خصائص وتطبيقات الفولاذ الكربوني AISI 1025

فولاذ AISI 1025 الكربوني هو فولاذ كربوني عادي يُستخدم بكثرة في مختلف القطاعات الصناعية. يُصنف كفولاذ منخفض الكربون، مع أنه يُشار إليه أحيانًا ضمن قوائم الفولاذ متوسط الكربون، وذلك حسب السياق. تجعله خصائصه مادة متعددة الاستخدامات في تطبيقات متعددة.

1. التركيب الكيميائي للفولاذ الكربوني 1025 (معايير ASTM)

يخضع التركيب الكيميائي للفولاذ 1025 لمعايير الصناعة المعمول بها، مما يضمن الاتساق. تشمل المواصفات الرئيسية ما يلي:

• المعايير:ASTM A29/A29M، ASTM A108، ASTM A576-90b (2000)
• الكربون (C): 0.22% – 0.28%
• المنغنيز (Mn): 0.30% – 0.60%
• الفوسفور (P): 0.040% الحد الأقصى
• الكبريت (S): 0.050% الحد الأقصى
• تسمية UNS: جي10250

تحدد نطاقات التركيب هذه الخصائص الأساسية للدرجة.

2. 1025 الكربون الخصائص الميكانيكية للصلب

تتأثر الخصائص الميكانيكية للفولاذ 1025، مثل قوة الشد وقوة الخضوع، بحالته (على سبيل المثال، الدرفلة الساخنة، التشطيب البارد) وأي معالجة حرارية لاحقة.

• المدرفلة على الساخن: تُظهر القيم النموذجية للقضبان المدرفلة على الساخن (مثلاً، بقطر 16 مم) مستويات قوة متوسطة مناسبة للعديد من التطبيقات العامة. قد تختلف قيم القوة المحددة. [يُقدم المصدر الأصلي 11 قيمًا مثل 125-175 كيلو باسكال TS / 80 كيلو باسكال YS، بينما تُشير مصادر أخرى إلى قيم أقل نموذجية للفولاذ منخفض الكربون. يُفضل مراجعة شهادات مصانع محددة لمعرفة الحد الأدنى المضمون].
• الخصائص العامة: بالمقارنة مع الفولاذ عالي الكربون أو الفولاذ السبائكي، يوفر الفولاذ 1025 قوة شد أقل ولكنه يتمتع عمومًا بقدرة جيدة على السحب والصلابة.

يتميز فولاذ 1025 بسهولة التشغيل، وهي ميزة أساسية، خاصةً عند توريده في حالة التشطيب البارد (CF). يساهم انخفاض نسبة الكربون فيه في تسهيل التشغيل مقارنةً بالفولاذ الأكثر صلابة.

3. 1025 الكربون تطبيقات الصلب

• العمود: إن قابليتها الجيدة للتصنيع تجعلها خيارًا شائعًا للأعمدة الصناعية.
• المكونات الهيكلية: تُستخدم هذه المواد في التطبيقات الهيكلية ويتم توفيرها غالبًا كمنتجات مدرفلة على الساخن تتوافق مع معايير مثل EN 10025 أو كصفائح/شرائط وفقًا لمعيار ASTM A1011/A1011M، حيث يمكن أن تكون قابلية التشكيل مهمة.

4. دليل المعالجة الحرارية للفولاذ 1025

فولاذ 1025 هو فولاذ منخفض الكربون ومتعدد الاستخدامات. يمكن تغيير خصائصه الميكانيكية بشكل كبير من خلال عمليات معالجة حرارية متنوعة. يُعد فهم هذه المعالجات أمرًا أساسيًا لتحسين استخدام فولاذ 1025 في تطبيقات صناعية محددة. يوضح هذا الدليل المعالجات الحرارية الشائعة لفولاذ 1025 وتأثيراتها.

4.1 التلدين

غاية: تُستخدم عملية التلدين بشكل أساسي لتليين الفولاذ 1025، مما يجعله أكثر ليونة وأسهل تشكيلًا. كما أنها تُخفف الضغوط الداخلية وتُحسّن بنية الحبيبات.

