XAR400 مقابل NM400 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

اختيار درجة الفولاذ المقاوم للاهتراء المناسبة هو معضلة شائعة في الشراء والتصميم للمهندسين ومخططي التصنيع ومشتري المواد. عادةً ما توازن القرارات بين الصلابة ومقاومة الاهتراء مقابل قابلية اللحام والصلابة والتكلفة؛ يؤثر سياق الإنتاج (السماكة، الشكل، والمعالجة اللاحقة) بشكل كبير على الاختيار الصحيح.

تعتبر XAR400 و NM400 كلاهما فولاذين عاليي الصلابة ومقاومين للاهتراء يتم تسويقهما لتطبيقات الاستخدام الثقيل، لكنهما ينحدران من تقاليد معيارية وتجارية مختلفة وبالتالي يتم تحديدهما وإنتاجهما مع تركيزات مختلفة على السبائك والمعالجة. نظرًا لأن المصممين غالبًا ما يحتاجون إلى استبدال أو مقارنة هذه الدرجات عبر سلاسل التوريد، فإن فهم استراتيجياتها الكيميائية، واستجابة المعالجة الحرارية، والسلوك الميكانيكي، وآثار التصنيع أمر ضروري.

1. المعايير والتسميات

• المعايير الدولية والوطنية الشائعة ذات الصلة بالفولاذ المقاوم للاهتراء:
• EN (المعايير الأوروبية) — للألواح الهيكلية وألواح الاهتراء (مثل EN 10029، EN 10163، ومواصفات الصناعة)
• ASTM/ASME — تستخدم للاختبارات الميكانيكية، الألواح، والمراجع العامة (مثل ASTM A514/A514، عائلة A572 لها نية مختلفة)
• JIS — المعايير الصناعية اليابانية للفولاذ والألواح
• GB/T — المعايير الوطنية الصينية للفولاذ المقاوم للاهتراء (مثل سلسلة NM تحت عائلة GB/T 4171 أو المواصفات ذات الصلة)

• تسميات تجارية خاصة من منتجي المصانع (مثل XAR، WELDOX، AR، Hardox)

• تصنيف المواد:

• كل من XAR400 و NM400 هما فولاذان عاليان القوة ومقاومان للاهتراء (يعتبران عادةً ألواح مقاومة للاهتراء، وليس فولاذ مقاوم للصدأ أو فولاذ أدوات). هما جزء من عائلة HSLA/AR حيث التركيز على الكيمياء المتحكم بها والمعالجة الحرارية لتحقيق سطح مارتنسيت/باينيت صلب مع صلابة مقبولة.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

فيما يلي جدول لنطاقات العناصر السبائكية النموذجية والعناصر الشائعة في XAR400 و NM400. تعكس هذه النطاقات الممارسات النموذجية للمصانع للألواح المقاومة للاهتراء الحديثة؛ يمكن أن تختلف التركيبات حسب المنتج والمواصفات. تحقق دائمًا مع شهادة المصنع للألواح الموردة.

العنصر	XAR400 النموذجي (النطاق النموذجي)	NM400 النموذجي (النطاق النموذجي)
C (wt%)	0.08 – 0.20	0.08 – 0.20
Mn (wt%)	0.5 – 1.6	0.6 – 1.6
Si (wt%)	0.2 – 0.8	0.2 – 0.8
P (wt%, max)	≤ 0.03	≤ 0.03
S (wt%, max)	≤ 0.01 – 0.035	≤ 0.01 – 0.035
Cr (wt%)	0.2 – 1.2 (غالبًا منخفض)	0.2 – 1.0 (غالبًا منخفض)
Ni (wt%)	حتى ~0.6 (غالبًا أثر)	حتى ~0.6 (غالبًا أثر)
Mo (wt%)	حتى ~0.3 (أثر في بعض المتغيرات)	حتى ~0.3 (أثر في بعض المتغيرات)
V (wt%)	أثر – 0.10 (إذا كانت مضافات دقيقة)	أثر – 0.10 (إذا كانت مضافات دقيقة)
Nb (wt%)	أثر (إضافة دقيقة)	أثر (إضافة دقيقة)
Ti (wt%)	أثر (أحيانًا)	أثر (أحيانًا)
B (ppm)	أثر (يستخدم أحيانًا في الإضافات الدقيقة)	أثر (أحيانًا)
N (ppm)	مستويات متحكم بها؛ ذات صلة عندما يتم إضافة N	مستويات متحكم بها؛ ذات صلة عندما يتم إضافة N

