836 الفولاذ: نظرة عامة على الخصائص والتطبيقات الرئيسية

تُصنف فولاذ 836 كفولاذ سبائك متوسط ​​الكربون، ومعروف بشكل أساسي بمزيجه الممتاز من القوة والمتانة ومقاومة التآكل. يحتوي هذا النوع من الفولاذ عادةً على عناصر سبائكية مثل المنغنيز والكروم والنيكل، والتي تعزز بشكل كبير خصائصه الميكانيكية والأداء العام في تطبيقات مختلفة.

نظرة شاملة

تشمل العناصر السبائكية الرئيسية في فولاذ 836:

• المنغنيز (Mn): يعزز القابلية للتصلب والقوة.
• الكروم (Cr): يحسن مقاومة التآكل والصلابة.
• النيكل (Ni): يزيد من المتانة وقوة الصدمة.

تساهم هذه العناصر في قدرة الفولاذ على تحمل البيئات ذات الإجهاد العالي مع الحفاظ على السلامة الهيكلية.

الخصائص الرئيسية:
- القوة: قوة شد وعائد عالية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الحاملة للأحمال.
- المتانة: مقاومة ممتازة للصدمات، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة.
- مقاومة التآكل: مقاومة جيدة للاحتكاك، مما يجعله مثاليًا للمكونات المعرضة للاحتكاك.

المزايا:
- نسبة عالية من القوة إلى الوزن.
- قابلية جيدة للتشغيل واللحام.
- متعدد الاستخدامات للتطبيقات الهندسية المختلفة، بما في ذلك المكونات السيارات والهيكلية.

القيود:
- مقاومة متوسطة للتآكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ.
- يتطلب معالجة حرارية مناسبة لتحقيق الخصائص المثلى.

تاريخياً، تم استخدام فولاذ 836 في صناعات مختلفة بفضل خصائصه الميكانيكية المواتية وقابلية التكيف، مما يجعله خيارًا شائعًا لتصنيع المكونات التي تتطلب القوة والمتانة.

أسماء بديلة، معايير، ونظيرات

المنظمة المعتمدة	التسمية/الدرجة	البلد/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
UNS	G83600	الولايات المتحدة	أقرب معادل لـ AISI 4130
AISI/SAE	836	الولايات المتحدة	فولاذ سبائك متوسط ​​الكربون
ASTM	A829	الولايات المتحدة	مواصفة قياسية لفولاذ السبائك
EN	1.8511	أوروبا	خصائص مشابهة، اختلافات تركيبية طفيفة
JIS	S45C	اليابان	مماثل، ولكن مع محتوى كربون مختلف
ISO	683-1	دولي	تصنيف عام لفولاذ السبائك

تسلط الجدول أعلاه الضوء على المعايير المختلفة والنظيرات لفولاذ 836. ومن الجدير بالذكر أنه بينما تعتبر درجات مثل AISI 4130 وS45C غالبًا متكافئة، قد تظهر اختلافات طفيفة في التركيب يمكن أن تؤثر على الأداء في تطبيقات معينة. على سبيل المثال، يحتوي AISI 4130 على محتوى كربون أقل قليلاً، مما قد يؤثر على قابليته للتصلب وقوته.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نسبة النسبة المئوية (%)
C (الكربون)	0.30 - 0.40
Mn (المنغنيز)	0.60 - 0.90
Cr (الكروم)	0.50 - 1.00
Ni (النيكل)	0.40 - 0.70
Si (السيليكون)	0.15 - 0.40
P (الفوسفور)	≤ 0.035
S (الكبريت)	≤ 0.035

