1.2344 مقابل 1.2343 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع غالبًا خيارًا بين أنواع الصلب المستخدمة في الأعمال الساخنة المرتبطة ارتباطًا وثيقًا عند تصميم القوالب والأدوات التي يجب أن تتحمل دورات حرارية، وتآكل ميكانيكي، وضغوط تماس عالية. النوعان الشائعان المقارنتهما هما 1.2344 و1.2343. عادةً ما يتمحور معضلة الاختيار حول القابلية للتصلب والقوة الساخنة مقابل صلابة الشقوق والتكلفة - أي متى يجب إعطاء الأولوية لمقاومة التعب الحراري والتشوه (غالبًا ما يتطلب محتوى سبيكة أعلى وقابلية للتصلب) ومتى يجب إعطاء الأولوية لمقاومة الصدمات وسهولة التصنيع.

الفرق العملي الرئيسي هو أن 1.2344 يتوافق عمومًا مع نوع الصلب المستخدم في الأعمال الساخنة H13 (كربون وموليبدينوم وفاناديوم أعلى قليلاً) ويُحدد عندما تكون القابلية للتصلب والقوة الساخنة المرتفعة مطلوبة، بينما 1.2343 يتوافق مع تركيبة من نوع H11 (محتوى سبيكة أقل قليلاً) ويُختار عندما تكون الصلابة الأعلى قليلاً وسهولة التشغيل والتكلفة المنخفضة هي الأولويات. نظرًا لتداخل عائلتهما المعدنية الأساسية وتطبيقاتهما، يقارن المصممون بينهما لأعمال صب القوالب، والتزوير، والبثق، والضغط الساخن.

1. المعايير والتسميات

• EN/DIN: 1.2344 (X40CrMoV5-1، يعادل عادةً H13)؛ 1.2343 (X37CrMoV5-1، يعادل عادةً H11).
• ASTM/ASME: غالبًا ما يُشار إليها من خلال معادلات الصلب AISI/UNS (عائلة H11/H13)؛ الأرقام المباشرة من ASTM لا تحل محل معرفات EN.
• JIS/GB: توجد معادلات محلية في كتالوجات JIS/GB لكن التسمية تختلف؛ تحقق من جداول المراجع المتقاطعة للحصول على تطابقات دقيقة.
• التصنيف: كلاهما من الصلب المستخدم في الأعمال الساخنة (عائلة الصلب)، وليس الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ عالي القوة المنخفضة.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة

جدول - نطاقات التركيب النموذجية (نسبة الوزن %، وفقًا لمواصفات EN ونمط الصناعة الشائع). القيم المعروضة هي نطاقات نموذجية؛ استشر شهادات المواد للحصول على كيمياء الدفعة الدقيقة.

عنصر	1.2344 (نوع H13) النموذجي	1.2343 (نوع H11) النموذجي
C	0.32 – 0.45	0.32 – 0.40
Mn	0.30 – 0.80	0.30 – 0.60
Si	0.80 – 1.20	0.80 – 1.20
P	≤ 0.03	≤ 0.03
S	≤ 0.03	≤ 0.03
Cr	4.8 – 5.5	4.8 – 5.5
Ni	≤ 0.30	≤ 0.30
Mo	1.10 – 1.75	0.80 – 1.20
V	0.80 – 1.20	0.30 – 0.60
Nb/Ti/B/N	≤ trace (عادةً لا شيء)	≤ trace (عادةً لا شيء)
N	عادةً منخفض جدًا	عادةً منخفض جدًا

كيف تؤثر السبيكة على السلوك: - الكربون يحدد القابلية للتصلب الأساسية وإمكانات الصلابة؛ الكربون الأعلى يدعم صلابة أعلى أثناء التخمير ولكن يمكن أن يقلل من الصلابة عند دمجه مع قابلية تصلب عالية. - الكروم يساهم في القابلية للتصلب، القوة الساخنة ومقاومة الأكسدة عند درجات حرارة مرتفعة. - الموليبدينوم يزيد من القوة عند درجات الحرارة العالية، القابلية للتصلب، ومقاومة التليين أثناء الخدمة. - الفاناديوم يشكل كربيدات صلبة جدًا تعزز مقاومة التآكل وتأثيرات التصلب الثانوية؛ زيادة V (كما في 1.2344) تحسن مقاومة التآكل الساخن. - السيليكون والمنغنيز هما مزيلات للأكسدة ويؤثران على الصلابة والقوة.