ملاحظات: - XAR400 هي عائلة علامة تجارية تجارية حيث تحدد عملية التحكم في المصنع (المعالجة الحرارية، التبريد/التسخين) والكيماويات الخاصة الخصائص النهائية. بعض متغيرات XAR تركز على إضافة دقيقة مختلفة قليلاً. - NM400 هو درجة مقاومة للاهتراء موحدة صينية في سلسلة NM حيث يتم ضبط الكيمياء للحصول على فئة صلابة مستهدفة مع السماح بالمتغيرات عبر المصانع. - تحسن العناصر السبائكية مثل Cr و Mo و Ni و V و Nb والإضافات الدقيقة من قابلية التصلب ومقاومة التسخين وتقليل الحبيبات. تزيد Mn و Cr الأعلى من قابلية التصلب ولكن يمكن أن تجعل اللحام أكثر صعوبة.

كيف تؤثر السبائك على الخصائص: - يتحكم الكربون والمنغنيز بشكل أساسي في صلابة التبريد كما هو متوقع وقابلية التصلب. يزيد الكربون الأعلى من الصلابة ومقاومة الاهتراء ولكنه يقلل من قابلية اللحام والصلابة. - يزيد الكروم والموليبدينوم والنيكل من قابلية التصلب ومقاومة التسخين، مما يدعم الأقسام الأكثر سمكًا وصلابة أعلى عبر السماكة. - يمكن أن تعمل العناصر الدقيقة (V و Nb و Ti) على تحسين حجم الحبيبات، وتحسين الصلابة، والسماح بالقوة من خلال تصلب الترسيب دون زيادة الكربون. - يتم الحفاظ على الكبريت والفوسفور عند مستويات منخفضة للحفاظ على الصلابة وقابلية اللحام.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البنى المجهرية النموذجية: - يتم إنتاج كلا الدرجتين لتحقيق بنية مجهرية مارتنسيتية أو مارتنسيتية-باينيتية بشكل أساسي في سطح اللوحة كما تم تسليمه لتوفير مقاومة للاهتراء. تعتمد البنية المجهرية الأساسية والحالة عبر السماكة على السماكة والمسار الحراري للمصنع. - غالبًا ما تستخدم XAR400 (المعالجة التجارية) التبريد المتحكم فيه، والتبريد المعجل، أو الدرفلة الحرارية متبوعة بالتسخين لإنتاج بنية مجهرية خارجية صلبة مع صلابة مقبولة. - تتبع NM400 عادةً الممارسات الوطنية للإنتاج (الدرفلة المتحكم فيها والتبريد/التسخين أو التبريد المعجل) للوصول إلى فئة الصلابة المطلوبة مع مزيج من المارتنسيت والباينيت.

استجابة للمعالجات الحرارية: - التطبيع: سيعمل على تحسين حجم الحبيبات ولكنه لن ينتج بشكل موثوق الصلابة العالية المتوقعة من الفولاذ المقاوم للاهتراء ما لم يتبع ذلك تبريد متحكم فيه. - التبريد والتسخين: يستخدم لزيادة الصلابة ثم التسخين للحصول على التوازن المطلوب بين الصلابة والصلابة. تتحكم درجة حرارة التسخين في الصلابة المحتفظ بها: يقلل التسخين الأعلى من الصلابة ولكنه يحسن الصلابة والمرونة. - المعالجة الحرارية: يمكن أن تنتج الدرفلة المتحكم فيها والتبريد المعجل في المصنع هياكل مارتنسيتية أو باينيتية دقيقة مع صلابة جيدة وتقليل الحاجة إلى معالجة حرارية بعد الدرفلة. - المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT): غالبًا ما يتم تجنبها للألواح المقاومة للاهتراء في الميدان؛ قد يتم تحديد PWHT محلي لتقليل صلابة HAZ ومخاطر تشقق الهيدروجين، ولكن الجدوى تعتمد على حجم المكون والخدمة.

