DC01 مقابل DC03 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

DC01 و DC03 هما فولاذان منخفضا الكربون مدلفنان على البارد، وغالبًا ما يتم تحديدهما لأعمال الصفائح المعدنية في صناعة السيارات والأجهزة والتصنيع الصناعي الخفيف. غالبًا ما يواجه المهندسون ومديرو المشتريات معضلة اختيار بين هذين الدرجتين عند الموازنة بين القابلية للتشكيل، القوة، جودة السطح، والتكلفة - على سبيل المثال، اتخاذ قرار بشأن ما إذا كان يجب إعطاء الأولوية للتشكيل العميق الأسهل والضغط المعقد (القابلية للتشكيل) مقابل قوة أعلى قليلاً أو تكلفة وحدة أقل.

الفرق الرئيسي بين DC01 و DC03 هو أداؤهما المقصود في التشكيل: يتم تحديد DC03 ومعالجته لتوفير قابلية سحب محسنة وحالة سطحية أفضل لعمليات التشكيل مقارنةً بـ DC01. نظرًا لأن كلاهما ينتمي إلى نفس عائلة الفولاذ المدلفن على البارد، يتم مقارنتهما بشكل متكرر عندما يحتاج المصممون إلى مطابقة سلوك الصفائح (الارتداد، التخفيف المحلي) مع القدرة على الأدوات والعمليات.

1. المعايير والتسميات

• المعايير الرئيسية
• EN: EN 10130 — فولاذ منخفض الكربون مدلفن على البارد للتشكيل
• JIS: JIS G3141 / JIS G3143 (فولاذ مدلفن على البارد مشابه؛ أسماء درجات مختلفة)
• GB: GB/T 2518 / GB/T 700 (عائلة الفولاذ الكربوني في المعايير الصينية)
• ASTM/ASME: لدى ASTM تسميات منفصلة (صفائح فولاذ كربوني مدلفنة على البارد)، لكن أسماء الدرجات المباشرة مثل DC01/DC03 هي تسميات EN
• التصنيف
• كلا من DC01 و DC03 هما فولاذان كربونيان (غير سبائكيين) في عائلة المنتجات المدلفنة على البارد.
• هما ليسا من الفولاذ المقاوم للصدأ أو فولاذ الأدوات أو درجات HSLA؛ الإضافات السبائكية ضئيلة وذات طبيعة متبقية بشكل أساسي.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

عائلة EN DC0x منخفضة جدًا عمدًا في محتوى السبائك لتعظيم القابلية للتشكيل وللتحكم في جودة السطح. التركيز التكويني النموذجي هو على تقليل الكربون، السيليكون، الفوسفور والكبريت (الشوائب) بدلاً من إضافة عناصر سبائكية تعزز القوة.

جدول: التركيز التكويني النموذجي (إرشادي؛ استشر النسخة القياسية الدقيقة أو شهادة المورد للحدود الدقيقة)

عنصر	DC01 (تركيز نموذجي)	DC03 (تركيز نموذجي)
C (الكربون)	منخفض؛ يتم التحكم فيه لتمكين الدرفلة على البارد والقابلية المتوسطة للتشكيل (حد DC01 أعلى من DC03)	أقل من DC01 لتحسين السحب العميق وتقليل حساسية العمل الصلب
Mn (المنغنيز)	إضافة صغيرة للتحكم في القوة والدرفلة (مستوى محكوم)	مماثل لـ DC01 (يستخدم للتحكم في القوة/الصلابة)
Si (السيليكون)	منخفض (مستوى إزالة الأكسدة؛ يميل إلى أن يكون محدودًا للتحكم في السطح والتشكيل)	محفوظ بنفس المستوى المنخفض أو أقل لتحسين قابلية السحب
P (الفوسفور)	محفوظ منخفضًا (شوائب)	محفوظ منخفضًا (مماثل لـ DC01)
S (الكبريت)	محفوظ منخفضًا (شوائب)	محفوظ منخفضًا (مماثل لـ DC01)
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	لم تتم إضافتها عمدًا بكميات كبيرة؛ موجودة بمستويات متبقية/أثرية إن وجدت	لم تتم إضافتها عمدًا (متبقية فقط)
N (النيتروجين)	متحكم فيه لتجنب الهشاشة؛ عادةً منخفض	متحكم فيه؛ منخفض لدعم القابلية للتشكيل

ملاحظات: - تعتمد الحدود القصوى العددية على النسخة المحددة من EN 10130 وعلى التحكم من المورد. يركز الجدول على استراتيجية السبائك: تقليل C وعناصر الشوائب لتعزيز القابلية للتشكيل وتقليل تباين السطح والارتداد. - يتم إنتاج DC03 مع تحكم أكثر دقة في العناصر والمعالجة لتحسين قدرة السحب العميق مقارنةً بـ DC01.

