نظرة عامة تقنية على الفولاذ 52100

نظرة عامة تقنية على فولاذ 52100: فولاذ 52100 هو فولاذ منخفض السبائك، ويُعرف في المقام الأول بأنه المعيار الكلاسيكي لتطبيقات محامل الدوران. بفضل محتواه العالي من الكربون وإضافته الكروم، تُعدّ خصائص أدائه، وخاصةً صلابته ومقاومته للتآكل وقوة تحمله للتعب، معيارًا لتقييم أنواع فولاذ المحامل الأخرى. وهذا يُثبت موثوقيته المُثبتة في المكونات الصناعية المُتطلبة.

1. التركيب الكيميائي للفولاذ 52100

• الكربون (C): 98 – 1.10%
• الكروم (Cr): 30 – 1.60%
• المنغنيز (Mn): 25 – 0.50%
• السيليكون (Si): 15 – 0.35%

يتم الحفاظ على كميات ضئيلة من الفوسفور (P) والكبريت (S) ضمن مستويات منخفضة وفقًا لممارسات صناعة الصلب القياسية. يُرجى العلم أن النسب المئوية الدقيقة قد تختلف قليلاً بناءً على معايير محددة (مثل ASTM A295 وAMS 6490/6491).

2. المعالجة الحرارية للفولاذ 52100 والخصائص الناتجة

يعتمد تحقيق الخصائص المثالية للفولاذ 52100 بشكل كبير على إجراءات المعالجة الحرارية الصحيحة.

2.1 المعالجة الحرارية

1. المعالجة بالأوستنيت (المعالجة بالمحلول):التسخين إلى حوالي 850 درجة مئوية (1560 درجة فهرنهايت).
2. الإطفاء: يتم إجراؤه عادة في الزيت.
3. التلطيف: يتم تنفيذه ضمن نطاق 180-250 درجة مئوية (355-480 درجة فهرنهايت)، اعتمادًا على توازن صلابة الهدف والصلابة.

2.2 البنية الدقيقة

المعالجة الحرارية المناسبة تُنتج بنية دقيقة تتكون في الغالب من مارتنسيت مُخفف قليلاً. ومن أهم مميزاتها كربيدات أولية (غير مذابة) مُشتتة بدقة، مما يُساهم بشكل كبير في مقاومة التآكل، بالإضافة إلى نسبة صغيرة (تصل إلى حوالي 5%) من الأوستينيت المُحتفظ به.

2.3 أهمية المعالجة الصحيحة

يُعدّ التحكم الدقيق في المعالجة الحرارية، وخاصةً درجة حرارة التلطيف، أمرًا بالغ الأهمية. فدرجات حرارة التلطيف المرتفعة تُقلل عادةً من الصلابة والمتانة، ولكنها قد تزيد من المتانة. قد تُنتج الإجراءات غير الصحيحة، مثل درجات حرارة التلدين غير المناسبة (مثل 350 درجة مئوية/660 درجة فهرنهايت)، بنى مجهرية غير مرغوب فيها تحتوي على بيرليت وكميات زائدة من السمنتيت الحر، مما يؤدي إلى تلف مبكر للمكونات. وتُعدّ العلاقة بين درجة حرارة التلطيف ومتانة الكسر من الاعتبارات الرئيسية في التصميم.

2.4 الخصائص الميكانيكية

• الصلابة: يمكن الحصول على صلابة عالية بعد المعالجة الحرارية. على سبيل المثال، غالبًا ما يُستهدف الحصول على صلابة 59-61 HRC لإطالة عمر القالب.
• مقاومة التآكل: ممتازة، وذلك بسبب المحتوى العالي من الكربون ووجود كربيدات الكروم الصلبة في البنية الدقيقة.
• قوة التعب: تعتبر قوة التعب العالية سمة أساسية لمقاومة التعب الناتج عن التلامس المتدحرج في المحامل.
• معامل يونغ: حوالي 210 جيجا باسكال، مما يشير إلى صلابة عالية للمادة.

2.5 قابلية اللحام:

نظرًا لارتفاع نسبة الكربون فيه، يُعتبر الفولاذ 52100 غير قابل للحام بالطرق التقليدية. غالبًا ما تؤدي محاولات اللحام إلى تشقق المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).