آثار السماكة: - في الألواح الأكثر سمكًا، تحدد قابلية التصلب (محتوى السبيكة ومعدل التبريد) عمق الطبقة المتصلبة؛ تم تصميم كل من XAR400 و NM400 لتحسين الصلابة عند سماكات الألواح النموذجية، ولكن يجب مراجعة شهادات المصنع لضمان الخصائص عبر السماكة.

4. الخصائص الميكانيكية

فيما يلي نطاقات الخصائص الميكانيكية النموذجية التي تم مواجهتها في الإنتاج لهذه الفئات من الألواح المقاومة للاهتراء. هذه هي النطاقات التمثيلية ويمكن أن تختلف حسب المصنع، وممارسات التسخين، والسماكة.

الخاصية	XAR400 النموذجي (النطاق النموذجي)	NM400 النموذجي (النطاق النموذجي)
الصلابة (HBW)	~360 – 440	~360 – 440
قوة الشد (MPa)	~900 – 1400	~900 – 1400
قوة العائد (MPa)	~600 – 1100 (تعتمد على التعريف والسماكة)	~600 – 1100
التمدد (%)	8 – 20 (تعتمد على السماكة)	8 – 20 (تعتمد على السماكة)
صلابة التأثير (Charpy V، J)	متغيرة: منخفضة إلى متوسطة عند درجات حرارة منخفضة؛ خاصة بالمصنع (مثل 10–40 J مؤشراً للأقسام الرقيقة)	متغيرة: منخفضة إلى متوسطة؛ خاصة بالمصنع

التفسير: - الصلابة هي السمة الرئيسية المتحكم فيها لكلتا الدرجتين؛ الأرقام أعلاه تشير إلى فئة "400 HB". - تتناسب قوة الشد وقوة العائد مع الصلابة والتسخين؛ ترتبط الصلابة الأعلى بقوة أعلى ولكن بمرونة أقل. - الصلابة (طاقة التأثير) حساسة للتكوين، وجداول الدرفلة والتبريد، والسماكة؛ قد تقدم بعض متغيرات XAR التجارية صلابة محسنة عبر السماكة بسبب المعالجة الخاصة. - لا تعتبر أي من الدرجتين "مقاومة للصدأ" بطبيعتها. مقاومة التآكل محدودة وتتطلب حماية سطحية في البيئات التآكلية.

5. قابلية اللحام

يركز تقييم قابلية اللحام على محتوى الكربون، والسبائك، وقابلية التصلب. اثنان من المؤشرات التجريبية الشائعة هما معادل الكربون IIW وصيغة Pcm.

