BQ مقابل DQ – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع غالبًا خيارًا بين نوعين شائعين من الفولاذ منخفض الكربون المدلفن على البارد: BQ و DQ. عادةً ما يوازن القرار بين أداء التشكيل (مدى جودة سحب أو ختم اللوحة) مقابل القابلية للتصنيع والتكلفة - على سبيل المثال، اختيار درجة لعمليات الختم ذات الحجم الكبير والتشكيل البسيط مقابل اختيار درجة للتشكيل العميق الشديد حيث تهيمن مظهر السطح، والانفعال، والقابلية للتشكيل.

على مستوى عملي، يتمثل التمييز الرئيسي في الوظيفة: تم تحسين BQ لعمليات الختم/الثقب العامة حيث تكون جودة حافة القطع وثبات الأبعاد مهمة، بينما تم تحسين DQ للتشكيل العميق والتشكيل الشديد حيث تكون اللدونة، وتجانس الانفعال، والقابلية للسحب (تحكم قيمة r) حاسمة. نظرًا لأنها تستخدم في أشكال منتجات متداخلة (لفات، ألواح، شرائط)، يقارن المصممون عادةً بينها عند تحديد الألواح الداخلية للسيارات، أو أغلفة الأجهزة المنزلية، أو أي جزء يتطلب إما ختمًا اقتصاديًا أو تشكيلًا معقدًا.

1. المعايير والتسميات

BQ و DQ هما تسميات تجارية/وظيفية بدلاً من أن تكون مواصفات سبائك دولية واحدة. تتوافق مع فئات من الفولاذ منخفض الكربون المدلفن على البارد التي تغطيها المعايير الوطنية والدولية التي تحكم الحدود الكيميائية، والخصائص الميكانيكية، وجودة السطح.

• المعايير الوطنية والدولية ذات الصلة:
• EN (الأوروبية): EN 10130 (الفولاذ المدلفن على البارد منخفض الكربون للتشكيل) - على سبيل المثال، DC01، DC03، DC04 - فولاذ كربوني بشكل أساسي للتشكيل.
• JIS (اليابان): JIS G3141 / SPCC، SPCD - ألواح وشرائط فولاذية مدلفنة على البارد للتشكيل العام والتشكيل العميق.
• ASTM/ASME (الولايات المتحدة): ASTM A1008 - ألواح وشرائط فولاذية كربونية مدلفنة على البارد؛ ASTM A569/A653 للمنتجات المطلية (طلاءات الزنك).
• GB (الصين): GB/T 2518، GB/T 709 ومعايير GB الأخرى التي تتناول الفولاذ المدلفن على البارد والمجلفن؛ غالبًا ما تتضمن التسميات التجارية الوطنية "BQ" و "DQ".
• التصنيف: كل من BQ و DQ هما فئتان من الفولاذ الكربوني المدلفن على البارد منخفض الكربون (ليس فولاذ مقاوم للصدأ، أو أدوات، أو HSLA بشكل افتراضي). وهما مخصصان لتطبيقات التشكيل بدلاً من مقاومة التآكل عالية السبيكة أو الخدمة في درجات الحرارة العالية.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

تنشأ الاختلافات الوظيفية بين BQ و DQ بشكل أساسي من الميكروسبائك والتحكم في العمليات بدلاً من الاختلافات الكبيرة في إضافات السبيكة الكلية. يركز التحكم في التركيب النموذجي على الحفاظ على الكربون والمخلفات منخفضة والتحكم في العناصر التي تؤثر على تصلب الخبز، وحجم الحبيبات، والأنيسوتروبي السطحي.