عملية:

1. قم بتسخين الفولاذ بشكل موحد إلى درجة حرارة ضمن نطاق التلدين، وعادة ما تكون 880-930 درجة مئوية للدرجات منخفضة الكربون مثل 1025.
2. يجب الاحتفاظ بهذه الدرجة من الحرارة لفترة كافية لإتمام عملية الأوستينيت (تحويل بنية الفولاذ إلى أوستينيت).
3. قم بتبريد الفولاذ ببطء، عادةً داخل الفرن.

نتيجة: يُعزز التبريد البطيء تكوين بنية مجهرية ناعمة، تتكون أساسًا من الفريت والبيرليت. هذا يُعزز اللدونة وقابلية التشكيل، ويُهيئ الفولاذ لخطوات التصنيع اللاحقة.

4.2 التطبيع

غاية: يُحسّن التطبيع حجم الحبيبات ويحسّن تجانس البنية المجهرية. ويؤدي إلى قوة وصلابة أعلى بقليل من الفولاذ 1025 المُلدّن، مع الحفاظ على ليونة جيدة.

عملية:

1. قم بتسخين الفولاذ إلى نطاق درجة حرارة الأوستنيت (مشابهة للتلدين، حوالي 880-930 درجة مئوية).
2. احتفظ بها عند درجة الحرارة المناسبة للتسخين.
3. قم بتبريد الفولاذ في الهواء الساكن خارج الفرن.

نتيجة: يُنتج معدل التبريد الأسرع (مقارنةً بالتلدين) بنية حبيبية أدق وأكثر تناسقًا. غالبًا ما تُطبّق عملية التطبيع على الفولاذ المدرفل أو المُطروق لتحضيره للتشغيل الآلي أو لمزيد من المعالجة الحرارية.

4.3 التصلب (التبريد)

غاية: لزيادة صلابة ومتانة الفولاذ. تجدر الإشارة إلى أن فولاذ 1025 يتمتع بصلابة محدودة مقارنةً بالفولاذ متوسط أو عالي الكربون، نظرًا لانخفاض نسبة الكربون فيه.

عملية:

1. قم بتسخين الفولاذ إلى درجة حرارة الأوستنيت الخاصة به (حوالي 770-800 درجة مئوية للفولاذ منخفض الكربون).
2. تبريد الفولاذ بسرعة في وسط مناسب، مثل الماء، أو المحلول الملحي، أو الزيت.

نتيجة: يُحوّل التبريد السريع طور الأوستينيت إلى مارتنسيت، وهو بنية مجهرية صلبة. مع ذلك، يتميز المارتنسيت المُكوّن في فولاذ 1025 بصلابة منخفضة نسبيًا. يُسبب الإخماد إجهادات داخلية كبيرة وينطوي على خطر التشوه. قد يكون تحقيق بنية مارتنسيتية كاملة أمرًا صعبًا نظرًا لانخفاض قابلية التصلب؛ فقد تتشكل بنى مجهرية أخرى مثل الفريت أو البيرلايت حتى مع الإخماد القوي.

4.4 التقسية

غاية: يتم إجراء التلطيف بعد التصلب (التبريد) لتقليل الهشاشة الكامنة في المارتنسيت وزيادة صلابته.

عملية:

1. قم بإعادة تسخين الفولاذ المطفأ مسبقًا إلى درجة حرارة محددة أقل من النقطة الحرجة السفلية (Ac1، أي ما يعادل 727 درجة مئوية تقريبًا).
2. احفظه في درجة حرارة التبريد لمدة محددة مسبقًا.
3. تبريد الفولاذ، عادة في الهواء.

نتيجة: يُعدِّل التصلب البنية المارتنسيتية، محققًا التوازن المطلوب بين الصلابة والقوة والمتانة. تعتمد الخصائص النهائية مباشرةً على درجة حرارة التصلب المختارة ومدته، فدرجات الحرارة المرتفعة عادةً ما تُنتج صلابة أقل ومتانة أعلى.

