AZ100 مقابل AZ150 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

AZ100 و AZ150 هما تسميتان تُستخدمان عادةً في سلسلة توريد المعادن المطلية والفولاذ المدلفن على البارد لتمييز بين خيارين من الفولاذ المطلي بسبيكة الألمنيوم والزنك. يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع غالبًا خيارًا بين الطلاءات الرقيقة والسميكة من سبيكة الألمنيوم والزنك: عادةً ما تتركز المقايضات حول مقاومة التآكل مقابل التكلفة، وقابلية التشكيل مقابل متانة الطلاء. في الممارسة العملية، يكمن الاختلاف الفني الرئيسي بين AZ100 و AZ150 في مواصفات الطلاء - بشكل رئيسي كتلة الطلاء (السماكة) وتوازن السبيكة من الألمنيوم والزنك - بدلاً من وجود علم المعادن الأساسي المختلف بشكل جذري. هذا الاختلاف يؤثر على المتانة في البيئات التآكلية، وأداء الحماية التضحية، وبعض استجابات التصنيع، لذا يتم مقارنة هذه المتغيرات عندما تتطلب المشاريع تكلفة دورة حياة محسّنة، وأداء سطحي، وقابلية تشكيل.

1. المعايير والتسميات

تخضع الفولاذات المطلية بالألمنيوم والزنك والمعادن الأساسية التي تُطبق عليها للعديد من المعايير الدولية والوطنية. تشمل المعايير والمستندات النموذجية التي يجب الاطلاع عليها: - ASTM/ASME: ASTM A792/A792M - مواصفة لصفائح الفولاذ، مطلية بسبيكة الألمنيوم والزنك بنسبة 55% بواسطة عملية الغمر الساخن (والمستندات ذات الصلة من ASTM للفولاذات المدلفنة على البارد أو المدلفنة على الساخن). - EN: EN 10346 - منتجات الفولاذ المسطحة المطلية بالغمر الساخن بشكل مستمر (تحدد عائلات المنتجات وأنواع الطلاء). - JIS: معايير JIS التي تتناول الفولاذات المطلية بالمعادن للاستخدامات البنائية والصناعية (يرجى الرجوع إلى JIS المناسب لسبيكة الألمنيوم والزنك والفولاذات الأساسية). - GB: معايير GB/T الصينية التي تغطي منتجات الفولاذ المطلية بالمعادن وكتلة/خصائص الطلاء بالغمر الساخن.

ملاحظة تصنيف: AZ100 و AZ150 هما محددات نوع الطلاء (مطلي بالألمنيوم والزنك). الفولاذ الأساسي غالبًا ما يكون فولاذ هيكلي/تشكيلي منخفض السبيكة (مدلفن على البارد أو مدلفن على الساخن). هذه المنتجات المطلية ليست فولاذ أدوات أو فولاذ مقاوم للصدأ؛ بل هي عادةً فولاذات أساسية من الكربون/منخفضة السبيكة مع طلاء واقي من الألمنيوم والزنك.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة

طلاءات AZ هي سبائك من الألمنيوم والزنك تُطبق بواسطة عمليات الغمر الساخن المستمرة. ينتج الأداء الواقي عن مزيج من الحماية الحاجزية (طبقة سطحية غنية بالألمنيوم) والفعل الجلفاني (مساهمة الزنك). يتم اختيار كيمياء الفولاذ الأساسي لتلبية المتطلبات الميكانيكية والتشكيلية وتكون متميزة عن كيمياء الطلاء.

جدول: أوصاف التركيب النموذجية للفولاذ الأساسي والطلاء (نوعية/تمثيلية)

عنصر	الأساس (فولاذ كربوني/منخفض السبيكة النموذجي)	طلاء AZ100 (تمثيلي)	طلاء AZ150 (تمثيلي)
C	كربون منخفض لقابلية التشكيل؛ غالبًا ≤ ~0.12–0.20% لدرجات التشكيل	—	—
Mn	مراقب للقوة وقابلية التصلب؛ غالبًا 0.3–1.5% حسب الدرجة	—	—
Si	كميات صغيرة للمساعدة في إزالة الأكسدة؛ تعتمد على الأساس	يمكن استخدام إضافة صغيرة إلى حمام الطلاء للتحكم في الترطيب	إضافة صغيرة إلى حمام الطلاء؛ مشابه لـ AZ100
P, S	محتفظ بها منخفضة للمرونة وجودة السطح	الشوائب الدقيقة تحت السيطرة	الشوائب الدقيقة تحت السيطرة
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	موجودة في الفولاذات الدقيقة حسب الحاجة للقوة أو التحكم في الحبيبات	عادةً ليست مكونات أساسية في طلاء الألمنيوم والزنك	نفس الشيء كما في AZ100؛ الاختلاف الرئيسي هو كتلة الطلاء وإمكانية تعديلات طفيفة في توازن السبيكة
Al (طلاء)	غير متاح	العنصر الرئيسي في السبيكة في الطلاء - يوفر خاصية الحماية الحاجزية	سائد؛ كتلة الطلاء أعلى مقارنة بـ AZ100
Zn (طلاء)	غير متاح	يوفر الحماية الجلفانية؛ قد يختلف التوازن النسبي مع الألمنيوم قليلاً	محتوى الزنك الكلي أعلى لكل وحدة مساحة بسبب زيادة كتلة الطلاء

