ETD 150 الفولاذ: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

Table Of Content

Table Of Content

فولاذ ETD 150 هو فولاذ سبائكي متوسط الكربون معروف بقدرته الممتازة على التشغيل وخصائصه الميكانيكية الجيدة. يصنف كفولاذ منخفض السبيكة، يتكون ETD 150 بشكل رئيسي من الحديد والكربون ونسبة صغيرة من العناصر السبيكية مثل المنغنيز والكروم والموليبدينوم. تعمل هذه العناصر على تعزيز صلابته وقوته ومقاومته للتآكل، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية.

نظرة شاملة

يتميز فولاذ ETD 150 بمحتوى الكربون المتوسط، الذي يتراوح عادةً بين 0.15% و0.25%. ويُشكل وجود العناصر السبيكية مثل المنغنيز (Mn) والكروم (Cr) والموليبدينوم (Mo) مساهمة في أدائه العام. يحسن المنغنيز القابلية للتصلب والصلابة، بينما يعزز الكروم مقاومة التآكل والمتانة. يساعد الموليبدينوم في زيادة قوة الفولاذ عند درجات الحرارة المرتفعة.

تشمل الخصائص الأكثر أهمية لـ ETD 150 قوته العالية في الشد، واللدونة الجيدة، والقدرة الممتازة على التشغيل. تجعل هذه الخصائص منه خيارًا مفضلًا لتصنيع مكونات تتطلب تشغيلًا دقيقًا ومقاومة عالية للتآكل، مثل التروس والمحاور والمثبتات.

المميزات:
- قدرة تشغيل ممتازة: تم تصميم ETD 150 لتسهيل التشغيل، مما يجعله مثاليًا للمكونات الدقيقة.
- قوة ومتانة جيدة: يوفر توازنًا بين القوة واللدونة، مناسب لمجموعة متنوعة من التطبيقات الميكانيكية.
- تطبيقات متعددة الاستخدامات: تتيح خصائصه استخدامه في صناعات متنوعة، بما في ذلك السيارات والفضاء.

القيود:
- مقاومة متوسطة للتآكل: مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، قد لا يقدم ETD 150 أداءً جيدًا في البيئات شديدة التآكل.
- أداء محدود في درجات الحرارة العالية: بينما يمكنه تحمل درجات حرارة معتدلة، إلا أنه غير مناسب للتطبيقات التي تتطلب مقاومة حرارة قوية.

تاريخيًا، تم استخدام ETD 150 على نطاق واسع في تصنيع مكونات دقيقة، مما يسهم في مكانته الراسخة في السوق كخيار موثوق للمهندسين والمصنعين.

أسماء بديلة، معايير، ونظائر

المنظمة القياسية التسمية/الدرجة الدولة/المنطقة الأصلية ملاحظات
UNS G15000 الولايات المتحدة الأقرب إلى AISI 4140
AISI/SAE 4140 الولايات المتحدة اختلافات طفيفة في التكوين
ASTM A108 الولايات المتحدة المواصفة القياسية لقضبان الفولاذ المنتهي بالبرودة
EN 42CrMo4 أوروبا خصائص مشابهة، تستخدم في التطبيقات الأوروبية
JIS SCM440 اليابان معادل مع اختلافات طفيفة في التكوين

تسلط الجدول أعلاه الضوء على المعايير والنظائر المختلفة لفولاذ ETD 150. ومن الجدير بالذكر أنه بينما يُعتبر AISI 4140 غالبًا معادلًا، إلا أنه قد يمتلك خصائص ميكانيكية واستجابات معالجة حرارية مختلفة قليلاً، مما قد يؤثر على الأداء في تطبيقات معينة.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم) نسبة المئوية (من %)
C (الكربون) 0.15 - 0.25
Mn (المنغنيز) 0.60 - 0.90
Cr (الكروم) 0.90 - 1.20
Mo (الموليبدينوم) 0.15 - 0.25
Si (السيليكون) 0.15 - 0.40
P (الفوسفور) ≤ 0.035
S (الكبريت) ≤ 0.040