4.5 التكرير

غاية: التكرير هو معالجة لتصلب السطح. يُكوّن طبقة خارجية صلبة مقاومة للتآكل (غلاف) على الفولاذ، مع الحفاظ على طبقة داخلية أكثر ليونة وصلابة (لب).

عملية:

1. سخّن مُكوّن الفولاذ 1025 في جوّ غني بالكربون (غاز، سائل، أو صلب) عند درجات حرارة تتراوح عادةً بين 880 و930 درجة مئوية. ينتشر الكربون على سطح الفولاذ.
2. التحكم في وقت العملية ودرجة الحرارة لتحقيق عمق العلبة وتركيز الكربون المطلوب.
3. اتبع عملية التكرير بالتبريد لتصلب العلبة عالية الكربون.
4. قم بتعديل المكونات لتحسين خصائص العلبة والقلب.

نتيجة: مثالي للمكونات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل السطحي جنبًا إلى جنب مع ليونة القلب والصلابة.

4.6 النترتة الكربونية

غاية: مثل عملية الكربنة، فإن عملية النترجة الكربونية هي عملية تصلب السطح والتي تقوم بإدخال الكربون والنيتروجين إلى الطبقة السطحية للفولاذ.

عملية:

1. قم بتسخين الفولاذ في جو يحتوي على مصادر الكربون والنيتروجين، وعادةً ما يكون ذلك في درجات حرارة أقل قليلاً من درجة حرارة الكربنة (حوالي 900 درجة مئوية).
2. ينتشر كلا العنصرين في السطح. إضافة النيتروجين تزيد من صلابة الغلاف.
3. إخماد المكوّن. بفضل قابلية التصلب المتزايدة، يُمكن غالبًا استخدام إخماد أقل حدة (مثل الزيت) مقارنةً بالكربنة.
4. خفف حسب الحاجة.

نتيجة: يُنتج غلافًا صلبًا ومقاومًا للتآكل. تتيح قابلية التصلب المُحسّنة تصلبًا فعالًا مع احتمالية تشويه أقل، مما يجعله مناسبًا للمكونات التي تتطلب تحكمًا جيدًا في الأبعاد.

4.7 تخفيف التوتر

غاية: لتقليل الضغوط الداخلية المحبوسة في الفولاذ من عمليات التصنيع السابقة مثل التصنيع الثقيل أو التشكيل البارد أو اللحام.

عملية:

1. قم بتسخين مكون الفولاذ بشكل موحد إلى درجة حرارة أقل من النقطة الحرجة السفلية (Ac1)، وعادة ما تكون حوالي 600 درجة مئوية.
2. احتفظ بها في درجة الحرارة لمدة كافية (على سبيل المثال، ساعة واحدة لكل بوصة من السمك، على الأقل).
3. قم بالتبريد ببطء لتقليل إعادة إدخال الضغوط الحرارية.

نتيجة: يعمل على تحسين الاستقرار الأبعادي أثناء التشغيل أو الاستخدام اللاحق، ويقلل من خطر التشوه أو التشقق الناجم عن الإجهاد المتبقي.

4.8 اختيار العلاج المناسب

تعتمد المعالجة الحرارية المثالية للفولاذ 1025 كليًا على المتطلبات النهائية للمكون:

• للحصول على أقصى قدر من القدرة على التشكيل والنعومة: يختار التلدين.
• للحصول على هيكل متطور يتمتع بالتوازن بين القوة والمرونة: يعتبر التطبيع.
• للحصول على صلابة متزايدة (ضمن الحدود) تليها صلابة محسنة: يستخدم التبريد والتهدئة.
• للحصول على صلابة سطح عالية ومقاومة للتآكل مع قلب قوي: توظيف التكرير أو النترتة الكربونية.
• لتقليل الضغوط الداخلية الناتجة عن التصنيع: يتقدم تخفيف التوتر.

يضمن اختيار العملية الصحيحة أداءً موثوقًا لفولاذ 1025 في الاستخدام المُخصص له. إذا كنت بحاجة إلى مزيد من المساعدة في اختيار المعالجة الحرارية الأنسب لاحتياجاتك الخاصة، يُرجى استشارة فريقنا الفني.