1025 ستيل: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

الفولاذ 1025 مصنف كفولاذ سبيكة متوسط الكربون، يتكون أساسًا من الحديد مع محتوى كربون حوالي 0.25%. يُعرف هذا الصنف الفولاذي بتوازنه بين القوة واللدونة والصلابة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية. تشمل العناصر الرئيسية في سبائك الفولاذ 1025 المنغنيز، الذي يعزز قدرة الصلابة والقوة، والسيليكون، الذي يحسن اختزال الأكسجين خلال عملية صنع الفولاذ.

نظرة شاملة

تشمل خصائص الفولاذ 1025 إمكانية المعالجة الجيدة، والقابلية للتلحيم، وقوة متوسطة، حيث عادة ما يتراوح إجهاد الشد بين 400-600 ميغا باسكال (58-87 كيلو باوند لكل بوصة مربعة) في حالته الطبيعية. تتيح له خصائصه الجوهرية أن يتعرض للمعالجة الحرارية لتحقيق مستويات أعلى من القوة، مما يجعله متعدد الاستخدامات لمجموعة متنوعة من التطبيقات.

المزايا:
- إمكانية المعالجة الجيدة: يمكن معالجة الفولاذ 1025 بسهولة، مما يجعله مثاليًا لمكونات الدقة.
- قابلية التلحيم: يمكن تلحيمه باستخدام تقنيات قياسية، وهو مفيد للتصنيع.
- تكلفة فعالة: بشكل عام، هو أكثر تكلفة من الفولاذ عالي السبيكة مع الاستمرار في تقديم أداء جيد.

القيود:
- مقاومة التآكل: يتحلى الفولاذ 1025 بمقاومة محدودة للتآكل، مما يتطلب طلاءات واقية في بيئات قاسية.
- صلابة منخفضة: مقارنة بالفولاذ عالي الكربون، قد لا يكون أداؤه جيدًا في التطبيقات التي تتطلب صلابة قصوى.

تاريخياً، تم استخدام الفولاذ 1025 في مجالات صناعة السيارات والتصنيع، حيث يتم الاستفادة من خصائصه لمكونات مثل الأجزاء العمودية والتروس والأجزاء الهيكلية. ويظل مركزه في السوق قويًا بسبب توازنه بين الخصائص والتكلفة.

أسماء بديلة، معايير، ونظائر

المنظمة القياسية	التسمية/الدرجة	الدولة/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
UNS	G10250	الولايات المتحدة الأمريكية	الأقرب إلى AISI 1025
AISI/SAE	1025	الولايات المتحدة الأمريكية	يستخدم بشكل شائع في أمريكا الشمالية
ASTM	A108	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفة قياسية لعوارض الفولاذ الكربوني المنتهية باردة
EN	C25E	أوروبا	اختلافات تركيبية صغيرة
DIN	1.0503	ألمانيا	خصائص مماثلة، تستخدم غالباً بالتبادل
JIS	S25C	اليابان	مكافئ مع اختلافات طفيفة في التركيب

يمكن أن تؤثر الاختلافات بين الدرجات المعادلة على الاختيار بناءً على خصائص ميكانيكية محددة أو متطلبات المعالجة. على سبيل المثال، بينما تكون AISI 1025 و DIN 1.0503 متشابهتين، قد تحتوي الأخيرة على تسامحات أكثر صرامة في بعض التطبيقات.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة المئوية (%)
C (الكربون)	0.23 - 0.28
Mn (المنغنيز)	0.60 - 0.90
Si (السيليكون)	0.15 - 0.40
P (الفوسفور)	≤ 0.04
S (الكبريت)	≤ 0.05

يلعب المنغنيز دورًا حيويًا في تعزيز قدرة الصلابة والقوة للفولاذ 1025، بينما يساعد السيليكون في اختزال الأكسجين خلال عملية صنع الفولاذ. الكربون هو العنصر الرئيسي في السبائك الذي يساهم في الصلابة العامة وقوة الفولاذ.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الحرارة	درجة الحرارة للاختبار	القيمة/النطاق النموذجي (مترية)	القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري)	المعايير المرجعية لطريقة الاختبار
إجهاد الشد	معتدل الحرارة	درجة حرارة الغرفة	400 - 600 ميغا باسكال	58 - 87 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
إجهاد الخضوع (0.2% تعويض)	معتدل الحرارة	درجة حرارة الغرفة	250 - 350 ميغا باسكال	36 - 51 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
التمدد	معتدل الحرارة	درجة حرارة الغرفة	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
الصلابة (Brinell)	معتدل الحرارة	درجة حرارة الغرفة	120 - 180 HB	120 - 180 HB	ASTM E10
قوة الصدمة	شهادة V-notch Charpy	-20 درجة مئوية (-4 درجة فهرنهايت)	30 - 50 جول	22 - 37 قدم-رطل	ASTM E23

يمنح الجمع بين هذه الخصائص الميكانيكية الفولاذ 1025 ملائمًا للتطبيقات التي تتطلب قوة متوسطة ومرونة، مثل في المكونات الهيكلية وأجزاء الآلات.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.85 جرام/سم³	0.284 رطل/بوصة³
درجة انصهار	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
موصلية حرارية	درجة حرارة الغرفة	50 واط/م·ك	29 BTU·إنش/ساعة·قدم²·°F
سعة الحرارة النوعية	درجة حرارة الغرفة	0.46 كيلوجول/كجم·ك	0.11 BTU/رطل·°F
مقاومة كهربائية	درجة حرارة الغرفة	0.00065 أوم·م	0.00038 أوم·إنش

توضح كثافة نقطة انصهار الفولاذ 1025 ملائمته للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، بينما تعتبر موصلية حرارته مفيدة في التطبيقات التي تتطلب تبديد الحرارة.

