومًا أقل من 0.055%، حيث يتطلب الفولاذ عالي الجودة أقل من 0.040%. يمكن أن تؤدي إضافة 0.08-0.20% كبريت إلى الفولاذ إلى تحسين قابلية التشغيل الآلي؛ وغالبًا ما يشار إلى هذا الفولاذ باسم فولاذ القطع الحر.
6. الكروم (Cr):
في الفولاذ الإنشائي وفولاذ الأدوات، يزيد الكروم بشكل كبير من القوة والصلابة ومقاومة التآكل، ولكنه يقلل في الوقت نفسه من اللدونة والصلابة. يعزز الكروم من مقاومة الفولاذ للأكسدة ومقاومة التآكل، مما يجعله عنصرًا أساسيًا في الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة.
7. النيكل (ني):
يعزز النيكل من قوة الفولاذ مع الحفاظ على مرونة وصلابة جيدة. يتميز النيكل بمقاومة عالية للتآكل للأحماض والقلويات، كما أنه مقاوم للصدأ والحرارة في درجات الحرارة العالية.
ومع ذلك، نظرًا لندرة النيكل، ينبغي استبداله بموارد أخرى عناصر السبائك عند الإمكان، خاصة في فولاذ النيكل والكروم.
8. الموليبدينوم (Mo):
يحسّن الموليبدينوم بنية حبيبات الفولاذ، ويعزز الصلابة والقوة الحرارية، ويحافظ على قوة كافية ومقاومة الزحف في درجات الحرارة العالية (يشير الزحف إلى التشوه تحت ضغط طويل الأمد في درجات الحرارة العالية).
تعمل إضافة الموليبدينوم إلى الفولاذ الهيكلي على تحسين الخواص الميكانيكية وتمنع الهشاشة الناتجة عن الحرارة في سبائك الصلب. في فولاذ الأدوات، يعزز الصلابة الساخنة.
9. تيتانيوم (ت):
التيتانيوم مزيل أكسدة قوي في الفولاذ. فهو يكثف البنية الداخلية للفولاذ، ويصقل حجم الحبوب، ويقلل من حساسية الشيخوخة والهشاشة على البارد، ويحسن قابلية اللحام. يمكن أن تؤدي إضافة التيتانيوم المناسب إلى الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ 18Cr-9Ni إلى منع التآكل بين الخلايا الحبيبية.
10. الفاناديوم (V):
الفاناديوم مزيل أكسدة ممتاز للصلب. تؤدي إضافة 0.5% الفاناديوم إلى الفولاذ إلى تحسين بنية الحبوب، مما يعزز القوة والصلابة. يمكن للكربيدات المتكوّنة من الفاناديوم والكربون تحسين مقاومة التآكل الهيدروجيني تحت درجات الحرارة والضغط المرتفعة.
11. التنغستن (W):
يتميز التنجستن بدرجة انصهار عالية وكثافة عالية، وهو عنصر سبيكة باهظ الثمن. يتميز كربيد التنجستن بصلابة عالية ومقاومة للتآكل. تعمل إضافة التنجستن إلى فولاذ الأدوات على تعزيز الصلابة الساخنة والقوة الحرارية بشكل كبير، مما يجعله مناسبًا لأدوات القطع و قوالب تشكيل القوالب.
12. النيوبيوم (Nb):
يحسّن النيوبيوم حجم الحبيبات ويقلل من حساسية الفولاذ للسخونة الزائدة وهشاشة المزاج، مما يزيد من القوة ولكن يقلل من اللدونة والصلابة. تعمل إضافة النيوبيوم إلى الفولاذ العادي منخفض السبائك على تعزيز المقاومة ضد التآكل الجوي وتآكل الهيدروجين والنيتروجين والأمونيا في درجات الحرارة العالية. يُحسِّن النيوبيوم من قابلية اللحام. عند إضافته إلى الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، يمكنه منع التآكل بين الخلايا الحبيبية.