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

• Dearden–Baxter / 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: - تشير القيم الأعلى لـ $CE_{IIW}$ أو $P_{cm}$ إلى خطر أكبر من تصلب HAZ والتشقق البارد؛ يتطلب الأمر تسخينًا مسبقًا، ودرجة حرارة متحكم فيها بين الطبقات، ومواد استهلاكية منخفضة الهيدروجين كلما ارتفعت المؤشرات. - عادةً ما تحتوي كل من XAR400 و NM400 على كربون معتدل مع ضبط السبائك لتوفير قابلية التصلب؛ ومع ذلك، يمكن أن يؤدي التأثير المشترك إلى إنتاج صلابة HAZ كبيرة إذا تم استخدام ممارسات لحام الفولاذ العادي القياسية. لذلك: - يتطلب الأمر عادةً تسخينًا مسبقًا وإجراءات لحام متحكم فيها للسماكات التي تتجاوز حدود معينة. - يُوصى باستخدام أقطاب كهربائية/قوس مملوءة منخفضة الهيدروجين ومواد تعبئة متطابقة أو أقل قوة لتجنب تصلب HAZ بشكل مفرط. - عند الانضمام إلى ألواح مقاومة للاهتراء مع فولاذ عادي، فإن تصميم المفاصل الانتقالية أو معالجة اللحامات حراريًا يقلل من خطر التشقق. - نصيحة عملية: تحقق دائمًا من إرشادات اللحام المقدمة من المصنع وقم بتأهيل مواصفات الإجراءات (WPS/PQR) للسماكة والخدمة المجمعة.

6. التآكل وحماية السطح

• كلتا الدرجتين هما فولاذان كربونيان/سبائكيان (ليس مقاومين للصدأ)؛ مقاومة التآكل محدودة. استراتيجيات الحماية النموذجية:
• الطلاء أو الطلاءات الإيبوكسية القائمة على المذيبات للبيئات العامة.
• التغليف بالغمس الساخن للمكونات المعرضة للجو حيث يكون التغليف ممكنًا (اعتبر حدود السماكة والالتصاق للأسطح الصلبة للغاية).
• التغليف المعدني (الرش الحراري) أو التغطية حيث تكون كل من مقاومة الاهتراء والتآكل مطلوبة.

• بالنسبة للبيئات السائلة، قد يتم تحديد تغليف اللحام التضحيتي أو الصلب الصلب (مقاوم للصدأ أو قائم على الكوبالت).

• PREN غير قابل للتطبيق على الفولاذ غير المقاوم للصدأ؛ يتم حسابه كالتالي: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ هذه المؤشر ذو معنى فقط للفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل وبالتالي ليس ذا صلة بـ XAR400 أو NM400.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• القطع: يتم قطع الألواح المقاومة للاهتراء باستخدام الأكسجين والوقود، أو البلازما، أو الليزر، أو نفاث الماء. تتطلب الصلابة والتصلب السطحي المحتمل مواد استهلاكية مناسبة (بلازما بقوة عالية، نفاث ماء للدقة).
• قابلية التشغيل: تقلل الصلابة العالية من قابلية التشغيل — يُوصى باستخدام أدوات كربيد، ومعدلات تغذية منخفضة، ومبرد مناسب بعد التشغيل.
• الانحناء/التشكيل: يقتصر التشكيل البارد للألواح المقاومة للاهتراء؛ تزداد الارتداد وخطر التشقق مع الصلابة. يتم عادةً التشكيل إما باستخدام عمليات تشكيل ساخنة أو عن طريق الانحناء على قطع ذات أشعة كبيرة؛ تختار بعض العمليات التشكيل في حالة ما قبل التبريد اللينة متبوعة بالتصلب المحلي.
• إنهاء السطح: قد يتطلب الطحن أو التفجير بالكرات إعداد الأسطح للحام أو الطلاء. حافظ على الوعي بأن الطحن يمكن أن يزيل محليًا طبقة التشطيب الصلب ويغير أداء الاهتراء.

8. التطبيقات النموذجية

XAR400 — الاستخدامات النموذجية	NM400 — الاستخدامات النموذجية
حواف دلو الحفارات، هياكل شاحنات التفريغ، بطانات للمزالق والصناديق	ألواح اهتراء دلو الحفر، بطانات الكسارات، معدات الفرز
بطانات الكسارات والمطاحن في التعدين والركام	بطانات الاهتراء في مصانع الأسمنت، مناولة الفحم، ومعدات التجريف
لوحات جانبية للناقلات وشرائط الاهتراء في الاهتراء العالي التأثير	ألواح الاهتراء في المعدات الثقيلة المصنعة ضمن سلاسل التوريد المحلية/الإقليمية
تطبيقات حيث يتم تحديد معالجة المصنع الخاصة للصلابة في سماكة معينة	تطبيقات حيث يتم إعطاء الأولوية للدرجة الوطنية الموحدة وقاعدة الموردين الواسعة