الاستراتيجية العامة: تعطي كميات الموليبدينوم والفاناديوم الأعلى قليلاً في 1.2344 قوة ساخنة ومقاومة تآكل محسنة (أفضل لدورات حرارية عدوانية)، بينما تفضل السبيكة الأقل قليلاً في 1.2343 الصلابة وسهولة التشغيل.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البنية المجهرية النموذجية (كلا النوعين): مصفوفة مارتنسيت مقسية مع انتشار كربيدات السبيكة (أساسًا كربيدات غنية بالكروم من نوع M7C3/M23C6 وكربيدات غنية بالفاناديوم من نوع MC).

• 1.2344: بسبب محتواه الأعلى من الموليبدينوم والفاناديوم، ستتضمن البنية المجهرية نسبة أعلى من كربيدات الفاناديوم الدقيقة وتأثيرات تصلب ثانوية أقوى أثناء التخمير. هذا يعزز الاحتفاظ بالصلابة عند درجات حرارة مرتفعة ويحسن مقاومة التليين أثناء الخدمة.
• 1.2343: يظهر مارتنسيت مقسى مشابه ولكن مع عدد أقل من كربيدات الفاناديوم؛ توزيع الكربيدات يميل إلى أن يكون أكثر خشونة، مما يمكن أن يحسن صلابة الشقوق.

استجابة المعالجة الحرارية: - المسار النموذجي: تطبيع/تخمير لتقليل حجم حبيبات الأوستنيت السابقة → أوستنيتيز (عادةً بالقرب من 1000–1050 درجة مئوية لعائلة H11/H13؛ تعتمد درجة الحرارة الدقيقة على حجم المقطع الكيميائي) → تبريد (هواء/زيت حسب المقطع ومعدل التبريد المطلوب) → تخمير متعدد المراحل لتثبيت التصلب الثانوي. - 1.2344 يستجيب بقوة للتصلب الثانوي أثناء التخمير بسبب الموليبدينوم والفاناديوم؛ ينتج عن التخمير الدقيق صلابة ساخنة دائمة. ومع ذلك، بسبب القابلية الأعلى للتصلب، فإنه أكثر عرضة للبنى المجهرية الصلبة في المقاطع السميكة ما لم يتم استخدام التسخين المسبق المناسب والتبريد المنضبط. - 1.2343 سيكون عمومًا أسهل لتجنب تشققات التبريد ولتحقيق توازن جيد في التصلب الكامل في أحجام المقاطع المعتدلة.

4. الخصائص الميكانيكية

جدول - وصف مقارن (نموذجي، يعتمد على المعالجة الحرارية).

الخاصية	1.2344 (نوع H13)	1.2343 (نوع H11)
قوة الشد	عالية (تعتمد على التخمير/الصلابة)	متوسطة–عالية
قوة العائد	عالية	متوسطة–عالية
التمدد	متوسطة (أقل عند الصلابة العالية)	أعلى قليلاً (أكثر مرونة)
صلابة التأثير	جيدة، ولكن أقل من 1.2343 عند الصلابة المعادلة	صلابة أفضل عند الصلابة المعادلة
الصلابة (نموذجية عند التبريد والتخمير)	44–52 HRC (تعتمد على الخدمة)	42–50 HRC (تعتمد على الخدمة)

التفسير: بعد دورات تبريد وتخمير مماثلة، تصل 1.2344 عادةً إلى قابلية تصلب أو صلابة عالية الحرارة مقارنةً بـ 1.2343 بسبب زيادة الموليبدينوم والفاناديوم؛ ومع ذلك، يمكن أن تكون 1.2343 أكثر صلابة قليلاً وأكثر تسامحًا مع الصدمات الحرارية/الميكانيكية، خاصةً في التطبيقات ذات الشقوق الحادة أو التأثير الثقيل.

