NM500 مقابل HARDOX500 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

NM500 و HARDOX500 هما درجات فولاذية مقاومة للاحتكاك عالية الصلابة تُعتبر بشكل متكرر لمكونات التحمل الثقيل مثل الدلاء وهياكل الشاحنات والكسارات والبطانات. يقوم المهندسون وفرق الشراء عادةً بموازنة الأولويات المتنافسة - تكلفة المواد الأولية، العمر الافتراضي المثبت أثناء الخدمة، قابلية اللحام وأداء ما بعد اللحام، وشهادة المورد - عند الاختيار بين هاتين العائلتين.

الفرق العملي الذي يقود الاختيار غالبًا هو كيفية ترجمة المعادن والمعالجة في المصنع لكل مادة إلى الأداء أثناء الخدمة والعمر المتوقع. HARDOX500 هو منتج خاص، يتم التحكم فيه بشكل صارم من مورد متميز مع شهادات واسعة وسلوك ميكانيكي واحتكاكي قابل للتنبؤ؛ NM500 هو درجة مقاومة للاحتكاك تُنتج على نطاق واسع وتفي بالمعايير الإقليمية وعادة ما تُعرض بسعر أقل. تؤثر هذه التمييزات على هوامش التصميم وإجراءات الانضمام وتحليل تكلفة دورة الحياة.

1. المعايير والتسميات

• HARDOX500: اسم علامة تجارية خاصة من SSAB (التسمية التجارية Hardox 500). يتم إنتاجه تحت نظام الجودة الخاص بـ SSAB ويُعرض مع شهادات اختبار من الشركة المصنعة. يُعتبر فولاذ هيكلي مقاوم للاحتكاك في فئة الصلابة العالية.
• NM500: درجة مقاومة للاحتكاك عامة تُنتج بواسطة عدة مصنّعين؛ يُشار إليها عادةً بموجب المعايير الصينية (سلسلة GB/T) ومواصفات محددة من المورد. يتم تصنيفها كفولاذ مقاوم للاحتكاك (AR).

التصنيف: - كل من HARDOX500 و NM500 هما فولاذان غير مقاومين للصدأ، منخفضا السبائك، تم معالجتهما بالتبريد والتسخين في فئة HSLA / فولاذ مقاوم للاحتكاك بدلاً من فولاذ الأدوات أو الفولاذ المقاوم للصدأ.

المعايير القابلة للتطبيق التي يُشار إليها عادةً لفولاذ لوحات الاحتكاك (اعتمادًا على المنطقة والمورد) تشمل: - EN (الأوروبية): EN 10051 (فولاذ مقاوم للاحتكاك - ملاحظة عامة)، EN 10025 للفولاذ الهيكلي حيثما ينطبق. - ASTM/ASME: لا يوجد درجة ASTM واحدة تتطابق مباشرة مع هذه الدرجات الخاصة/الإقليمية AR؛ يمكن الإشارة إلى ASTM A6/A36/A256 لأنواع الفولاذ الأساسية أو الاختبار. - GB/JIS: قد تحدد المعايير المحلية سلسلة NM (على سبيل المثال، NM500 بموجب مواصفات المورد الصينية). - مواصفات الشركة المصنعة: أوراق بيانات منتجات SSAB لـ Hardox.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

نطاقات التركيب النموذجية التمثيلية (وزن%). تختلف التركيبات الفعلية حسب المصنع، والحرارة، وسماكة المنتج؛ استشر شهادات المصنع للقيم الخاصة بالمشروع.

عنصر	NM500 (نطاق نموذجي، وزن%)	HARDOX500 (نطاق نموذجي، وزن%)
C	0.10–0.25	0.18–0.25
Mn	0.60–1.60	0.80–1.60
Si	0.10–0.80	0.20–0.90
P	≤0.03	≤0.02
S	≤0.03	≤0.01
Cr	0.05–0.60	0.30–1.00
Ni	≤0.50	≤0.70
Mo	≤0.30	≤0.30
V	≤0.10	≤0.10
Nb, Ti, B	إمكانية وجود سبائك دقيقة	إمكانية وجود سبائك دقيقة
N	إشارة	إشارة