مبررات الاختيار: - اختر درجة (ومورد) تم التحقق من أدائها في الصلابة والصلابة للسماكة وظروف التحميل المحددة. بالنسبة للاهتراء العالي التأثير، اعتبر التوازن بين الصلابة والصلابة؛ يُفضل أن تكون الصلابة أقل قليلاً مع صلابة أفضل في التطبيقات ذات التأثير الثقيل. - غالبًا ما يعتمد الشراء على أحجام الألواح المتاحة، ومعرفة المورد المحلي، والشهادات (تقارير اختبار المصنع).

9. التكلفة والتوافر

• محركات التكلفة: معالجة المصنع (الدرفلة الحرارية، التبريد/التسخين)، إضافات السبائك، سماكة اللوحة، واللوجستيات.
• التوافر: XAR هي علامة تجارية تجارية متاحة من المصانع ذات قنوات تصدير راسخة؛ يتم إنتاج NM400 على نطاق واسع داخل الصين والأسواق المجاورة بموجب مواصفات NM الموحدة وقد تكون متاحة بشكل أكبر وأكثر فعالية من حيث التكلفة في تلك المناطق.
• شكل المنتج: كلا الدرجتين متاحتان كألواح؛ يختلف التوافر في الطول المقطوع، والثقوب المسبقة، أو التجميعات الملحومة حسب المورد والسوق.

10. الملخص والتوصية

جدول الملخص (نوعي):

السمة	XAR400	NM400
قابلية اللحام	متوسطة؛ تتطلب إجراءات مؤهلة وإرشادات تسخين مسبق؛ تختلف تعليمات المصنع	متوسطة؛ اعتبارات مماثلة؛ تحقق من الإرشادات الخاصة بالمصنع
توازن القوة–الصلابة	مصممة من قبل المصنع؛ بعض متغيرات XAR تركز على تعزيز الصلابة لفئة الصلابة المعطاة	مصممة لتحقيق فئة صلابة موحدة؛ تختلف الصلابة مع ممارسة المصنع
التكلفة / التوافر المحلي	قد تكون أعلى أو متغيرة حسب العلامة التجارية والمنطقة	غالبًا ما تكون تنافسية من حيث التكلفة ومتاحة على نطاق واسع في المناطق التي تغطيها الشركات الوطنية

التوصيات: - اختر XAR400 إذا كنت بحاجة إلى لوحة تحمل علامة تجارية تجارية مع معالجة موثقة تحت سيطرة المصنع حيث تكون الصلابة عبر السماكة الموثقة عند صلابة محددة أمرًا حاسمًا ويمكنك الحصول على العلامة التجارية ضمن تكلفة ومدة مقبولة. - اختر NM400 إذا كنت تفضل لوحة مقاومة للاهتراء موحدة ومتاحة على نطاق واسع مع مزايا تكلفة في الأسواق المحلية/الإقليمية وعندما تلبي شهادات المصنع واختبارات الأداء (الصلابة، التأثير) متطلبات التطبيق.

ملاحظات عملية نهائية: - احصل دائمًا على تقارير اختبار المصنع (التحليل الكيميائي، خرائط الصلابة، والاختبارات الميكانيكية) للسماكة المحددة ورقم الحرارة. - قم بتأهيل إجراءات اللحام والتحقق من الأداء باستخدام عينات تمثيلية للسماكة والخدمة المقصودة. - بالنسبة للمكونات الحرجة المعرضة للتآكل المدمج والاهتراء أو التأثير الشديد، اعتبر استخدام تغليفات مقاومة للاهتراء أو مركبات مصممة بدلاً من الاعتماد فقط على صلابة اللوحة الأساسية.