كيف تؤثر السبيكة على الخصائص: - التحكم في سبيكة الأساس (C، Mn، عناصر السبيكة الدقيقة) يتحكم في الخصائص الميكانيكية الجوهرية، وقابلية التصلب، واستقرار حجم الحبيبات. - يتحكم تركيب وسمك طلاء الألمنيوم والزنك في حماية التآكل: يساهم الألمنيوم في الحماية الحاجزية والالتصاق، بينما يساهم الزنك في الحماية التضحية (الجلفانية). تزيد كتلة الطلاء الأثقل من العمر الافتراضي في الأجواء التآكلية؛ يمكن أن تؤدي التعديلات المتواضعة في توازن الألمنيوم والزنك إلى ضبط سلوك الحماية الحاجزية مقابل الحماية الكاثودية.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

نظرًا لأن AZ100 و AZ150 يحددان بشكل أساسي اختلافات الطلاء، فإن البنية المجهرية للفولاذ الأساسي هي العامل الحاسم لاستجابة المعالجة الحرارية. الملاحظات النموذجية:

• البنية المجهرية للأساس: اعتمادًا على السبيكة والمعالجة، تكون البنى الأساسية النموذجية هي الفريت واللؤلؤة لدرجات المدلفن على البارد/القابلة للتشكيل الشائعة، والهياكل الباينيتية أو المارتنسيتية المعالجة للصلب المقوى والمقسى أو المعالج حراريًا.
• البنية المجهرية للطلاء: يتصلب طلاء الألمنيوم والزنك بالغمر الساخن لإنتاج طبقة خارجية غنية بالألمنيوم ومنطقة بين معدنية من الألمنيوم والزنك عند واجهة الطلاء والأساس؛ تتأثر مورفولوجيا البين المعدنية والسماكة بمعدل التبريد وكتلة الطلاء.

آثار المعالجة الحرارية: - يؤثر التطبيع أو التلدين للأساس قبل الطلاء على التصاق الطلاء وتطوير البين المعدنية؛ عادةً ما يتم تطبيق الطلاء بعد أي تلدين نهائي (أو معالجة في الخط). - يتم إجراء التبريد والتلطيف أو المعالجات الحرارية الميكانيكية لتحقيق قوة عالية على الأساس قبل الطلاء في معظم الطرق التجارية؛ يمكن أن تؤدي المعالجات الحرارية بعد الطلاء التي ترفع درجات الحرارة بشكل كبير إلى تغيير البنية المجهرية للطلاء وتقليل الأداء. - تنتج الطلاءات الأثقل (AZ150) منطقة بين معدنية أكبر وطبقة سبيكة خارجية أكثر سمكًا؛ يمكن أن يؤدي التعرض المفرط للحرارة بعد الطلاء إلى تعزيز الانتشار المتبادل، مما قد يؤثر على الالتصاق والمرونة في الظروف القصوى.

4. الخصائص الميكانيكية

ميكانيكيًا، AZ100 و AZ150 متشابهتان لأن الطلاء يساهم قليلاً في قوة الشد الكلية. ومع ذلك، يمكن أن تؤثر كتلة الطلاء على سلوك السطح المحلي، وبدء التعب، وأداء الانحناء، وحدود التشكيل.

جدول: أوصاف الخصائص الميكانيكية المقارنة

خاصية	AZ100 (سلوك نموذجي)	AZ150 (سلوك نموذجي)
قوة الشد	تحددها الأساس؛ للطلي تأثير ضئيل	نفس الشيء كما في AZ100 (تتحكم فيها الأساس)
قوة العائد	تتحكم فيها الأساس	تتحكم فيها الأساس
التمدد	تتحكم فيها الأساس؛ قابلية تشكيل أفضل قليلاً في الانحناءات الضيقة جدًا بسبب الطلاء الرقيق	انخفاض طفيف في المرونة عند الضغوط المحلية القصوى بسبب الطلاء الأكثر سمكًا والأقل مرونة
صلابة التأثير	تتحكم فيها الأساس؛ سماكة الطلاء لها تأثير ضئيل على الصلابة الكلية	نفس الشيء بالنسبة للكتلة؛ قد تتحسن مقاومة التأثير على الحواف السطحية بشكل طفيف بسبب طبقة التضحية الأكثر سمكًا
الصلابة (السطح)	صلابة سطحية أقل قليلاً من AZ150 بسبب كتلة الطلاء الأقل	صلابة سطحية أعلى قليلاً ومقاومة للتآكل بسبب طبقة المعدن الأكثر سمكًا