عنصر	BQ (الختم / الختم العام)	DQ (التشكيل العميق / التشكيل الشديد)
C (الكربون)	منخفض - يتم التحكم فيه للحفاظ على القوة الكافية وجودة القطع السطحية	منخفض جدًا - يتم الحفاظ عليه أقل من BQ لتحسين اللدونة وتقليل الميل إلى الكسر أثناء السحب
Mn (المنغنيز)	متحكم فيه (القوة + إزالة الأكسدة)	متحكم فيه، أحيانًا أقل من BQ للحد من القوة وتعزيز القابلية للتشكيل
Si (السيليكون)	أثر إلى معتدل (إزالة الأكسدة)	منخفض إلى معتدل
P (الفوسفور)	مقلل (الهشاشة وعيوب السطح)	مقلل بشكل صارم للقابلية للسحب
S (الكبريت)	منخفض؛ متحكم فيه من أجل القابلية للتشغيل/الختم (قد يكون أعلى قليلاً إذا كانت القابلية للقطع المحسنة مطلوبة)	منخفض جدًا؛ التحكم في الكبريتيد لتجنب الشوائب الهشة أثناء السحب
Cr، Ni، Mo (السبائك)	ليس شائعًا في BQ القياسي	عادةً لا يتم إضافته؛ تحقق الفولاذات المدلفنة على البارد الخصائص من خلال المعالجة بدلاً من السبيكة الثقيلة
V، Nb، Ti (الميكروسبائك)	يستخدم أحيانًا للتحكم في حجم الحبيبات أو القوة	يستخدم أحيانًا بكميات متحكم فيها لتثبيت الحبيبات دون الإضرار بالقابلية للتشكيل
B، N	أثر؛ غالبًا ما يتم التحكم في النيتروجين	النيتروجين متحكم فيه (الحدود على العناصر البينية تحسن اللدونة)

كيف تؤثر السبيكة على الأداء: - يؤدي انخفاض الكربون والتحكم الأكثر صرامة في المخلفات (P، S، N) إلى تحسين الانفعال المتجانس وتقليل خطر التشقق أثناء التشكيل العميق. - يمكن أن تؤدي الميكروسبائك والإضافات الصغيرة جدًا (Nb، Ti، V) إلى تثبيت حدود الحبيبات وتحسين القوة دون خسائر كبيرة في اللدونة عند المعالجة الحرارية الميكانيكية بشكل صحيح. - قد تتحمل درجات BQ كميات أعلى قليلاً من C أو S إذا كانت الأولوية هي جودة القص النظيفة وحافة القطع أثناء الختم؛ بينما تعطي DQ الأولوية للتحكم في العناصر البينية والأنيسوتروبي السطحي.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

يتم إنتاج كل من BQ و DQ كمنتجات مدلفنة على البارد، وغالبًا ما يتم تخفيفها في دفعات أو بشكل مستمر. تكون بنيتها المجهرية عند التسليم عادةً مصفوفة من الفريت الناعم مع كميات منخفضة من البيرلايت ورواسب متحكم فيها؛ يكمن الاختلاف في حجم الحبيبات، والملمس، والتحكم في الشوائب.

• البنية المجهرية لـ BQ:
• مصفوفة فريتية ناعمة، مصممة لخصائص قص متجانسة وحواف قطع نظيفة بعد الختم.
• تهدف دورات التخفيف إلى تحقيق خصائص ميكانيكية مستقرة وحالة سطح مقبولة للدهان أو الطلاء.
• البنية المجهرية لـ DQ:
• فريت أكثر نعومة وتجانسًا مع نسيج بلوري محسن (تحكم في الأنيسوتروبي السطحي) لرفع متوسط قيمة r والقابلية للسحب.
• تخفيف مستمر مع تبريد متحكم فيه لتحقيق قوة عائد منخفضة وانفعال متجانس عالي؛ أحيانًا يتم تمرير السطح أو لفه بخفة لضبط السطح والتوتر.

طرق المعالجة الحرارية والمعالجة: - التطبيع/التخفيف: يتم تخفيف كلا الدرجتين لتليين المادة بعد الدرفلة على البارد. غالبًا ما تتلقى DQ تحكمًا أكثر صرامة في درجة حرارة التخفيف والجو لتقليل امتصاص العناصر البينية وإنتاج نسيج أكثر ملاءمة. - التبريد والتخمير: غير قابل للتطبيق على هذه الفولاذات المدلفنة على البارد منخفضة الكربون؛ فهي لا تخضع للمعالجة الحرارية لإنشاء المارتنسيت. - المعالجة الحرارية الميكانيكية: تستفيد DQ أكثر من الدرفلة المتحكم فيها وتسلسلات التخفيف التي تصقل الحبيبات وتضبط النسيج لتحقيق قيمة r أعلى وأداء سحب عميق.

4. الخصائص الميكانيكية

التمييزات الوظيفية النموذجية في السلوك الميكانيكي هي نوعية - يتبادل BQ بعض اللدونة من أجل جودة حافة أعلى وثبات أبعاد، بينما تؤكد DQ على اللدونة والقابلية للتشكيل.