13. الكوبالت (Co):
الكوبالت هو معدن ثمين نادر، وغالباً ما يستخدم في الصلب والسبائك المتخصصة، مثل الصلب المقاوم للحرارة والمواد المغناطيسية.
14. النحاس (النحاس):
غالبًا ما يحتوي الصلب المكرر من خام الدايي بواسطة شركة ووهان للحديد والصلب على النحاس. يعزز النحاس القوة والمتانة، وخاصة مقاومة التآكل في الغلاف الجوي. والجانب السلبي هو أنه يميل إلى التسبب في حدوث قصر ساخن أثناء المعالجة الساخنة، وإذا تجاوز محتوى النحاس 0.5%، تنخفض اللدونة بشكل كبير. عندما يكون محتوى النحاس أقل من 0.50%، فإنه لا يؤثر على قابلية اللحام.
15. الألومنيوم (Al):
الألومنيوم هو مزيل أكسدة شائع في الفولاذ. يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من الألومنيوم إلى الفولاذ إلى صقل الحبيبات وتحسين صلابة الصدمات، كما هو الحال في فولاذ 08Al المستخدم في السحب العميق للصفائح الرقيقة.
يتميز الألومنيوم أيضًا بمقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل. عند استخدامه مع الكروم والسيليكون، يمكن أن يحسن بشكل كبير من مقاومة التحجيم ومقاومة الفولاذ للتآكل في درجات الحرارة العالية. ويتمثل الجانب السلبي للألومنيوم في أنه يؤثر على قابلية التشغيل على الساخن وقابلية اللحام وقابلية التشغيل الآلي للصلب.
16. البورون (ب):
يمكن أن تؤدي إضافة كميات ضئيلة من البورون إلى تحسين كثافة وخصائص الدرفلة على الساخن للصلب، مما يعزز قوته.
17. النيتروجين (N):
يمكن أن يزيد النيتروجين من القوة والصلابة في درجات الحرارة المنخفضة و قابلية لحام الفولاذوزيادة حساسيته العمرية.
18. الأرض النادرة (Xt):
تشير العناصر الترابية النادرة إلى عناصر اللانثانيد الـ 15 ذات الأعداد الذرية 57-71 في الجدول الدوري. هذه العناصر كلها فلزات، لكن أكاسيدها تشبه "التراب"، ومن ثم يطلق عليها عادةً العناصر الأرضية النادرة.
يمكن أن تؤدي إضافة الأتربة النادرة إلى الفولاذ إلى تغيير تركيبة وشكل وتوزيع وخصائص الشوائب في الفولاذ، وبالتالي تحسين الخصائص المختلفة، مثل المتانة وقابلية اللحام وقابلية التشغيل على البارد. يمكن أن تؤدي إضافة تراب نادر في فولاذ المحراث إلى تحسين مقاومة التآكل.
تتمثل المهمة الرئيسية لصناعة الفولاذ في ضبط محتوى الكربون وعناصر السبائك في الفولاذ ضمن النطاق المحدد وفقًا لمتطلبات الجودة لنوع الفولاذ الذي يتم إنتاجه، وتقليل محتوى الشوائب مثل P، S، H، O، N إلى أقل من الحدود المسموح بها.
عملية صناعة الصلب هي في الأساس عملية أكسدة. ويتأكسد الكربون الزائد في شحنة الفرن ويحترق إلى غاز ثاني أكسيد الكربون ويتسرب إلى الخارج، بينما تتأكسد عناصر أخرى مثل Si، وP، وMn وتدخل في الخبث. ويدخل جزء من S إلى الخبث، ويتم تصريف جزء آخر في صورة SO2.
عندما تفي تركيبة ودرجة حرارة الفولاذ المصهور بمتطلبات العملية، يمكن استغلال الفولاذ. ولإزالة الأكسجين الزائد في الفولاذ وتعديل التركيب الكيميائي، يمكن إضافة مزيلات الأكسدة والسبائك الحديدية أو عناصر السبائك.