كيف تؤثر السبائك على الخصائص - يزيد الكربون من القوة والصلابة ولكنه يقلل من اللدونة والقابلية للتشكيل؛ لذلك يتم الحفاظ على DC03 أقل قليلاً في الكربون لتحسين التشكيل. - يزيد المنغنيز من القوة ويؤثر على صلابة الخبز؛ يوازن المنغنيز المحكوم بين القوة وقابلية السحب. - السيليكون هو مزيل للأكسدة؛ يمكن أن يزيد السيليكون المفرط من القوة ويقلل من اللدونة. يساعد السيليكون المنخفض في جودة السطح والسحب العميق. - لا تستخدم عناصر السبائك الدقيقة (V، Nb، Ti) عمدًا في هذه الدرجات لأنها تزيد من القوة وتقلل من القابلية للتشكيل.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

• البنية المجهرية النموذجية
• كلا من DC01 و DC03 في الحالة التجارية المدلفنة على البارد والمخمرة تتكون بشكل أساسي من الفريت مع توزيع موحد من بيرلايت متناهي الصغر وبنية فرعية متبقية من العمل البارد. تنتج دورة التخمير المستخدمة بعد الدرفلة على البارد بنية حبيبية فريتية دقيقة مع كثافة انزلاق منخفضة لتعظيم اللدونة.
• طرق المعالجة القياسية
• الدرفلة على البارد تليها التخمير المستمر أو التخمير الدفعي وتسوية تمرير الجلد. يتم تزويد DC03 عادةً في حالة أكثر نعومة، مخمرة بالكامل، محسّنة لعمليات السحب.
• استجابة المعالجة الحرارية
• هذه فولاذات منخفضة الكربون ولا يتم تصلبها بواسطة المعالجات التقليدية للتبريد والتخمير لإنتاج قوة عالية؛ تستجيب بشكل أساسي للتخمير (التنعيم) وللعمل الصلب أثناء التشكيل.
• لا تستخدم دورات حرارية عادية أو أكثر شدة عادةً في الإنتاج لهذه الدرجات من الصفائح المدلفنة على البارد لأن المنتج الصفائحي مصمم ومجهز للسطح للتشكيل.
• العلاجات الحرارية الميكانيكية (شائعة لفولاذ HSLA) ليست ذات صلة لـ DC01/DC03: يتم التحكم في البنية المجهرية بواسطة الدرفلة على البارد والتخمير النهائي لتحقيق قوة عائد منخفضة ولدونة عالية للتشكيل.

4. الخصائص الميكانيكية

جدول: السلوك الميكانيكي المقارن (نطاقات نوعية — القيم الفعلية تعتمد على الصلابة، السماكة، والمورد)

الخاصية	DC01	DC03	تعليق
قوة الشد (نطاق الصفائح النموذجي)	متوسطة	متوسطة إلى أقل قليلاً	غالبًا ما يتم تزويد DC03 بشكل أكثر نعومة لصالح القابلية للسحب
قوة العائد	أعلى من DC03 (بشكل طفيف)	أقل من DC01	تقلل قوة العائد المنخفض من القوة المطلوبة للثقب وتقلل من خطر الارتداد
التمدد (اللدونة)	جيدة	أفضل من DC01	تم تحسين DC03 لتمديد موحد أكبر للسحب العميق
صلابة التأثير	كافية في درجة حرارة الغرفة	مماثلة أو أفضل قليلاً	ليست ميزة رئيسية؛ كلاهما لدن في درجات الحرارة المحيطة
الصلابة	أعلى قليلاً (اعتمادًا على النهاية)	أقل قليلاً	تعكس الصلابة حالة العمل البارد/التخمير؛ DC03 أكثر نعومة في الحالة النموذجية

تفسير - يتم معالجة DC03 عادةً لتحقيق تمدد موحد محسّن وقوة عائد أقل مقارنةً بـ DC01 لدعم عمليات التشكيل الأعمق والأكثر تعقيدًا مع خطر أقل من التشقق أو الترقق. - بينما لا يزال DC01 فولاذًا منخفض الكربون مدلفن على البارد، قد يكون له قوة وصلابة أعلى قليلاً في بعض درجات الحرارة وهو درجة جيدة للاستخدام العام للتشكيل الأقل تطلبًا أو حيث تكون القوة الأعلى قليلاً مقبولة.