كيف تؤثر السبائك على السلوك: - يزيد الكربون والمنغنيز من قابلية التصلب والقوة ولكن يزيد من خطر السلوك الهش ويقلل من قابلية اللحام إذا لم يتم إدارتها. - يعزز الكروم والموليبدينوم والإضافات الصغيرة من البورون قابلية التصلب ومقاومة الاحتكاك من خلال تعزيز الهياكل الدقيقة المارتنسيتية بعد التبريد. - تعمل عناصر السبائك الدقيقة (V، Nb، Ti) على تحسين حجم الحبيبات، مما يحسن التوازن بين المتانة والقوة. - يدعم السيليكون إزالة الأكسدة ويمكن أن يقوي بشكل طفيف؛ يتم التحكم في الفوسفور/الكبريت لتجنب الهشاشة وعيوب اللحام.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

• HARDOX500: يتم إنتاجه باستخدام التبريد والتحكم في التسخين، وفي العديد من الحالات، من خلال الدرفلة الحرارية الميكانيكية. البنية المجهرية المقصودة هي مصفوفة مارتنسيتية متصلبة ومُسخنة بحجم حبيبات أوستنيت سابقة دقيق. ينتج التحكم الدقيق في العملية والتبريد المتسق صلابة موحدة عبر نطاقات السماكة المحددة ومتانة جيدة عند درجات حرارة منخفضة.
• NM500: يتم تصنيعه عمومًا عن طريق التبريد والتسخين أو الدرفلة المعالجة حراريًا؛ البنية المجهرية أيضًا مارتنسيتية أو مارتنسيت مُسخن بشكل كبير اعتمادًا على المعالجة الحرارية. نظرًا لأن NM500 يتم إنتاجه بواسطة العديد من المصانع، يمكن أن تختلف تجانس البنية المجهرية واستجابة التسخين أكثر من المنتج الخاص.

أثر المعالجة: - يمكن أن يؤدي التطبيع قبل التبريد إلى تحسين حجم الحبيبات وزيادة المتانة. - يحدد التبريد والتسخين الصلابة ويوازن المتانة: يقلل التسخين الأعلى من الصلابة ولكنه يزيد من المتانة والليونة. - تحسن المعالجة الحرارية الميكانيكية المتحكم فيها (TMCP) المستخدمة من قبل الموردين المتميزين المتانة عند صلابة معينة من خلال إنتاج بنية مجهرية مصقولة وخصائص شاملة متحكم فيها.

4. الخصائص الميكانيكية

يجب التحقق من الخصائص الميكانيكية التمثيلية وفقًا لشهادة اختبار المصنع؛ القيم أدناه هي نطاقات نموذجية وتعتمد على السماكة والمعالجة الحرارية للمورد.

الخاصية	NM500 (نموذجي)	HARDOX500 (نموذجي)
الصلابة (HBW)	~470–540	~470–530 (اسمي 500 HBW)
قوة الشد (MPa)	~900–1400 (تختلف حسب السماكة)	~1000–1600 (تختلف حسب السماكة)
قوة الخضوع (MPa)	~700–1100	~800–1200
التمدد (A%، على المقياس)	~8–20% حسب السماكة	~8–18% حسب السماكة
متانة الصدمة (J، Charpy V)	تختلف؛ أقل عند صلابة أعلى	يتم تحديدها عادةً مع قيم متانة مضمونة عند درجات حرارة محددة

التفسير: - تم تصميم كلتا الدرجتين لتوفير صلابة عالية لمقاومة الاحتكاك. يوفر HARDOX500، كمنتج خاص متحكم فيه، عادةً توازنًا أكثر اتساقًا بين الشد والمتانة عبر السماكات وأداء تأثير منخفض الحرارة معتمد. - يمكن أن تحقق NM500 صلابة وخصائص شد مماثلة ولكن قد تظهر تباينًا أوسع في التمدد والمتانة بين الموردين والحرارات. - للتطبيقات التي تتطلب متانة كسر قابلة للتنبؤ وشهادات مضمونة، غالبًا ما يوفر HARDOX500 ضمانات أكثر صرامة.