5. قابلية اللحام

يجب التعامل مع قابلية اللحام بحذر لكلا النوعين لأن محتوى السبيكة ومستوى الكربون يعززان مناطق التأثير الحراري الصلبة والهشة (HAZ) إذا لم يتم التحكم في إجراءات اللحام.

مؤشرات مفيدة: - المعادل الكربوني (IIW):
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (تقدير تسخين اللحام):
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

التفسير (نوعي): - كلا من 1.2344 و1.2343 لهما قيم متوسطة إلى عالية من $CE_{IIW}$ و$P_{cm}$ مقارنةً بالفولاذ العادي؛ غالبًا ما تشير القيم المحسوبة إلى الحاجة إلى التسخين المسبق، والتحكم في درجات حرارة التداخل، والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لتجنب التشقق. - عادةً ما ينتج 1.2344 عن CE/Pcm أعلى قليلاً بسبب محتوى الموليبدينوم والفاناديوم الأعلى، مما يقلل من قابلية اللحام قليلاً مقارنةً بـ 1.2343. - التوصيات: استخدم إجراءات منخفضة الهيدروجين، سخن وحافظ على درجات حرارة التداخل لتقليل صلابة HAZ، وقم بإجراء PWHT أو تخمير اللحامات لاستعادة الصلابة.

6. التآكل وحماية السطح

• لا يعتبر كل من 1.2344 و1.2343 مقاومًا للصدأ؛ مقاومة التآكل متوسطة بسبب محتوى الكروم (~5%). بالنسبة لمعظم أدوات العمل الساخنة، تعتبر الأكسدة السطحية والتقشر عند درجات حرارة مرتفعة من القضايا المهمة.
• الحماية النموذجية: أجواء محكومة (أثناء المعالجة الحرارية والخدمة حيثما أمكن)، معالجة السطح للأماكن المعرضة للتآكل، الطلاءات (PVD/CVD لمقاومة التآكل)، الطلاء (نيكل، عند الاقتضاء)، الطلاء أو الطلاءات المثبطة للأكسيد للتخزين، والصيانة المنتظمة.
• PREN (عدد مقاومة التآكل) غير مناسب لهذه الأنواع من الصلب غير المقاوم للصدأ. بالنسبة للسبائك المقاومة للصدأ، يكون PREN هو:
  $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ — هذا المؤشر لا ينطبق على صلب 1.2344/1.2343.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• التشغيل: كلا النوعين من الأفضل تشغيلهما في الحالة الملدنة. 1.2344، بمحتوى الفاناديوم الأعلى، يظهر عادةً قابلية تشغيل أقل قليلاً لأن كربيدات الفاناديوم الصلبة تسرع من تآكل الأدوات؛ يُوصى باستخدام أدوات كربيد وإعدادات صلبة.
• الطحن والتشطيب: يمكن طحن كلاهما بفعالية؛ قد يتطلب 1.2344 تلميعًا أكثر تكرارًا بسبب الكربيدات الصلبة.
• التشكيل/الانحناء: هذه هي صلب الأدوات - التشكيل البارد للمواد الصلبة محدود. حيثما يتطلب التشكيل، قم بإجراء العمليات في الحالة الملدنة وخطط للمعالجة الحرارية بعد التشكيل.
• EDM ومعالجات السطح: يتم استخدام EDM عادةً للأشكال المعقدة؛ قد تكون المعالجة الحرارية بعد EDM أو الطحن السطحي ضرورية لإزالة الطبقة المعاد تشكيلها واستعادة الخصائص المطلوبة.

8. التطبيقات النموذجية

جدول - التطبيقات التمثيلية وأسباب الاختيار.