الخاصية	BQ	DQ
قوة الشد	متوسطة - مناسبة للأجزاء المطبقة بشكل عام	متوسطة إلى أقل قليلاً - محسنة للانفعال
قوة العائد	متوسطة - توفر تحكمًا جيدًا في الأبعاد أثناء الختم	أقل - تقلل من الارتداد وتسهيل السحب
الانفعال (%)	جيد، لكنه أقل من DQ في التشكيل الشديد	أعلى - تحسين الانفعال المتجانس والانفعال الكلي
صلابة التأثير	كافية للخدمة؛ يتم التحكم في وجود الشوائب	عادةً ما تكون مقارنة أو متفوقة لأغراض القابلية للتشكيل
الصلابة	صلابة سطحية متوسطة لتحسين حافة الختم	أقل قليلاً لتعزيز اللدونة وتقليل الميل إلى الكسر

لماذا الاختلاف: - تأتي قوة العائد المنخفضة والانفعال الأعلى في DQ من تقليل المحتوى البيني (C، N)، والتحكم الأكثر دقة في الحبيبات والنسيج المحسن؛ مما يسمح للمعدن بالخضوع لانفعالات بلاستيكية أكبر قبل الترقق أو التشقق. - يحقق BQ أداءً أفضل في العمليات التي تقطع أو تقص المادة من خلال تحمل قوة أعلى قليلاً وخصائص شوائب مختلفة.

5. قابلية اللحام

تعتبر قابلية اللحام للفولاذات المدلفنة على البارد منخفضة الكربون جيدة بشكل عام، لكن الاختلافات تهم حيث يتبع اللحام التشكيل أو الطلاء.

يمكن استخدام مؤشرات قابلية اللحام مثل معادل الكربون IIW لتقييم القابلية للتشقق الهيدروجيني والحاجة إلى التسخين المسبق:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

معامل ذي صلة للفولاذات مع الميكروسبائك هو 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 (نوعي): - كل من BQ و DQ منخفضتان في محتوى السبيكة وعادةً ما تكون لهما درجات منخفضة من $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$، مما يشير إلى قابلية لحام جيدة بشكل عام مع عمليات الانصهار التقليدية. - تجعل الكميات الأقل من الكربون والتحكم الأكثر صرامة في العناصر البينية في DQ أكثر تسامحًا قليلاً من حيث التشقق البارد بعد اللحام، خاصةً عندما يحدث تشكيل لاحق. - بالنسبة للتطبيقات الحرجة أو المواد ذات السماكة الكبيرة، يجب اختيار التسخين المسبق، والتحكم في إدخال الحرارة، وممارسات الحرارة بعد اللحام بناءً على التأثير المشترك للتكوين وهندسة الجزء بدلاً من الاعتماد فقط على اسم الدرجة.

6. التآكل وحماية السطح

لا تعتبر BQ و DQ فولاذات مقاومة للصدأ؛ تعتمد مقاومة التآكل على معالجة السطح والطلاءات بدلاً من التركيب.

• حمايات شائعة: الجلفنة (الغمر الساخن أو الكهربائي)، الطلاء الكهربائي، الطلاءات العضوية (الدهان، المسحوق)، الطلاءات التحويلية، والتخميل قبل الطلاء.
• عندما لا تكون الفولاذات المقاومة للصدأ ضمن النطاق، فإن PREN غير قابل للتطبيق. للرجوع، فإن مؤشر PREN للفولاذات المقاومة للصدأ هو:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• التوصية: حدد نظام الطلاء والمعالجة المسبقة لبيئة الخدمة (على سبيل المثال، الجلفنة بالغمر الساخن للتعرض الخارجي؛ الفوسفات والطلاء الإيبوكسي للأجزاء المطلية داخليًا). قد تتطلب أجزاء DQ المخصصة للأسطح الداخلية المرئية إنهاء سطح أعلى وتحكمًا أكثر دقة في التصاق الطلاء.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، والقابلية للتشكيل

التشكيل: - DQ متفوقة في التشكيل العميق، والتشكيل المعقد، والعمليات التي تتطلب انفعال متجانس عالي. تظهر مقاومة أفضل للتخفيف المحلي والتجاعيد عندما يتم التحكم في النسيج وقيمة r. - BQ مناسب تمامًا للختم، والثقب، والتشكيل المعتدل والأجزاء التي تكون فيها حافة القص النظيفة وتكرارية الأبعاد من الأولويات.

قابلية التشغيل: - كلاهما متشابه في التشغيل الثانوي؛ تزداد قابلية التشغيل عمومًا مع زيادة الكبريت (الذي قد يتحمله BQ قليلاً أكثر)، لكن ذلك قد يؤثر سلبًا على القابلية للسحب. - بالنسبة للتشذيب عالي الدقة والعمليات الثانوية، يمكن أن تقلل جودة حافة BQ بعد الختم من تكاليف التشطيب الثانوية.