التفسير: اختر فولاذ الأساس لتلبية متطلبات القوة والصلابة؛ اختر AZ100 عندما تكون سهولة التشكيل العالية والتكلفة المنخفضة من الأولويات؛ اختر AZ150 عندما تكون الحماية الممتدة من التآكل ومتانة السطح من الأولويات. الاختلافات في الخصائص الميكانيكية هي في الغالب آثار ثانوية لكتلة الطلاء بدلاً من اختلافات معدنية جوهرية.

5. قابلية اللحام

تعتمد قابلية اللحام بشكل أساسي على كيمياء الأساس (الكربون، السبيكة، والسبيكة الدقيقة) وعلى تأثير الطلاء على سلوك اللحام (الرذاذ، المسامية، ضرورة إزالة الطلاء).

مؤشرات الكربون المكافئ وقابلية اللحام المهمة التي يجب مراعاتها: - الكربون المكافئ IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - المعامل الدولي Pcm: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

التفسير النوعي: - يمكن أن ينتج الطلاء نفسه بخار الزنك والمسامات إذا تم لحامه دون إعداد؛ تميل الطلاءات الأثقل (AZ150) إلى إنتاج المزيد من بخار الطلاء وتتطلب إزالة الطلاء بشكل أكثر صرامة أو معلمات لحام خاصة في منطقة اللحام مقارنة بـ AZ100. - الفولاذات ذات الكربون المنخفض وقيم CE المنخفضة أكثر قابلية للحام؛ تتطلب السبيكة الدقيقة (Nb، Ti، V) الانتباه للتسخين المسبق/ما بعد التسخين حسب CE. - بالنسبة للحام المقاوم أو اللحام النقطي، يمكن أن تؤثر الطلاءات الأكثر سمكًا على عمر القطب وتشكيل كتلة اللحام؛ قد تحتاج معلمات العملية إلى تعديل عند الانتقال من AZ100 إلى AZ150.

إرشادات عملية: بالنسبة للهياكل الملحومة الحرجة، حدد إعداد اللحام (إزالة الطلاء أو استخدام المعادن المالئة المتوافقة)، تحكم في CE للأساس، واختبر إجراءات اللحام لكتلة الطلاء المحددة.

6. التآكل وحماية السطح

توفر طلاءات AZ أوضاع حماية مختلطة: حاجز غني بالألمنيوم وحماية كاثودية من الزنك. العمر المفيد في بيئة معينة يتناسب مع كتلة الطلاء وظروف التشغيل.

• بالنسبة للأساسات غير المقاومة للصدأ: يتم تحقيق تخفيف التآكل بواسطة الطلاء من سبيكة الألمنيوم والزنك، ويمكن توفير حماية إضافية بواسطة الطلاء، أو الطلاءات التحويلية، أو المواد السدادة. AZ150، مع كتلة طلاء أكبر، عادةً ما يوفر عمر خدمة أطول بكثير في الأجواء التآكلية مقارنةً بـ AZ100 لأن سعة الزنك التضحية وسمك الحاجز أعلى.
• بالنسبة لمؤشرات مقاومة الصدأ: لا ينطبق PREN على طلاءات الألمنيوم والزنك أو الفولاذات الكربونية. PREN ذات صلة فقط للسبيكة المقاومة للصدأ: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ توضيح: لا تستخدم PREN للفولاذات الكربونية المطلية؛ بدلاً من ذلك، استخدم اختبارات التعرض البيئي، واختبارات الرذاذ الملحي، واختبارات التآكل الدورية، وبيانات الميدان لمقارنة أداء AZ100 مقابل AZ150.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• التشكيل: عادةً ما تؤدي الطلاءات الرقيقة (AZ100) إلى أداء أفضل في الانحناءات الضيقة أو السحب العميق بسبب انخفاض خطر تشقق الطلاء أو تقشيره أو تفتته. قد تتطلب AZ150 أشعة انحناء أكبر أو تحسين العملية (تقليل التشحيم، سرعات انحناء مناسبة).
• القطع والقص: كلا الطلاءين متوافقان مع عمليات التقطيع والقص والليزر النموذجية، ولكن الطلاءات الأكثر سمكًا يمكن أن تزيد من التموج وتحتاج إلى ضبط المعلمات. يمكن أن يتسبب قطع الليزر في أكسدة حواف الطلاء إذا لم يتم تحسينه.
• قابلية التشغيل: للطلاء تأثير محدود على قابلية التشغيل الكلية (تتحكم فيها الأساس). يجب أن تأخذ التشطيبات السطحية بعد التشكيل (إزالة التموج، الطلاء) في الاعتبار بقايا الطلاء؛ قد تتطلب AZ150 إعداد سطح أكثر عدوانية لالتصاق الطلاء.
• الانضمام والتثبيت: تعمل المسامير الذاتية الثقب والموصلات الميكانيكية بشكل مشابه، ولكن حماية التآكل عند واجهات الموصلات تستفيد من كتلة الطلاء الأكثر سمكًا.