مقاومة التآكل

عامل التآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C/°F)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
جوي	-	-	جيد	خطر الصدأ
كلوريدات	-	-	ضعيف	عرضة للتآكل النقطي
أحماض	-	-	ضعيف	غير موصى به
قلوي	-	-	جيد	مقاومة متوسطة

يظهر الفولاذ 1025 مقاومة محدودة للتآكل، خاصة في البيئات الغنية بالكلوريد حيث يمكن أن يحدث التآكل النقطي. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 أو 316، التي تقدم مقاومة ممتازة للتآكل، يحتاج الفولاذ 1025 إلى طلاءات واقية أو علاجات في البيئات القاسية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة	400 °C	752 °F	مناسب لدرجات الحرارة المتوسطة
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة	500 °C	932 °F	يمكن أن يتحمل التعرض قصير المدى
درجة حرارة التراكم	600 °C	1112 °F	خطر الأكسدة فوق هذه الحرارة

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ الفولاذ 1025 بخصائصه الميكانيكية ولكنه قد يتعرض للأكسدة، مما يمكن أن يؤثر على أدائه في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. يمكن أن تقلل المعالجات السطحية المناسبة من هذه التأثيرات.

خصائص التصنيع

قابلية التلحيم

عملية التلحيم	المعدن الملئ الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلوكس الحماية النموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	أرجون + CO2	جيد للأجزاء الرقيقة
TIG	ER70S-2	أرجون	مناسب للعمل الدقيق
Stick	E7018	-	يحتاج إلى تسخين مسبق

يعتبر الفولاذ 1025 عمومًا قابلًا للتلحيم باستخدام تقنيات قياسية. قد يكون من الضروري تسخين المسبق لتجنب التصدع، خاصة في الأجزاء السميكة. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد التلحيم من خصائص التلحيم.

إمكانية المعالجة

معامل المعالجة	فولاذ 1025	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر إمكانية المعالجة النسبي	70	100	1025 أقل قابلية للمعالجة من 1212
سرعة القطع النموذجية	30 م/دقيقة	50 م/دقيقة	تعديل وفقاً لتآكل الأدوات

إمكانية المعالجة جيدة، ولكن يجب توخي الحذر في سرعات القطع والأدوات لضمان الأداء الأمثل ونوعية السطح.

قابلية تشكيل

يظهر الفولاذ 1025 قابلية تشكيل جيدة، مما يسمح بعمليات التشكيل الباردة والساخنة. يمكن ثنيه وتشكيله دون خطر كبير من التصدع، على الرغم من أن تصلب العمل قد يحدث أثناء التشوه الكبير.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة	نطاق الحرارة (°C/°F)	مدة النقع النموذجية	طريقة التبريد	الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
التعتيق	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 ساعات	هواء	التليين، تحسين اللدونة
التبريد المفاجئ	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 دقيقة	زيت أو ماء	التصلب
التهذيب	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 ساعة	هواء	تقليل الهشاشة، تحسين الصلابة

تغير عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير التركيب المجهري للفولاذ 1025، مما يعزز صلابته وقوته بينما تحتفظ باللدونة. إن التحول أثناء التبريد المفاجئ والتهذيب مهم لتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستفاد منها في هذا التطبيق	سبب الاختيار
صناعة السيارات	أعمدة القيادة	قوة وصلابة جيدة	قدرة تحمل عالية للأحمال
التصنيع	تروس	إمكانية معالجة ممتازة	مكونات دقيقة
البناء	العوارض الهيكلية	قوة متوسطة وقابلية للتلحيم	حل فعال من حيث التكلفة

تشمل التطبيقات الأخرى:
- مكونات الآلات
- البراغي
- المحاور

يعود اختيار الفولاذ 1025 في هذه التطبيقات أساسًا إلى توازنه بين القوة واللدونة والفعالية من حيث التكلفة.

اعتبارات مهمة، ومعايير الاختيار، ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	فولاذ 1025	AISI 1045	AISI 1018	ملاحظة مختصرة أو إيجابية/سلبية أو تبادل
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	قوة متوسطة	قوة أعلى	قوة أقل	1045 يوفر قوة أفضل ولكن أقل لدونة
الجوانب الرئيسية للمقاومة للتآكل	جيدة	جيدة	جيدة	1018 يتمتع بمقاومة أفضل للتآكل
قابلية التلحيم	جيدة	جيدة	جيدة	1045 قد تتطلب تسخين مسبق
إمكانية المعالجة	جيدة	جيدة	ممتازة	1018 أسهل في المعالجة
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	ممتازة	1018 أكثر قابلية للتشكيل
التكلفة النسبية التقريبية	متوسطة	أعلى	أقل	التكلفة تختلف حسب ظروف السوق
التوافر النموذجي	شائعة	شائعة	شائعة جداً	1018 متوفر على نطاق واسع

عند اختيار الفولاذ 1025، تشمل الاعتبارات خصائصه الميكانيكية، والفعالية من حيث التكلفة، والتوافر. بينما قد لا يوفر نفس مستوى مقاومة التآكل مثل بعض الدرجات الأخرى، فإن أدائه العام في التطبيقات المتنوعة يجعله خيارًا موثوقًا للعديد من احتياجات الهندسة. بالإضافة إلى ذلك، تعزز قابليته للتلحيم وإمكانية المعالجة جذبه لعمليات التصنيع.