إنهاء السطح: - عادةً ما تتلقى DQ تحكمًا أكثر دقة في السطح أثناء التخفيف والتقليل البارد لضمان قابلية الطلاء المتسقة وتقليل خطر عيوب السطح بعد التشكيل العميق.

8. التطبيقات النموذجية

BQ (الختم/الختم العام)	DQ (التشكيل العميق/التشكيل الشديد)
تقليم خارجي للسيارات، دعامات، مشابك (حيث تكون جودة الختم والتحكم في الأبعاد مهمة)	الألواح الداخلية للسيارات، مكونات خزان الوقود، أغلفة مصنوعة بالتشكيل المعقد
مكونات الأثاث المعدني، أغلفة مطبوعة بسيطة	أغلفة الأجهزة (أسطوانات الغسالات، بطانات الثلاجات) التي تتطلب تشكيلًا عميقًا
أجزاء حيث تسود الختم والتشكيل الاقتصادي	أكواب، مقالي، وأجزاء تتطلب انفعالًا عاليًا وتجاعيد قليلة

مبررات الاختيار: - اختر BQ حيث تكون التكلفة، وجودة الحافة، وإنتاجية الختم حاسمة. - اختر DQ حيث تحكم السحوبات الكبيرة، والمظهر السطحي بعد التشكيل، ومقاومة الكسر عبر السمك أداء الجزء.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة النسبية: عادةً ما تكون DQ أعلى سعرًا من BQ العام بسبب التحكم الأكثر دقة في التركيب، والمعالجة الإضافية (التخفيف المتحكم فيه، التحكم في النسيج) وضمان الجودة الأعلى على الخصائص السطحية والميكانيكية.
• التوافر حسب شكل المنتج: كلاهما متاح عادةً في لفات، وألواح، وشرائط. قد تكون DQ أكثر توفرًا في صناعات السيارات والأجهزة وبالتالي متاحة في ظروف معينة من التخمير/التخفيف؛ بينما يتوفر BQ على نطاق واسع كدرجة تجارية عامة مدلفنة على البارد.
• نصيحة الشراء: حدد حالة المادة (مخففة، ممررة، مطلية) ومقاييس الأداء الحرجة (قيمة r، قوة العائد، الانفعال، إنهاء السطح) بدلاً من الاعتماد فقط على اسم الدرجة لضمان وضوح العرض والسعر.

10. الملخص والتوصية

الجانب	BQ	DQ
قابلية اللحام	جيدة (منخفضة الكربون النموذجية)	أفضل قليلاً من حيث القابلية للتشكيل بعد اللحام بسبب انخفاض العناصر البينية
القوة–الصلابة	قوة متوسطة، سلوك حواف جيد	قوة عائد أقل قليلاً، لدونة أعلى وانفعال متجانس
التكلفة	أقل (درجة تجارية عامة)	أعلى (تحكم دقيق في العمليات والسطح)

الاستنتاج والتوصيات: - اختر BQ إذا كانت أولويتك هي الختم الاقتصادي والتشكيل العام حيث تكون جودة الحافة، وثبات الأبعاد، والإنتاجية هي المحركات الرئيسية. BQ مناسب للأجزاء التي لا تتطلب تشكيلًا شديدًا وحيث تكون أداء القطع ومتطلبات إنهاء السطح المخفضة مقبولة. - اختر DQ إذا كانت أولويتك هي التشكيل العميق، والتشكيل المعقد، والانفعال المتجانس العالي، وحالة السطح بعد التشكيل. DQ هو الخيار الصحيح للمكونات التي ستخضع لانفعالات بلاستيكية كبيرة دون تجاعيد أو تشققات وحيث تفوق القابلية للتشكيل التكلفة المادية الإضافية.

نصيحة الشراء النهائية: حدد الخصائص الميكانيكية المطلوبة، وإنهاء السطح، وطريق المعالجة (تخفيف مستمر مقابل تخفيف دفعي، متطلبات الطلاء) بدلاً من الاعتماد فقط على الملصق "BQ" أو "DQ". حيث تكون القابلية للتشكيل أو المظهر السطحي حاسمة، تطلب تقارير اختبار المواد التي تظهر بيانات قيمة r/الأنيسوتروبي ومعلمات التخفيف لضمان أداء قابل للتكرار على خط الإنتاج.