3. تطبيقات الفولاذ 52100

إن الجمع بين الصلابة العالية ومقاومة التآكل وقوة التعب يجعل الفولاذ 52100 مناسبًا لمختلف التطبيقات الصعبة:

• محامل العناصر الدوارة: تُستخدم هذه المحامل بشكل أساسي في تصنيع الحلقات الداخلية والخارجية والكرات والبكرات. غالبًا ما تُحدد درجات الجودة الممتازة (مثل AMS6490D وAMS6491E) موادًا مصهورة بالتفريغ (VIM) أو مواد معاد صهرها بالكهرباء (ESR) لتحسين النظافة وإطالة عمر التعب في التطبيقات الحيوية مثل الفضاء.
• أداة وقوالب: مناسبة لبعض القوالب الصغيرة (حتى ٥٠ مم/بوصتين تقريبًا)، خاصةً عند الحاجة إلى أسطح مصقولة للغاية. كما يمكن استخدامها للقوالب ذات النقوش المنخفضة الناتجة عن النقش الضوئي الكيميائي.
• مكونات الدقة الأخرى: تشمل التطبيقات كتل القياس، وأدوات القياس الدقيقة، والأعمدة الهجينة، والمكونات الأخرى التي تتطلب ثباتًا عاليًا في الأبعاد ومقاومة للتآكل.
• السكاكين: تُستخدم في بعض أنواع شفرات السكاكين عالية الأداء التي تتطلب احتفاظًا جيدًا بالحافة.

4. خيارات تحسين السطح

يمكن تطبيق معالجات الأسطح على فولاذ 52100 لتحسين خصائص السطح، مثل مقاومة التآكل والتآكل. ومن الأمثلة على ذلك عمليات الكروم أو عمليات الدوبلكس (مثل الترسيب/الانتشار التفاعلي الحراري (TRD)) ونيترة البلازما (PN)). تشير الأبحاث إلى أن بعض معالجات الدوبلكس قد توفر أداءً أفضل في مقاومة التآكل مقارنةً بالكروم القياسي وحده.

5. المعايير والبدائل المكافئة

5.1 التسميات الشائعة:

• AISI/SAE: 52100
• الصين(GB): GCr15
• UNS: G52986
• DIN (W-Nr): 3505 (يُعرف أيضًا باسم 100Cr6)
• JIS: SUJ2
• AMS: AMS 6490، AMS 6491 (فولاذ محمل عالي الجودة للطائرات)
• ASTM: A295 (المواصفة القياسية للصلب عالي الكربون المقاوم للاحتكاك)

(ملاحظة: تأكد دائمًا من المراجعة القياسية المحددة المطلوبة لتطبيقك)

5.2 البدائل:

يستمر البحث والتطوير في مجال فولاذ المحامل. وقد تم استكشاف درجات بديلة، مثل فولاذ 5280، لتوفير خصائص مماثلة مع إمكانية تبسيط عمليات التصنيع، مثل الصب المستمر، مقارنةً بفولاذ 52100.

6. الملخص

52100 فولاذ منخفض السبائك، عالي الكربون والكروم، يشتهر بصلابته الممتازة ومقاومته للتآكل وتحمله للتعب بعد المعالجة الحرارية المناسبة. يعتمد أداؤه على تحقيق البنية الدقيقة المارتنسيتية المُقسّاة المطلوبة باستخدام كربيدات دقيقة. ولا يزال هذا الفولاذ معيارًا صناعيًا للعديد من تطبيقات محامل التدحرج، ويُستخدم بفعالية في أدوات ومكونات دقيقة محددة.

في شركة Aobo Steel، نتمتع بخبرة واسعة في تشكيل وتوريد فولاذ 52100. تواصل معنا لمناقشة متطلباتك الفنية المحددة وكيفية توفير حلول المواد المناسبة لتطبيقك.

7. فولاذ 52100 مقابل فولاذ D2

• محتوى الكربون والكروم: يحتوي D2 على نسبة من الكربون والكروم أعلى بكثير من 52100.

• التطبيقات: 52100 هو في المقام الأول فولاذ محمل، في حين أن D2 هو فولاذ أداة، وخاصة لتطبيقات العمل البارد.

• صلابة: يمكن لـ D2 تحقيق صلابة قصوى مماثلة أو أقل قليلاً من الكسوة 52100 المعالجة حرارياً، ولكن مقاومتها للتآكل هي سمة أساسية.