5. قابلية اللحام

تعتمد قابلية اللحام على المعادل الكربوني والسبائك الدقيقة. هناك مقياسان شائعان الاستخدام هما:

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

• معهد اللحام 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: - كل من NM500 و HARDOX500 يحتويان على كميات غير قابلة للتجاهل من الكربون والسبائك للحصول على قابلية تصلب عالية؛ لذلك، يُطلب عادةً تسخين مسبق ودرجات حرارة تحكم بين الطبقات لتجنب التشقق البارد. ترتبط قيم CE أو Pcm الأعلى بزيادة خطر التشقق البارد المدعوم بالهيدروجين. - يتم تزويد HARDOX500 بإرشادات لحام مفصلة من الشركة المصنعة، بما في ذلك المواد الاستهلاكية الموصى بها، والتسخين المسبق، ودرجة حرارة الطبقات، وPWHT (إذا لزم الأمر)، مما يقلل من المخاطر في التطبيقات الحرجة. - قد يقدم موردو NM500 توصيات لحام، ولكن بسبب التباين الأكبر في التركيب، يتم اعتماد معايير لحام محافظة (تسخين مسبق أعلى، تبريد بين الطبقات أقل) في الممارسة العملية. - استخدام أقطاب/مواد تعبئة منخفضة الهيدروجين، ومواد تعبئة مطابقة أو أقل قليلاً من القوة، والتحكم الصارم في محتوى هيدروجين اللحام هي ممارسات قياسية لكلتا الدرجتين.

6. التآكل وحماية السطح

• كل من NM500 و HARDOX500 هما فولاذان غير مقاومان للصدأ؛ ليسا مقاومين للتآكل بمفردهما. تشمل استراتيجيات الحماية النموذجية الطلاء، والتعدين، أو الجلفنة حسب ظروف الخدمة. بالنسبة للتطبيقات الكاشطة حيث يُتوقع تآكل الطلاء، فإن البطانات التضحية أو أساليب التصميم للاستبدال شائعة.
• PREN (عدد مقاومة التآكل) غير قابل للتطبيق على هذه الفولاذات غير المقاومة للصدأ؛ للرجوع: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ ينطبق هذا المؤشر على الفولاذات المقاومة للصدأ والفولاذات المزدوجة، وليس على الفولاذات الكربونية/السبائكية AR.
• في البيئات الحمضية أو شديدة التآكل، اختر سبائك مقاومة للتآكل أو طبق تغليف سطحي قوي (مثل الطلاء الصلب أو الطبقات المقاومة للصدأ) بدلاً من الاعتماد على فولاذ AR الأساسي.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• قابلية التشغيل: تقلل الصلابة العالية من عمر أدوات القطع وتتطلب أدوات كربيد وسرعات قطع أقل. كل من HARDOX500 و NM500 صعبان التشغيل في الحالة المتصلبة كما تم تزويدها؛ الممارسة الموصى بها هي التشغيل قبل التبريد والتسخين عندما يكون ذلك ممكنًا، أو استخدام أدوات وتبريد مناسبة.
• الانحناء/التشكيل: يكون التشكيل البارد للوحة عند هذه المستويات من الصلابة محدودًا. قد يؤدي الانحناء إلى حدوث تشققات في الوجه الشد؛ تعتمد قابلية التشكيل بشكل كبير على السماكة ودرجة التسخين الدقيقة. يتم إجراء بعض عمليات التشكيل قبل المعالجة الحرارية النهائية أو باستخدام طرق التشكيل الساخن حيثما كان ذلك ممكنًا.
• القطع والقطع الحراري: يُعتبر القطع بالبلازما أو الغاز الأكسجيني شائعًا للوحة. يمكن أن يغير القطع الحراري منطقة التأثير الحراري؛ بالنسبة لمكونات الاحتكاك الحرجة، ضع في اعتبارك التشغيل إلى الأبعاد النهائية أو إزالة الحواف المتأثرة بالحرارة.
• الطحن/التشطيب: تتطلب إعداد السطح والتشطيب اهتمامًا لتجنب إدخال التشققات؛ استخدم عمليات مؤهلة وأدوات كاشطة.

