B1112 الفولاذ: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

يف class="معدن B1112 هو سبيكة صلب متوسطة الكربون تُصنف أساساً كصلب منخفض السبيكة. يُميز بتركيب متوازن من الكربون والمنغنيز وعناصر السبائك الأخرى التي تساهم في خصائصه الميكانيكية ومرونته في التطبيقات الهندسية. تشمل العناصر الأساسية في معدن B1112:

• الكربون (C): يعزز من الصلابة والقوة.
• المنغنيز (Mn): يُحسن من القابلية للتصلب والقوة الشد.
• السيليكون (Si): يزيد من القوة ومقاومة الأكسدة.

الخصائص والخصائص

معدن B1112 معروف بقدرته الممتازة على التشغيل وقدرته الجيدة على اللحام، مما يجعله خياراً شائعاً في مختلف عمليات التصنيع. تشمل خصائصه المميزة:

• نسبة القوة إلى الوزن الجيدة: يوفر سلامة هيكلية مع تقليل الوزن.
• مقاومة ممتازة للتآكل: مناسب للتطبيقات التي تكون فيها التآكل مصدر قلق.
• تشكيل متعدد الاستخدامات: يمكن تشكيله ولحامه وتشغيله بسهولة.

المزايا والقيود

المزايا:
- توفر القدرة العالية على التشغيل عمليات تصنيع فعالة.
- تسهل جودة اللحام بناء الهياكل المعقدة.
- مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات بسبب خصائصه المتوازنة.

القيود:
- قد تتطلب مقاومة التآكل المتوسطة طلاءات واقية في البيئات القاسية.
- ليس مناسباً للتطبيقات عالية الحرارة دون معالجة حرارية مناسبة.

يمتلك معدن B1112 موقعًا مهمًا في السوق بسبب توازن خصائصه وفعاليته من حيث التكلفة، مما يجعله خيارًا شائعًا في مختلف الصناعات، بما في ذلك السيارات والبناء والآلات.

الأسماء البديلة، المعايير، والمعادلات

المنظمة القياسية	التصنيف / الدرجة	البلد / المنطقة الأصلية	ملاحظات
UNS	G11120	الولايات المتحدة الأمريكية	الأقرب للبديل AISI 1112
AISI/SAE	1112	الولايات المتحدة الأمريكية	اختلافات صغيرة في التركيب يجب أن توضع في الاعتبار
ASTM	A108	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفة قياسية لخرائط الصلب الكربوني المعالجة على البارد
EN	1.0737	أوروبا	درجة معادلة بخصائص مشابهة
JIS	S45C	اليابان	خصائص ميكانيكية مشابهة ولكن تركيبة كيميائية مختلفة

تسليط الضوء على المعايير والبدائل المتنوعة لمعدن B1112. يجب ملاحظة أنه على الرغم من أن هذه الدرجات قد تعتبر متكافئة، فإن الاختلافات الطفيفة في التركيب يمكن أن تؤثر على الأداء في التطبيقات المحددة. على سبيل المثال، وجود الكبريت في AISI 1112 يعزز من قدرة التشغيل ولكنه قد يقلل من جودة اللحام مقارنةً بـ B1112.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة المئوية (%)
الكربون (C)	0.10 - 0.15
المنغنيز (Mn)	0.60 - 0.90
السيليكون (Si)	0.15 - 0.40
الفوسفور (P)	≤ 0.04
الكبريت (S)	≤ 0.05

الدور الرئيسي للعناصر الأساسية في سبيكة B1112 يشمل:

• الكربون: يزيد من الصلابة وقوة الشد، مما يجعل الفولاذ مناسبًا للتطبيقات الحاملة للأحمال.
• المنغنيز: يعزز من قابلية التصلب، مما يسمح بأداء أفضل تحت الضغط.
• السيليكون: يحسن من القوة ومقاومة الأكسدة، مما يساهم في المتانة العامة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الحرارة	درجة الحرارة للاختبار	القيمة/النطاق النموذجي (متري)	القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد	مخلوط	درجة حرارة الغرفة	580 - 700 ميغاباسكال	84 - 102 كيلو باسكال	ASTM E8
قوة الخضوع (انحراف 0.2%)	مخلوط	درجة حرارة الغرفة	350 - 450 ميغاباسكال	51 - 65 كيلو باسكال	ASTM E8
التمدد	مخلوط	درجة حرارة الغرفة	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
الصلابة (بريفيل)	مخلوط	درجة حرارة الغرفة	160 - 190 هب	160 - 190 هب	ASTM E10
قوة التأثير	شريحة تشاربي	-20 °C	30 - 50 جول	22 - 37 قدم-لبيف	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لمعدن B1112 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة جيدة وقابلية للتمدد. تشير قوتا الشد والانضغاط إلى قدرته على تحمل الأحمال الكبيرة، بينما تعكس نسبة التمدد قدرته على التشوه دون الكسر، وهو أمر حيوي للتطبيقات الهيكلية.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (متري)	القيمة (إمبراطوري)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.85 غم/سم³	0.284 رطل/إنش³
درجة انصهار	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
الموصلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	50 واط/م·ك	34.5 BTU·إنش/(ساعة·قدم²·°F)
السعة الحرارية النوعية	درجة حرارة الغرفة	460 جول/كغ·ك	0.11 BTU/رطل·°F
المقاومة الكهربائية	درجة حرارة الغرفة	0.0000017 أوم·م	0.0000017 أوم·إنش

تعتبر الخصائص الفيزيائية لمعدن B1112، مثل كثافته ونقطة انصهاره، هامة لتطبيقات معالجة حرارية. تشير الموصلية الحرارية إلى قدرته على تبديد الحرارة، وهو أمر أساسي في عمليات التشغيل واللحام.

مقاومة التآكل

المادة المسببة للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
الجو	-	-	عادلة	عرضة للصدأ
الكلوريدات	3-5	20-60	رديئة	خطر تآكل التآكل
الأحماض	10-20	25-50	غير موصى به	عرضة عالية
المحاليل القلوية	5-10	25-50	عادلة	مقاومة متوسطة

يظهر معدن B1112 مقاومة متوسطة للتآكل، خصوصا في الظروف الجوية. ومع ذلك، فهو معرض للتآكل في بيئات الكلور، ويجب حمايته في الظروف الحمضية أو القلوية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، فإن مقاومة B1112 للتآكل محدودة، مما يجعله أقل ملاءمة للتطبيقات البحرية أو المعالجة الكيميائية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
درجة حرارة الخدمة القصوى المستمرة	400 °C	752 °F	مناسب لدرجات الحرارة المتوسطة
درجة حرارة الخدمة القصوى المتقطعة	500 °C	932 °F	تعرض قصير الأجل فقط
درجة حرارة التمدد	600 °C	1112 °F	خطر التأكسد بعد هذه الدرجة
اعتبارات قوة الزحف	400 °C	752 °F	يبدأ في فقدان قوته عند هذه الدرجة

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ معدن B1112 بقوته ولكنه قد يتعرض للتأكسد والتوسع. من الضروري مراعاة هذه العوامل عند تصميم المكونات التي ستعمل تحت ظروف عالية الحرارة.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن الملحق الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلكس التغطية النموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	خليط من الأرجون/ثاني أكسيد الكربون	جيد للأقسام الرقيقة
TIG	ER70S-2	الأرجون	لحامات نظيفة، تشوه منخفض
الشريط	E7018	-	يتطلب تسخين مسبق

يمتاز معدن B1112 بشكل عام بجودة لحامه، خاصة مع عمليات MIG وTIG. قد يكون من الضروري التسخين المسبق لتجنب التصدع، خصوصا في الأقسام الأكثر سمكاً. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد اللحام الخصائص الميكانيكية للحام.

قابلية التشغيل

بارامتر التشغيل	معدن B1112	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	100	150	B1112 أقل قابلية للتشغيل من 1212
سرعة القطع النموذجية (التدوير)	60-80 م/د	90-120 م/د	استخدم أدوات الفولاذ عالي السرعة

يوفر معدن B1112 قابلية تشغيل جيدة، على الرغم من أنه ليس سهلاً في التشغيل مثل بعض الدرجات الأخرى مثل AISI 1212. يمكن أن تعزز سرعات القطع والأدوات المثلى الأداء أثناء عمليات التشغيل.