• الصلابة: بشكل عام، يعتبر الفولاذ 52100 أكثر صلابة من الفولاذ عالي الكربون مثل D2، على الرغم من أن D2 يوفر توازنًا جيدًا لفئته.

• قابلية التصلب: يمكن تقوية كليهما، ولكن D2 يتم تقوية الهواء به، مما يؤدي إلى تشويه أقل في الأقسام الأكبر.

• مقاومة التآكل: تمت صياغة D2 خصيصًا لمقاومة التآكل الممتازة، وهو ما يميزه عن 52100.

• مقاومة التآكل: يتمتع الفولاذ 52100 بمقاومة تآكل أقل نسبيًا من الفولاذ المحمل الآخر، في حين يساهم محتوى الكروم العالي في D2 في مقاومة التآكل الجيدة، وليس مقاومة التآكل في المقام الأول.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي فوائد الفولاذ 52100؟

• المحامل الدوارة. تُعتبر مادةً كلاسيكيةً ومعياريةً لتطبيقات المحامل عالية الكربون، وخاصةً المحامل الكروية والأسطوانية.

• قوالب. يمكن استخدامها للقوالب التي يصل قطرها إلى 50 مم والتي تتطلب أسطحًا مصقولة بدقة.

• مادة الكسوة في لحام قوس نقل المسحوق (PTA).

• التطبيقات التي تتطلب مقاومة جيدة للتآكل دون الحاجة إلى الكربنة.

2. ما هي قوة الفولاذ 52100؟

تعتمد قوة الفولاذ 52100 بشكل كبير على المعالجة الحرارية المحددة المطبقة.

• قوة الشد:

◦يمكن أن يتراوح من 585-620 ميجا باسكال (85-90 كيلو باسكال).

◦بعد إخماد الزيت من 850 درجة مئوية (1560 درجة فهرنهايت)، تختلف قوة الشد مع درجة حرارة التلطيف.

◦بالنسبة لتطبيقات القالب، يتم إدراج قوة الشد عند 80000 رطل لكل بوصة مربعة (552 ميجا باسكال) في الحالة الملدنة و120000 رطل لكل بوصة مربعة (827 ميجا باسكال) عند إخمادها بالزيت وتلطيفها عند 400 درجة فهرنهايت (204 درجة مئوية).

• قوة الخضوع:

◦يمكن أن يكون 450 ميجا باسكال (65 كيلو باسكال).

◦بعد إخماد الزيت من 850 درجة مئوية (1560 درجة فهرنهايت)، تختلف قوة الخضوع مع درجة حرارة التلطيف.

◦بالنسبة لتطبيقات القالب، يتم إدراج قوة الخضوع عند 35000 رطل لكل بوصة مربعة (241 ميجا باسكال) في الحالة الملدنة و93000 رطل لكل بوصة مربعة (641 ميجا باسكال) عند إخمادها بالزيت وتلطيفها عند 400 درجة فهرنهايت (204 درجة مئوية).

• قوة الضغط:

◦يمكن أن يصل إلى 2760 ميجا باسكال (400 كيلو باسكال) أو 2930 ميجا باسكال (425 كيلو باسكال).

3. ما هو الفرق بين الفولاذ 52100 و 1095؟

ملخص الاختلافات الرئيسية:

• محتوى الكروم:يحتوي الفولاذ 52100 على الكروم، في حين أن الفولاذ 1095 عبارة عن فولاذ عالي الكربون عادي لا يحتوي على قدر كبير من الكروم.

• التطبيقات الأساسية:يعتبر الفولاذ 52100 بشكل أساسي فولاذ محمل، في حين أن الفولاذ 1095 عبارة عن فولاذ عالي الكربون متعدد الأغراض يستخدم غالبًا في الينابيع والشفرات.

• قابلية التصلب:كلاهما قابل للتصلب، ولكن محتوى الكروم في 52100 يؤثر على استجابته للمعالجة الحرارية.

• مقاومة التآكل:يوفر 52100 مقاومة للتآكل أفضل قليلاً من الكربون العادي 1095 بسبب محتواه من الكروم، على الرغم من أن أياً منهما لا يعتبر فولاذًا مقاومًا للتآكل.