دور العناصر السبائكية الرئيسية:
- الكربون: العنصر الأساسي الذي يؤثر على الصلابة والقوة. عادةً ما يؤدي محتوى الكربون الأعلى إلى زيادة الصلابة ولكن قد يقلل من اللدونة.
- المنغنيز: يعزز القابلية للتصلب والقوة، مما يسمح بأداء أفضل تحت الإجهاد.
- الكروم: يحسن مقاومة التآكل والمتانة، مما يجعل الفولاذ مناسبًا للتطبيقات ذات الإجهاد العالي.
- النيكل: يزيد من المتانة وقوة الصدمة، مما يكون مفيدًا بشكل خاص في البيئات منخفضة الحرارة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	درجة حرارة الاختبار	القيمة/النطاق النموذجي (ميترية)	القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطورية)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد	مخفف	درجة حرارة الغرفة	620 - 750 ميجا باسكال	90 - 110 كيلو باوند/بوصة مربعة	ASTM E8
قوة العائد (0.2% انحراف)	مخفف	درجة حرارة الغرفة	350 - 450 ميجا باسكال	51 - 65 كيلو باوند/بوصة مربعة	ASTM E8
التمدد	مخفف	درجة حرارة الغرفة	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
الصلابة (برينيل)	مخفف	درجة حرارة الغرفة	170 - 230 HB	170 - 230 HB	ASTM E10
قوة الصدمة (شاربي)	مخفف	-20 °م	30 - 50 جول	22 - 37 قدم-رطل	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ 836 منه مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومتانة. تعتبر قوة العائد وقوة الشد ميزة خاصة في التطبيقات الهيكلية، بينما يشير تمدده إلى لدونة جيدة، مما يسمح بالتشويه دون كسر.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (ميترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.85 جرام/سم³	0.284 رطل/إنش³
نقطة الانصهار	-	1425 - 1540 °م	2600 - 2800 °ف
الموصلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	50 واط/م·ك	29 BTU·إنش/(ساعة·قدم²·°ف)
السعة الحرارية النوعية	درجة حرارة الغرفة	460 جول/كجم·ك	0.11 BTU/رطل·°ف
مقاومة الكهرباء	درجة حرارة الغرفة	0.0000015 أوم·م	0.0000005 أوم·إنش

أهمية الخصائص الفيزيائية الرئيسية:
- الكثافة: تشير كثافة فولاذ 836 إلى كتلته لكل وحدة حجم، وهو أمر حاسم للتطبيقات الحساسة للوزن.
- الموصلية الحرارية: تسمح الموصلية الحرارية المتوسطة بالتخلص الفعال من الحرارة في التطبيقات عالية الحرارة.
- السعة الحرارية النوعية: تعتبر هذه الخاصية مهمة في التطبيقات حيث تحدث تقلبات في درجة الحرارة، حيث تشير إلى كمية الطاقة المطلوبة لتغيير درجة حرارة المادة.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°م/°ف)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
المواد الكلوريدية	3 - 10	20 - 60 / 68 - 140	متوسطة	خطر التآكل البقعي
حمض الكبريتيك	10 - 30	20 - 40 / 68 - 104	ضعيفة	غير موصى به
هيدروكسيد الصوديوم	5 - 20	20 - 60 / 68 - 140	جيدة	مقاومة معتدلة
الجو	-	-	جيدة	عمومًا مناسبة

تظهر الفولاذ 836 مقاومة متوسطة للتآكل، خصوصًا في الظروف الجوية. ومع ذلك، فإنه معرض للتآكل البقعي في بيئات الكلوريد ويجب تجنبه في الظروف الحمضية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، مثل 304 أو 316، فإن مقاومة التآكل لفولاذ 836 محدودة، مما يجعله أقل ملاءمة للبيئات البحرية أو البيئة المسببة للتآكل الشديد.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°م)	درجة الحرارة (°ف)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة	400 °م	752 °ف	مناسب للتعرض المطول
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة	450 °م	842 °ف	تعرض قصير الأمد
درجة حرارة التقشير	600 °م	1112 °ف	خطر الأكسدة بعد هذه الحرارة
اعتبارات قوة الزحف	400 °م	752 °ف	تبدأ في الانخفاض عند هذه الحرارة

في درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ فولاذ 836 بخصائص ميكانيكية جيدة، لكن يجب الحرص على تجنب التعرض المطول لدرجات حرارة تزيد عن 400 °م (752 °ف) لمنع الأكسدة والتقشير. إن قوة الزحف له مناسبة للتطبيقات التي تتضمن دورة حرارية.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن الملحق الموصى به (تصنيف AWS)	الغاز/المادة الواقي النموذجية	الملاحظات
MIG	ER70S-6	الأرجون + CO2	جيد للأجزاء الرقيقة
TIG	ER80S-Ni	الأرجون	يحتاج إلى تسخين مسبق
Stick	E7018	-	ملائم للأجزاء السميكة

يعتبر فولاذ 836 بشكل عام قابلًا للحام، ولكن يُوصى بالتسخين المسبق لتقليل خطر التشقق. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد اللحام من خصائص اللحام، مما يضمن السلامة الهيكلية.