5. قابلية اللحام

قابلية اللحام للفولاذات المدلفنة على البارد منخفضة الكربون مثل DC01 و DC03 جيدة عمومًا، ولكنها تعتمد على المعادل الكربوني ومحتوى الشوائب.

مؤشرات قابلية اللحام المفيدة: - المعادل الكربوني IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - صيغة Pcm لتوقع قابلية التشقق البارد: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

تفسير (نوعي) - كلا من DC01 و DC03 لديهما كربون منخفض وقليل من الإضافات السبائكية، مما ينتج عنه قيم منخفضة من $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ - مما يدل على قابلية لحام جيدة باستخدام طرق اللحام القياسية مثل لحام القوس المعدني الغازي أو اللحام النقطي المقاوم. - نظرًا لأن DC03 أقل قليلاً في الكربون وغالبًا ما يكون لديه تحكم أكثر دقة في المتبقيات، فقد يظهر مقاومة أفضل قليلاً للتصلب في منطقة التأثير الحراري وحساسية أقل قليلاً للتشقق البارد. - بالنسبة للحام النقطي المقاوم، فإن حالة السطح (الطلاءات، الزيوت) وسماكة كومة الصفائح تهم أكثر من الاختلافات الطفيفة بين DC01 و DC03. - نادرًا ما تكون هناك حاجة للتسخين المسبق أو المعالجات بعد اللحام لهذه الدرجات في السماكات الشائعة؛ ومع ذلك، استشر مواصفات إجراءات اللحام عندما تكون الأجزاء حرجة أو عندما تكون الطلاءات (مثل الزنك) موجودة.

6. التآكل وحماية السطح

• هذه الدرجات هي فولاذات كربونية عادية (غير مقاومة للصدأ)؛ تعتمد على الطلاءات الواقية والدهانات لحماية من التآكل.
• طرق حماية السطح النموذجية
• التغليف بالغمس الساخن (طلاء الزنك)
• التغليف الكهربائي (طبقة زنك رقيقة موحدة)
• الطلاءات العضوية (فوسفات + طلاء، طلاءات الملف)
• الطلاء الكهربائي (الإيداع الكهربائي) لمكونات السيارات
• رقم مقاومة التآكل (PREN) غير قابل للتطبيق على DC01/DC03 لأن PREN ينطبق على الفولاذ المقاوم للصدأ: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• إرشادات عملية
• للمكونات الخارجية المكشوفة، اختر لفائف مجلفنة أو مطلية لكلا الدرجتين. لا يغير محتوى الكربون المنخفض قليلاً في DC03 بشكل مادي أداء التآكل؛ يحدد نظام الطلاء عمر الخدمة.
• كن واعيًا أن المعالجات السطحية (التغطية، الطلاء) تتفاعل مع التشكيل: يمكن أن تتشقق الطلاءات الأثقل أثناء السحب العميق؛ يمكن أن يسمح DC03 بقابلية تشكيل أفضل باستخدام طلاءات أكثر سمكًا أو تشكيل أكثر عدوانية دون فشل الطلاء.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، والقابلية للتشكيل

• القابلية للتشكيل
• DC03 هو الخيار المفضل للسحب العميق، الضغط المعقد، والتطبيقات التي تتطلب تمددًا موحدًا عاليًا وارتدادًا أدنى. تؤدي معالجته إلى قوة عائد أقل ومرونة أعلى.
• DC01 مقبول لعمليات التشكيل الأبسط، والانحناء، وحيث تكون القوة الأعلى قليلاً أو تكلفة المواد الأقل هي الأولوية.
• الانحناء والارتداد
• تقلل قوة العائد المنخفضة في DC03 من الارتداد وتجعل الانحناءات أكثر قابلية للتنبؤ لأدوات الدقة.
• القطع والتشغيل
• تعمل كلا الدرجتين بسهولة باستخدام أدوات تقليدية. الاختلافات في قابلية التشغيل طفيفة، حيث أن كلاهما منخفض الكربون؛ ومع ذلك، قد تتسبب الأجزاء المكونة من DC01 التي لديها عمل صلب أعلى في زيادة طفيفة في تآكل الأدوات.
• تشطيب السطح والتشطيب
• غالبًا ما يتم تزويد DC03 بتشطيب سطحي وتمريرة جلد محسّنة لتقليل الانزلاق وضمان التصاق الطلاء في خطوات التشطيب اللاحقة.