8. التطبيقات النموذجية

AZ100 - الاستخدامات النموذجية	AZ150 - الاستخدامات النموذجية
ألواح داخلية للبناء، طبقات تحت السقف غير الحرجة، أنظمة التهوية، الزخارف حيث تكون الحماية من التآكل المعتدلة وقابلية التشكيل العالية مطلوبة	أسطح مكشوفة وكسوات في بيئات معتدلة إلى عدوانية، حاويات صناعية، معدات زراعية حيث تكون مدة حماية التآكل الممتدة مطلوبة
الألواح الداخلية والمكونات في السيارات حيث يتم تطبيق الطلاء لاحقًا وتكون قابلية التشكيل العالية مطلوبة	حاويات للمصانع الكيميائية أو الساحلية، كسوات طويلة الأمد، مزاريب وأنابيب في أجواء عدوانية
تطبيقات هيكلية خفيفة حيث تكون التكلفة وأداء الانحناء من الأولويات	تطبيقات حيث تكون مدة حماية التضحية ومقاومة التآكل أكثر أهمية من التشكيل الضيق

مبررات الاختيار: اختر كتلة الطلاء التي تتناسب مع التعرض البيئي وتكلفة دورة الحياة. إذا كانت الطلاءات أو الدهانات اللاحقة ستُطبق، فقد يكون AZ100 كافيًا؛ بالنسبة للأسطح المكشوفة وغير المطلية، غالبًا ما توفر AZ150 عمرًا افتراضيًا أفضل.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة: عادةً ما تحمل AZ150 تكلفة مادية أعلى من AZ100 بسبب زيادة استخدام المعدن في حمام الطلاء والمعالجة الإضافية. يجب تقييم فرق التكلفة على أساس دورة الحياة: غالبًا ما تؤدي التكلفة الأولية الأعلى إلى فترات صيانة أطول.
• التوافر: يتم تخزين كلا فئتي الطلاء بشكل شائع في السوق للفولاذات الأساسية الشائعة. يختلف التوافر حسب شكل المنتج (لفائف، صفائح، مطلية مسبقًا) حسب المنطقة والمورد؛ قد تحدث أوقات تسليم أطول للفولاذات الأساسية الخاصة المرتبطة بكتل الطلاء المحددة.

10. الملخص والتوصية

جدول يلخص المقايضات الرئيسية

المقياس	AZ100	AZ150
قابلية اللحام	أفضل من حيث انخفاض بخار الزنك للحام؛ لا يزال يتطلب إعداد اللحام	يتطلب مزيدًا من الانتباه لإعداد اللحام والمعلمات بسبب كتلة الطلاء الأكبر
القوة - الصلابة (الأساس)	تتحكم فيها الأساس؛ عمومًا تعادل AZ150	تعادل؛ الاختلافات تتعلق بالسطح بدلاً من الكتلة
التكلفة	تكلفة مادية أولية أقل	تكلفة أولية أعلى، عمر خدمة أطول في العديد من الظروف

الاستنتاجات: - اختر AZ100 إذا كنت بحاجة إلى قابلية تشكيل فائقة، وتكلفة مادية أولية أقل، وسيتم استخدام الفولاذ المطلي في بيئات أقل عدوانية أو سيتم طلاؤه/تغطيته بعد التصنيع. - اختر AZ150 إذا كانت التطبيق يتطلب حماية ممتدة من التآكل للأسطح المكشوفة، وتحسين مقاومة التآكل أو الحماية التضحية، وتقبل تكلفة مادية أعلى قليلاً وإمكانية وجود ضوابط تصنيع إضافية (لحام، انحناء ضيق).

ملاحظة عملية نهائية: حدد كتلة الطلاء، ودرجة الأساس، وفئة التعرض المطلوبة بشكل صريح في مستندات الشراء؛ اطلب أوراق بيانات الشركات المصنعة ونتائج اختبارات الحياة التآكلية المستقلة أو الاختبارات المعجلة للمنتج المحدد من AZ100 و AZ150 الذي تنوي استخدامه، لأن توازن السبيكة لدى المورد وضوابط العملية تؤثر على الأداء في العالم الحقيقي بقدر ما تؤثر التسمية AZ الاسمية.