قابلية التشغيل

معامل التشغيل	فولاذ 836	AISI 1212	الملاحظات/النصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	70%	100%	فولاذ 836 أقل قابلية للتشغيل من 1212
سرعة القطع النموذجية (التدوير)	40 م/دقيقة	60 م/دقيقة	يجب ضبط الأدوات وفقًا لذلك

قابلية التشغيل لفولاذ 836 متوسطة، مما يتطلب أدوات وسرعات قطع مناسبة للحصول على أفضل النتائج. من الأفضل استخدام أدوات من الصلب عالي السرعة أو أدوات كربيد لتحقيق تشغيل فعال.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ 836 قابلية تشكيل جيدة، مما يسمح بعمليات التشكيل الباردة والساخنة. ومع ذلك، ينبغي الحذر لتجنب العمل الزائد الذي قد يؤدي إلى المتانة المفرطة خلال التشكيل البارد، مما قد يؤدي إلى التشقق. يجب الالتزام بأنصاف انحناء موصى بها للمحافظة على سلامة المادة.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة	نطاق الحرارة (°م/°ف)	مدة النقع النموذجية	طريقة التبريد	الهدف الرئيسي / النتيجة المتوقعة
تخفيف	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 ساعة	هواء	تليين، تحسين اللدونة
تصلب + تلطيف	850 - 900 / 1562 - 1652	ساعة واحدة	زيت أو ماء	تصلب، تحقيق الصلابة المطلوبة
تطبيع	800 - 900 / 1472 - 1652	ساعة واحدة	هواء	تنقية هيكل الحبيبات

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير على هيكل وخصائص فولاذ 836. تخفف المعالجة قوة الفولاذ، بينما تعزز عمليات التبريد والتلطيف من الصلابة والقوة. تنقي المعالجة التطبيعية هيكل الحبيبات، مما يحسن المتانة العامة.

التطبيقات والنهاية النموذجية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
صناعة السيارات	التروس والمحاور	قوة عالية، متانة	مكونات حاملة للأحمال
البناء	البراغي الهيكلية	قوة، قابلية اللحام	ضرورية للسلامة الهيكلية
النفط والغاز	لقم الحفر	مقاومة التآكل، متانة	بيئات ذات إجهاد عالي
الماكينات	عمود الكرنك	قوة، مقاومة التعب	حرجة للأداء

تشمل التطبيقات الأخرى:
- مكونات الآلات الثقيلة
- التركيبات الهوائية
- الأدوات والقوالب

يرجع اختيار فولاذ 836 لهذه التطبيقات بشكل أساسي إلى خصائصه الميكانيكية الممتازة، والتي تضمن الاعتمادية والأداء تحت الظروف المتطلبة.

اعتبارات هامة، معايير الاختيار، ورؤى أخرى

الميزة/الخاصية	فولاذ 836	AISI 4130	S45C	ملاحظة موجزة أو مقايضة
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	قوة عالية	قوة متوسطة	قوة عالية	فولاذ 836 يقدم متانة أفضل من AISI 4130
المسألة الرئيسية للتآكل	متوسطة	ضعيفة	متوسطة	فولاذ 836 أكثر ملاءمة للبيئات غير التآكلية
قابلية اللحام	جيدة	متوسطة	جيدة	فولاذ 836 يحتاج إلى تسخين مسبق لتحقيق أفضل النتائج
قابلية التشغيل	متوسطة	عالية	متوسطة	AISI 4130 أسهل في التشغيل
قابلية التشكيل	جيدة	متوسطة	جيدة	فولاذ 836 يحافظ على قابلية التشكيل تحت الإجهاد
التكلفة النسبية التقريبية	متوسطة	متوسطة	منخفضة	موفر للتكلفة للتطبيقات عالية الأداء
التوافر النموذجي	شائع	شائع	شائع	متوفر على نطاق واسع بأشكال مختلفة

عند اختيار فولاذ 836، تعتبر اعتبارات مثل الجدوى من حيث التكلفة، التوافر، ومتطلبات التطبيق المحددة أمرًا حاسمًا. توازن قوته ومتانته وقابلية اللحام يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية. ومع ذلك، فإن مقاومته المتوسطة للتآكل قد تقيد من استخدامه في البيئات شديد التآكل، حيث يمكن أن تكون المواد البديلة أكثر ملاءمة.

في الختام، يتميز فولاذ 836 كفولاذ سبائك متوسط ​​الكربون موثوق، يوفر مجموعة فريدة من الخصائص التي تلبي مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية. تضمن قابليته للتكيف، إلى جانب خصائصه الميكانيكية والفيزيائية، استمراره في الصدارة في الهندسة الحديثة.