8. التطبيقات النموذجية

NM500 – الاستخدامات النموذجية	HARDOX500 – الاستخدامات النموذجية
بطانات دلاء الحفارات واللودرات (تزويد محلي/إقليمي)	دلاء لودرات عالية الأداء، وهياكل تفريغ، ومكونات حرجة للاحتكاك مع توقعات عمر معتمدة
لوحات وبطانات الاحتكاك في التعدين (مشاريع حساسة من حيث التكلفة)	بطانات الكسارات، وأجسام المقاييس، ولوحات الشاشات الاهتزازية حيث يتطلب الأمر متانة معتمدة
قطع غيار مقاومة للاحتكاك في الزراعة وتحريك التربة للأسواق المحلية	هياكل شاحنات ثقيلة و حاويات تتطلب عمرًا متوقعًا ودعمًا عالميًا
لوحات احتكاك في الناقلات، والمزالق مع تصميم للاستبدال	التطبيقات التي تتطلب تتبع دقيق من المصنع وخصائص متسقة عبر السماكة

مبررات الاختيار: - استخدم NM500 حيث تهيمن تكلفة المواد الأولية الأولية والتوافر المحلي على اتخاذ القرار وحيث توجد ضوابط هندسية لإدارة التباين. - استخدم HARDOX500 حيث يبرر العمر المتوقع القابل للتنبؤ، والشهادة الصارمة، والمتانة المتحكم فيها (خاصة عند درجات الحرارة المنخفضة)، والدعم من شبكة مورد واحدة تكلفة إضافية.

9. التكلفة والتوافر

• HARDOX500: يتم وضعه كمنتج متميز موزع عالميًا مع أوراق بيانات شاملة، وتتبع سلسلة التوريد، ودعم ما بعد البيع. تكلفة الوحدة عادةً ما تكون أعلى من البدائل العامة.
• NM500: غالبًا ما يكون أقل تكلفة ومتوافر على نطاق واسع في المناطق التي تنتج فيها المصانع المحلية فولاذات سلسلة NM. قد يكون التوافر في سماكات وأحجام ألواح معينة أكبر في بعض الأسواق.
• شكل المنتج: تتوفر كلتا الدرجتين كألواح، وقطع حسب الحجم، و، بالنسبة لـ HARDOX، غالبًا كأجزاء مقطوعة مسبقًا ومعتمدة. تعتمد أوقات التسليم والتوافر بشكل كبير على القدرة الإنتاجية الإقليمية وشبكات الموزعين.

10. الملخص والتوصية

السمة	NM500	HARDOX500
قابلية اللحام (عملية)	جيدة مع تسخين مسبق محافظ؛ يتطلب التباين بين الموردين الحذر	جيدة مع إجراءات لحام محددة من الشركة المصنعة ونتائج قابلة للتنبؤ
توازن القوة–المتانة	يمكن أن تحقق صلابة عالية؛ قد تتفاوت المتانة بين الموردين	مصممة ومعتمدة لتوفير قوة–متانة متسقة وأداء عند درجات حرارة منخفضة
التكلفة	عادةً تكلفة أولية أقل	تكلفة أولية أعلى؛ مورد متميز وقابل للتتبع

اختر NM500 إذا: - كانت حساسية الميزانية والتوافر المحلي قيودًا رئيسية. - يسمح التصميم بعوامل أمان أعلى أو دورات استبدال/صيانة متكررة. - يمكن لفريق المشروع التحكم في اللحام والتصنيع بشكل صارم وقبول التباين المحتمل بين الحرارات أو الموردين.

اختر HARDOX500 إذا: - كانت مدة الخدمة القابلة للتنبؤ، وشهادة المواد الصارمة، والمتانة المتسقة عند درجات الحرارة المنخفضة مهمة. - كانت تكلفة دورة الحياة، أو خطر التوقف، أو التزامات الضمان تفضل مادة متميزة وقابلة للتتبع. - كانت التطبيق يتطلب خصائص متسقة عبر السماكة وأداء موثق (مثل معدات التعدين الحرجة أو معدات النقل الثقيلة).

ملاحظة نهائية: اطلب دائمًا شهادات المصنع/الاختبار وتعليمات لحام/تصنيع المورد للحرارة والسماكة المحددة التي سيتم استخدامها. عندما تكون مدة الخدمة مقياسًا رئيسيًا، قم بإجراء تجارب ميدانية أو اختبارات تآكل على نطاق كامل عند الانتقال بين درجات الموردين، ودمج إرشادات الشركة المصنعة في خطط التصميم والصيانة.