قابلية التشكيل

يظهر معدن B1112 قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح بعمليات التشكيل البارد والساخن. يمكن ثنيه وتشكيله دون خطر كبير من التصدع، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهيكلية. يجب مراعاة تأثير العمل في أثناء عمليات التشكيل، حيث يمكن أن يزيد من قوة المادة.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة	نطاق درجات الحرارة (°C/°F)	الوقت النموذجي للتجفيف	طريقة التبريد	الهدف الرئيسي / النتيجة المتوقعة
التطبيع	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	ساعتين	هواء أو ماء	تليين، تحسين قابلية التشغيل
التبريد	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 دقيقة	زيت أو ماء	تصلب، زيادة القوة
التلطيف	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	ساعة واحدة	هواء	تقليل الهشاشة، تحسين قوة التحمل

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية مثل التطبيع والتبريد والتلطيف بشكل كبير على البنية الدقيقة وخصائص معدن B1112. يعمل التطبيع على تليين المادة، في حين يزيد التبريد من الصلابة. يعتبر التلطيف أمرًا حيويًا لتخفيف الضغوط وتعزيز القوة بعد التصلب.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال عن تطبيق محدد	الخصائص الأساسية للصلب المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار
السيارات	محاور التروس	قوة شد عالية، قابلية تشغيل جيدة	المتانة والأداء
البناء	العوارض الهيكلية	نسبة جيدة من القوة إلى الوزن	فعالة من حيث التكلفة وموثوقة
الآلات	مكونات الماكينات	مقاومة للتآكل، سهولة التصنيع	تنوع و أداء

تشمل التطبيقات الأخرى لمعدن B1112:

• تصنيع المسامير والصمامات
• إنتاج الأدوات والقوالب
• بناء الإطارات والدعائم

يتم اختيار معدن B1112 لهذه التطبيقات بسبب خصائصه المتوازنة، التي توفر تركيبة من القوة، قابلية التشغيل، وفعالية التكلفة.

اعتبارات مهمة ومعايير الاختيار ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	معدن B1112	AISI 1018	AISI 4140	ملاحظة مختصرة عن المزايا/العيوب أو المفاضلات
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	متوسطة	منخفضة	مرتفعة	B1112 يقدم توازنًا بين القوة والمرونة
الجانب الرئيسي في مقاومة التآكل	عادلة	جيدة	رديئة	B1112 يتطلب الحماية في البيئات التآكلية
قابلية اللحام	جيدة	ممتازة	عادلة	B1112 مناسب لعمليات اللحام المختلفة
قابلية التشغيل	جيدة	ممتازة	عادلة	B1112 أسهل في التشغيل من الفولاذات الأعلى سبيكة
قابلية التشكيل	جيدة	ممتازة	عادلة	B1112 يمكن تشكيله دون خطر كبير من التصدع
التكلفة النسبية التقريبية	متوسطة	منخفضة	مرتفعة	B1112 فعّال من حيث التكلفة للتطبيقات متوسطة القوة
التوافر النموذجي	مرتفع	مرتفع جدًا	متوسط	B1112 متاح على نطاق واسع بأشكال مختلفة

عند اختيار معدن B1112، تشمل الاعتبارات خصائصه الميكانيكية، مقاومة التآكل، وخصائص التصنيع. إنه خيار فعال من حيث التكلفة للتطبيقات التي تتطلب قوة متوسطة وجودة تشغيل جيدة. ومع ذلك، بالنسبة للبيئات ذات مخاطر التآكل العالية أو المتطلبات الميكانيكية المتطرفة، قد تكون درجات بديلة أكثر ملاءمة.

باختصار، يُعتبر معدن B1112 سبيكة من الصلب المتوسطة الكربون التي تقدم تركيبة متوازنة من الخصائص، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات. توفر قابليته الجيدة للتشغيل واللحام والقوة المتوسطة خيارا شائعا في مختلف الصناعات، في حين يجب مراعاة قيود مقاومته للتآكل وتطبيقاته عالية الحرارة بعناية أثناء اختيار المواد.