استخدامات 1.2344 (نوع H13)	استخدامات 1.2343 (نوع H11)
قوالب العمل الساخن لصب القوالب (الألمنيوم، الزنك)	قوالب التزوير الساخن حيث تكون الصلابة أساسية
أدوات البثق الساخن	قوالب الضغط الساخن مع التركيز على مقاومة الصدمات
شفرات التزوير والقص الساخن	مكونات حيث تكون التشغيل والتكلفة هي الأولويات
أدوات معرضة لدورات حرارية شديدة والتآكل الساخن	كتل القوالب والأدوات في دورات حرارية أقل شدة

أسباب الاختيار: - اختر 1.2344 عندما تكون القوة الساخنة المرتفعة، ومقاومة التليين عند درجات حرارة الخدمة العالية، ومقاومة التآكل تحت دورات حرارية حرجة. - اختر 1.2343 عندما تكون الصلابة الأعلى قليلاً، وسهولة التشغيل، وتكلفة السبيكة المنخفضة مفيدة للتطبيق.

9. التكلفة والتوافر

• كلا النوعين هما صلب أدوات أوروبي قياسي ومتوافر بسهولة في القضبان، والكتل، والألواح، والقطع المسبوكة من الموردين الرئيسيين.
• التكلفة النسبية: عادةً ما يكون 1.2344 أغلى قليلاً من 1.2343 بسبب محتوى الموليبدينوم والفاناديوم الأعلى وتكاليف الإنتاج المرتبطة. التوافر حسب شكل المنتج عادةً ما يكون جيدًا لكلا النوعين، ولكن الأحجام المخصصة والنقاء العالي (معالجة الفراغ، ESR) ستزيد من وقت التسليم والسعر.
• نصيحة الشراء: اطلب شهادات المصنع للكيمياء والصلابة، وحدد المعالجة الحرارية المطلوبة أو حالة التسليم (ملدن، مطبع، متصلب ومخمّر) لتوافق عروض الموردين مع احتياجات التطبيق.

10. الملخص والتوصية

جدول الملخص - الخصائص النسبية (عالية / متوسطة / منخفضة).

الخاصية	1.2344 (نوع H13)	1.2343 (نوع H11)
قابلية اللحام	متوسطة (تتطلب تسخين مسبق/PWHT)	أفضل قليلاً (لكن لا تزال تتطلب الحذر)
توازن القوة–الصلابة	قوة ساخنة ومقاومة تآكل أعلى؛ صلابة متوسطة	صلابة أفضل عند صلابة مماثلة ومرونة
التكلفة	متوسطة–عالية	متوسطة

اختتم بتوصيات قابلة للتنفيذ: - اختر 1.2344 (نوع H13) إذا: كانت أدواتك تواجه دورات حرارية شديدة، درجات حرارة خدمة مرتفعة، أو تآكل ساخن عدواني وتحتاج إلى قابلية تصلب أعلى واحتفاظ بالصلابة الساخنة. النموذجي: قوالب صب القوالب، أدوات البثق، قوالب التزوير عند درجات حرارة عالية. - اختر 1.2343 (نوع H11) إذا: كانت احتياجاتك الأساسية هي تحسين صلابة التأثير، سهولة التشغيل/المعالجة، وبديل بتكلفة أقل لأدوات العمل الساخن المستخدمة في ظروف حرارية أقل شدة أو حيث تقدم هندسة المكونات حساسية عالية للشقوق.

ملاحظة نهائية: كلا النوعين هما صلب أدوات مثبتة في الأعمال الساخنة. يعتمد الاختيار الأفضل على مجموعة من حجم المقطع، ودرجة حرارة الخدمة المتوقعة، ونوع الحمل (ثابت مقابل دوري، تآكل مقابل تأثير)، وطريقة التصنيع (تزوير مقابل تشغيل مقابل إضافي). حدد نوافذ المعالجة الحرارية المطلوبة، وإجراءات التسخين/اللحام، وأهداف الصلابة/الصلابة المرغوبة في مستندات الشراء لضمان أن المواد والمعالجة تقدم الأداء المطلوب أثناء الخدمة.