يمكن سكب المعدن الساخن المنقول من عربة الطوربيد، بعد إزالة الكبريت ومعالجات منع الخبث، في المحول كشحنة رئيسية، إلى جانب خردة الصلب الأقل من 10%. ثم، يتم نفخ الأكسجين في المحول ليحترق، ويتأكسد الكربون الزائد في المعدن الساخن ويطلق كمية كبيرة من الحرارة. عندما يكتشف المسبار محتوى الكربون المنخفض المحدد مسبقًا، يتم إيقاف نفخ الأكسجين ويتم سحب الفولاذ.
تحدث عمليات نزع الأكسجين وتعديل التركيب عادةً في المغرفة؛ ثم يتم إلقاء قشور الأرز المكربنة على سطح الفولاذ المصهور لمنع تأكسده، ويكون جاهزًا لإرساله إلى منطقة الصب المستمر أو منطقة الصب في القالب.
بالنسبة لأنواع الفولاذ عالية الطلب، يمكن أن تؤدي المعالجة بالأرجون المنفوخ في القاع، والمعالجة بالتفريغ في درجة حرارة منخفضة، والمعالجة بالرش بالمسحوق (رش مسحوق سي-كا والجير المعدل) إلى تقليل الغازات والشوائب في الفولاذ بشكل فعال، وتقليل الكربون والكبريت بشكل أكبر. بعد إجراءات التكرير الثانوية هذه، يمكن تعديل التركيب بدقة لتلبية متطلبات مواد الصلب عالية الجودة.
القالب المصبوب سبائك الصلب يتم تسخينها في فرن إعادة التسخين باستخدام عملية الشحن الساخن والتسليم الساخن الجديدة، ثم يتم دحرجتها إلى ألواح وبليتات وبليتات مربعة صغيرة ومنتجات أخرى مدرفلة أولية من خلال مطحنة التخشين ومطحنة الدرفلة المستمرة.
بعد قطع الرأس والذيل وتنظيف السطح (التنظيف باللهب والطحن)، تتطلب المنتجات عالية الجودة أيضًا تقشيرًا وكشفًا للعيوب في القضبان المدرفلة الأولية. بعد اجتياز الفحص، يتم تخزينها في المستودع.
في الوقت الحالي، منتجات مطحنة الدرفلة الأولية هي الألواح المدرفلة الأولية، البليت المربع المدرفل، البليت الصلب اسطوانة الأكسجين اسطوانة الصلب، البليت الأنابيب المستديرة والعتاد البليت والعتاد البليت محور عربة السكك الحديدية، والصلب القالب البلاستيك.
يتم توريد البلاطة المدرفلة الأولية بشكل أساسي إلى مطحنة الدرفلة على الساخن كمادة خام؛ أما البليت المربع المدرفل، باستثناء بعض المواد التي يتم توريدها خارجيًا، فيتم إرسالها بشكل أساسي إلى مطحنة قضبان الأسلاك عالية السرعة كمادة خام. ونظرًا لتقدم ألواح الصب المستمر، فقد انخفض الطلب على الألواح المدرفلة الأولية انخفاضًا كبيرًا، وبالتالي تحول إلى المنتجات الأخرى المذكورة أعلاه.
باستخدام ألواح الصب المستمر أو ألواح الصب الخشن كمواد خام، يتم تسخينها في فرن تسخين تدريجي وتدخل إلى مطحنة الدرفلة الخشنة بعد إزالة الترسبات المائية عالية الضغط.
يتم قطع المواد المدرفلة الخام في الرأس والذيل، ثم تدخل إلى مطحنة التشطيب، حيث يتم تنفيذ الدرفلة التي يتم التحكم فيها بالكمبيوتر. بعد الدرفلة النهائية، تمر بعد الدرفلة النهائية من خلال التبريد الصفحي (معدل تبريد يتم التحكم فيه بالكمبيوتر) واللف بواسطة ملف، لتشكيل ملف ساخن.
وغالبًا ما يظهر رأس وذيل الملف الساخن على شكل لسان وذيل سمكة، مع ضعف دقة السمك والعرض، وتنتشر العيوب مثل التموج والحواف المطوية والأشكال البرجية على الحواف.