8. التطبيقات النموذجية

جدول: التطبيقات النموذجية حسب الدرجة

DC01 (الاستخدامات النموذجية)	DC03 (الاستخدامات النموذجية)
أجزاء مدلفنة على البارد عامة، لوحات هيكلية خفيفة، حوامل مطبوعة بسيطة، لوحات أجهزة حيث يتطلب الأمر تشكيلًا معتدلًا	مكونات مسحوبة عميقًا، لوحات داخلية معقدة مطبوعة للسيارات، خزانات وقود (عند دمجها مع طلاء مناسب)، أدوات مطبخ مسحوبة، أجزاء HVAC مسحوبة عميقًا
أجزاء سيتم طلاؤها أو طلاءها بالبودرة حيث تكون التكلفة أولوية	أجزاء عالية القابلية للتشكيل حيث يكون تقليل التشققات، التجاعيد، والارتداد أمرًا حاسمًا
تطبيقات حيث تكون قوة العائد الأعلى قليلاً مفيدة	تطبيقات تتطلب دقة أبعاد متسقة بعد التشكيل

مبررات الاختيار - اختر DC03 عندما تتطلب هندسة الجزء سحبًا عميقًا أو عمليات تمدد معقدة وعندما تكون جودة سطح المنطقة المكونة (سلامة الطلاء) أمرًا حاسمًا. - اختر DC01 عندما يكون التشكيل معتدلاً، والأدوات أبسط، وتكون قوة التسليم الأعلى قليلاً أو تكلفة المواد الأقل مقبولة.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة النسبية
• غالبًا ما يكون DC01 أقل تكلفة قليلاً في الأسواق التجارية لأنه درجة مدلفنة على البارد للاستخدام العام.
• قد يحمل DC03 علاوة صغيرة بسبب التحكم الأكثر دقة في العمليات ودورات التخمير المعدلة لتعزيز القابلية للتشكيل.
• التوافر حسب شكل المنتج
• تتوفر كلا الدرجتين على نطاق واسع في لفائف وصفائح مقطوعة الطول في أوروبا والعديد من المناطق الأخرى لأنها درجات معيارية EN.
• سيتفاوت التوافر في سماكات معينة، تشطيبات سطحية، ومتغيرات مطلية (مجلد كهربائي، مطلي مسبقًا) حسب المصنع والمنطقة؛ قد تكون أوقات التسليم لـ DC03 في درجات حرارة خاصة أو أشكال مطلية أطول قليلاً.

10. الملخص والتوصية

جدول: مقارنة سريعة

السمة	DC01	DC03
قابلية اللحام	جيدة	أفضل قليلاً (بشكل طفيف)
توازن القوة–الصلابة	قوة متوسطة مع لدونة جيدة	قوة عائد أقل وتمدد موحد أعلى - قابلية تشكيل أفضل
التكلفة	عادةً أقل	عادةً أعلى قليلاً
الأفضل لـ	الضغط العام واللوحات	السحب العميق والتشكيل المعقد

الخاتمة والتوصيات - اختر DC03 إذا: - كان الجزء الخاص بك يتطلب سحبًا عميقًا، تشكيلًا ممتدًا كبيرًا، أو تحكمًا دقيقًا في الارتداد. - كنت بحاجة إلى تقليل خطر التشقق والحفاظ على الطلاءات السطحية أثناء التشكيل الشديد. - كانت دقة الأبعاد بعد التشكيل وسلامة الطلاء من الأولويات العالية. - اختر DC01 إذا: - كانت عمليات التشكيل معتدلة (ضغط بسيط، انحناء) ولا تتطلب العملية أقصى قابلية للتشكيل. - كانت تكلفة المواد الأقل أو القوة الأعلى قليلاً عند التسليم مفيدة. - كنت بحاجة إلى ورقة مدلفنة على البارد متاحة على نطاق واسع للاستخدام العام للإنتاج الاقتصادي.

ملاحظة نهائية: ينتمي DC01 و DC03 إلى عائلة من الفولاذات المدلفنة على البارد منخفضة الكربون حيث تأتي الاختلافات العملية من معالجة المصنع (دورة التخمير، تمرير الجلد، تشطيب السطح) بقدر ما تأتي من الكيمياء الاسمية. تأكد دائمًا من القيم الكيميائية والميكانيكية الدقيقة على شهادة اختبار المصنع، وللعمليات التشكيلية الحرجة، اطلب عينة للتجارب العملية أو اطلب من مورد الفولاذ شهادة درجة رسمية تحدد درجة الحرارة وخصائص التشكيل المضمونة.