ويكون الملف ثقيلًا نسبيًا، حيث يبلغ قطره الداخلي 760 مم (وهو المفضل عمومًا في صناعة تصنيع الأنابيب). وبعد قطع الملف الساخن من الرأس والذيل والحواف وخضوعه لجولات متعددة من التقويم والتسطيح في خط التشطيب، يتم تقطيعه إلى ألواح أو إعادة لفه وتشكيل منتجات مثل الصلب المدرفل الألواح، والملفات المدرفلة على الساخن المسطحة، والشرائح الطولية.
إذا تم غسل اللفائف النهائية المدرفلة على الساخن بالحمض لإزالة القشور ثم تزييتها، فإنها تصبح لفائف مخللة مدرفلة على الساخن. ويفضل المستخدمون هذا المنتج على نطاق واسع، نظرًا لاتجاهه لاستبدال الألواح المدرفلة على البارد محليًا وسعره المعتدل.
تُستخدم لفائف الفولاذ المدرفلة على الساخن كمادة خام، والتي يتم غسلها أولاً بالحمض لإزالة قشرة الأكسيد، ثم يتم دحرجتها على البارد. ويكون المنتج عبارة عن لفائف مدرفلة على البارد. يؤدي التشوه البارد المستمر إلى تصلب الشغل، مما يزيد من قوة وصلابة الملف المدرفل على البارد ويقلل من صلابته وليونته.
ونتيجة لذلك، يتدهور أداء ختمها ولا يمكن استخدامها إلا للأجزاء ذات التشوه البسيط. يمكن استخدام اللفائف المدرفلة الصلبة كمادة خام لمصانع الجلفنة بالغمس الساخن لأن هذه المصانع مجهزة بما يلي التلدين الخطوط. يتراوح وزن اللفائف المدرفلة الصلبة بشكل عام من 6 إلى 13.5 طن، بقطر داخلي يبلغ 610 مم.
يجب أن تخضع ألواح ولفائف الدرفلة المستمرة على البارد القياسية للتلدين المستمر (في وحدة الدرفلة على البارد) أو التلدين في فرن الجرس للتخلص من تصلب العمل وإجهاد الدرفلة، والوصول إلى مؤشرات الأداء الميكانيكي التي تحددها المعايير ذات الصلة.
تتميز ألواح الفولاذ المدرفلة على البارد بجودة سطح ومظهر ودقة أبعاد فائقة مقارنة بالألواح المدرفلة على الساخن، حيث يصل سمك المنتج المدرفل إلى حوالي 0.18 مم، ومن ثم فهي مفضلة للغاية من قبل المستخدمين.
ينتج عن المعالجة العميقة للمنتجات القائمة على لفائف الصلب المدرفلة على البارد منتجات ذات قيمة مضافة عالية. وتشمل الأمثلة على ذلك الطلاء الكهربائي المجلفن، والجلفنة بالغمس الساخن، والطلاء الكهربائي المقاوم لبصمات الأصابع، والطلاء بالألوان صفيحة فولاذية اللفائف، والألواح الفولاذية المركبة المخمِّدة للاهتزاز، والألواح الفولاذية المصفحة بالـ PVC.
وقد وجدت هذه المنتجات، بخصائصها الجمالية ومقاومتها العالية للتآكل، استخدامًا واسعًا.
بعد التلدين، يجب أن تخضع لفائف الفولاذ المدرفلة على البارد للتشطيب، بما في ذلك قطع الرأس والذيل، وقطع الحافة، والتسوية، والتسطيح، وإعادة اللف، أو الطلاء بالقص الطولي. وتستخدم المنتجات المدرفلة على البارد على نطاق واسع في صناعة السيارات، والأجهزة المنزلية، ومفاتيح الأدوات، والبناء، والأثاث المكتبي، وغيرها من الصناعات.
يتراوح وزن كل صفيحة فولاذية مجمعة من 3 إلى 5 أطنان، بينما يتراوح وزن اللفائف الفرعية المسطحة عمومًا من 3 إلى 10 أطنان لكل لفة، بقطر داخلي 610 مم.
تتم معظم عمليات معالجة الصلب من خلال طرق تعتمد على الضغط، مما يتسبب في تعرض قطعة الصلب (مثل القضبان أو السبائك) للتشوه البلاستيكي. يمكن تقسيم معالجة الصلب إلى الشغل على البارد والشغل على الساخن بناءً على درجة الحرارة المطبقة. وتشمل الطرق الأساسية لمعالجة الصلب ما يلي:
يتدحرج: هذه طريقة معالجة بالضغط حيث يتم تمرير قطعة عمل معدنية من خلال فجوة بين زوج من البكرات الدوارة ذات الأشكال المختلفة. يقلل الضغط من البكرات من مساحة المقطع العرضي للمادة ويزيد من طولها. هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج الصلب، وتستخدم بشكل أساسي لإنتاج المقاطع الجانبية والألواح والأنابيب. وتشمل كلاً من الدرفلة على البارد والساخن.
التزوير: وتستخدم طريقة المعالجة بالضغط هذه التأثير الترددي لمطرقة الحدادة أو الضغط من مكبس لتحويل قطعة العمل إلى الشكل والحجم المطلوبين. وهي تنقسم بشكل عام إلى التشكيل الحر والتشكيل بالقالب الذي غالباً ما يستخدم لإنتاج المواد الكبيرة والتشكيل بالقالب المفتوح بأبعاد مقطعية أكبر.
الرسم: يتضمن ذلك سحب قطع الشغل المعدنية المدرفلة بالفعل (المقاطع الجانبية والأنابيب والمنتجات وغيرها) من خلال ثقوب القوالب في عملية تقلل من مساحة المقطع العرضي وتزيد من الطول. وتستخدم هذه الطريقة إلى حد كبير في الشغل على البارد.
البثق: تنطوي هذه العملية على وضع المعدن في أسطوانة بثق محكمة الغلق والضغط على أحد طرفيها. يتم بثق المعدن من خلال ثقب قالب محدد لإنتاج منتجات نهائية بنفس الشكل والحجم. تُستخدم هذه الطريقة في المقام الأول لإنتاج المعادن غير الحديدية المواد المعدنية.
6.1 قوة المردود النسبة
نسبة مقاومة الخضوع هي حاصل قسمة مقاومة الخضوع إلى مقاومة الشد (σs/σb). كلما زادت نسبة الخضوع زادت قوة المادة. وعلى العكس من ذلك، كلما انخفضت نسبة مقاومة الخضوع كلما كانت اللدونة وقابلية التشكيل بالختم أفضل. على سبيل المثال، نسبة مقاومة الخضوع سحب عميق صفيحة فولاذية ≤0.65.
يُستخدم الفولاذ الزنبركي عمومًا ضمن نطاق الحد المرن ولا يُسمح له بالخضوع للتشوه البلاستيكي تحت الحمل. ولذلك، من المطلوب أن يكون للفولاذ الزنبركي حد مرونة مرتفع ونسبة قوة خضوع عالية قدر الإمكان بعد التبريد والتبريد (σs/σb0.90). بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يرتبط عمر التعب ارتباطًا وثيقًا بقوة الشد وجودة السطح.
6.2 اللدونة
تشير اللدونة إلى قدرة المادة المعدنية على تحمل التشوه الدائم قبل أن تفشل تحت الضغط. تتمثل اللدونة عادةً في الاستطالة وانخفاض معدلات المساحة. كلما زادت معدلات الاستطالة وانخفاض المساحة، كانت اللدونة أفضل.
تشير صلابة الصدم، الممثلة بالرمز αk، إلى شغل الصدم المبذول لكل وحدة مساحة مقطع عرضي عند شق عينة اختبار معدن عند انكسارها تحت حمل اختبار صدم محدد.
تبلغ عينة الاختبار الشائعة 10×10×55 مم مع شق على شكل حرف V بعمق 2 مم، ويعتمد المعيار مباشرةً عمل الصدم (قيمة جول) AK، وليس قيمة αK، لأن عمل الصدم لكل وحدة مساحة ليس له أهمية عملية.
يعتبر عمل الصدم هو الأكثر حساسية لفحص تحول هشاشة المواد المعدنية في درجات حرارة مختلفة، وغالبًا ما ترتبط حوادث الكسر الكارثية في ظل ظروف الخدمة الفعلية بعمل الصدم للمادة ودرجة حرارة الخدمة.
ولذلك، غالبًا ما تنص المعايير على قيم محددة لشغل الصدمات عند درجة حرارة معينة وتتطلب أن تكون درجة حرارة انتقال مظهر الكسر أقل من درجة حرارة معينة.
ما يسمى بـ FATT هي درجة الحرارة المقابلة للكسر الهش الذي يشغل 50% من المساحة الكلية بعد كسر مجموعة من عينات الصدمات عند درجات حرارة مختلفة. نظرًا لتأثير سُمك الصفيحة الفولاذية، بالنسبة للألواح ذات السماكة ≤10 مم، يمكن الحصول على عينات صدم بحجم 3/4 (7.5 × 10 × 10 × 55 مم) أو عينات صدم بحجم 1/2 (5 × 10 × 55 مم).
ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن مقارنة قيم عمل الصدمات فقط تحت نفس المواصفات ونفس درجة الحرارة.
فقط في ظل الشروط المنصوص عليها في المعيار، يمكن تحويل عمل الصدم إلى عمل الصدم القياسي لعينة الصدم القياسية وفقًا لطريقة التحويل القياسية، ثم مقارنتها.
قدرة مادة معدنية لمقاومة اختراق أداة الإندنتر (كرة فولاذية مقواة أو أداة إندنتر ماسية ذات مخروط أو زاوية 120 درجة) يشار إليها بالصلابة. اعتمادًا على طرق الاختبار والنطاقات المطبقة، يمكن تصنيف الصلابة إلى صلابة برينلوصلابة روكويل، وصلابة فيكرز، وصلابة شور، بالإضافة إلى الصلابة الدقيقة والصلابة في درجات الحرارة العالية. تستخدم المنتجات المعدنية عادةً صلابة برينل وصلابة روكويل.
يمكن تقسيم درجات الفولاذ في معايير شركة باوستيل تقريبًا إلى ثلاثة مصادر: تلك المنقولة من معيار JIS الياباني، ومعيار DIN الألماني، وتلك التي طورتها وأنتجتها شركة باوستيل نفسها.
وغالبًا ما تبدأ درجات الصلب المنقولة من معيار JIS بالحرف S (فولاذ)؛ وعادةً ما تبدأ الدرجات المنقولة من معيار DIN بالحرف ST (ستال وهي الكلمة الألمانية التي تعني "فولاذ"؛ وعادةً ما تبدأ درجات الصلب التي طورتها وأنتجتها باوستيل بنفسها بالحرف B، وهو الحرف الأول من التهجئة الصوتية لباوستيل.
يتم تصنيف الفولاذ الإنشائي بشكل عام حسب القوة، وغالبًا ما تمثل الأرقام الموجودة في درجة الفولاذ الحد الأدنى لقوة الشد. وبما أن هذا نوع الفولاذ يستخدم عادةً في تصنيع المكونات الهيكلية، ويشار إليه باسم الفولاذ الهيكلي.
تميل آليات تقوية الفولاذ الإنشائي إلى تفضيل إزالة الكربون وتقوية المحلول الصلب المنجنيزي للفريت، وصقل البرليت، وإضافة السبائك الدقيقة لتقوية الترسيب وتقوية الترسيب وتقوية الترسبات وتقوية الحبيبات الدقيقة.
ويضمن ذلك أنه مع زيادة القوة، يحافظ الفولاذ على صلابة جيدة، ومؤشرات اللدونة وقابلية اللحام الممتازة.
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