تلعب العناصر السبيكية الرئيسية في فولاذ ETD 150 أدوارًا حاسمة في تحديد خصائصه:
- الكربون (C): يزيد من الصلابة والقوة من خلال المعالجة الحرارية.
- المنغنيز (Mn): يعزز من القابلية للتصلب والصلابة.
- الكروم (Cr): يحسن المتانة ومقاومة التآكل.
- الموليبدينوم (Mo): يزيد القوة عند درجات الحرارة المرتفعة ويعزز القابلية للتصلب.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية الحالة/الحرارة القيمة/النطاق النموذجي (متركي) القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري) المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد مخفف 620 - 850 MPa 90 - 123 ksi ASTM E8
قوة الخضوع (0.2% انحراف) مخفف 350 - 550 MPa 51 - 80 ksi ASTM E8
التمدد مخفف 20 - 30% 20 - 30% ASTM E8
الصلابة (برينيل) مخفف 200 - 250 HB 200 - 250 HB ASTM E10
قوة الصدمة (تشربي) -40°C 30 - 50 J 22 - 37 ft-lbf ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ ETD 150 مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومتانة. تشير قوة الشد والخضوع إلى أنه يمكن أن يتحمل أحمالًا كبيرة، بينما تشير نسبة التمدد إلى اللدونة الجيدة، مما يسمح بالتشوه دون كسر. تشير قيم الصلابة إلى مقاومته للتآكل، مما يجعله مثاليًا للمكونات التي تتعرض للاحتكاك.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية الحالة/درجة الحرارة القيمة (متركية) القيمة (إمبراطورية)
الكثافة - 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
درجة انصهار - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F
موصلية حرارية 20°C 45 W/m·K 31 BTU·in/h·ft²·°F
السعة الحرارية المحددة 20°C 460 J/kg·K 0.11 BTU/lb·°F
المقاومة الكهربائية 20°C 0.0000017 Ω·m 0.0000017 Ω·in

تشمل الخصائص الفيزيائية الأساسية لفولاذ ETD 150 كثافته ودرجة انصهاره، والتي تعتبر حاسمة للتطبيقات التي تنطوي على اعتبارات الوزن وإدارة الحرارة. تشير الموصلية الحرارية إلى قدرته على تبديد الحرارة، مما يجعله مناسبًا للمكونات التي قد تتعرض لدورات حرارية.

مقاومة التآكل

العنصر المسبب للتآكل التركيز (%) درجة الحرارة (°C/°F) تصنيف المقاومة ملاحظات
الكلوريدات متغير جوّي متوسط خطر تآكل النقاط
الأحماض متغير جوّي ضعيف غير موصى به
المحلولات القلوية متغير جوّي متوسط مقاومة معتدلة

يظهر فولاذ ETD 150 مقاومة متوسطة للتآكل، خاصة في البيئات التي تحتوي على كلوريدات، حيث قد يكون حساسًا للتآكل النقطي. في الظروف الحمضية، ينخفض أداؤه بشكل كبير، مما يجعله غير مناسب للتطبيقات المعرضة للأحماض القوية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، فإن ETD 150 أقل مقاومة للتآكل، مما ينبغي مراعاته عند اختيار المواد للبيئات المحددة.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد درجة الحرارة (°C) درجة الحرارة (°F) ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة 400 °C 752 °F مناسب لدرجات الحرارة المعتدلة
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة 450 °C 842 °F تعرض مؤقت فقط
درجة حرارة التآكل 600 °C 1112 °F خطر الأكسدة بعد هذه الدرجة
تبدأ اعتبارات قوة الزحف 300 °C 572 °F فقدان كبير للقوة فوق هذه الدرجة

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ فولاذ ETD 150 بقوته حتى حوالي 400 °C (752 °F) ولكن قد يتعرض للأكسدة والتآكل بعد هذه النقطة. أداؤه في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية محدود مقارنة بالفولاذات السبائكية الأخرى المصممة لمثل هذه البيئات.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام المعدن الملء الموصى به (تصنيف AWS) غاز/فلتر حماية نموذجي ملاحظات
MIG ER70S-6 خليط الأرجون + CO2 جيد للأقسام الرقيقة
TIG ER70S-2 أرجون لحامات نظيفة، تشوه منخفض
Stick E7018 - مناسب للأقسام السميكة

يعتبر فولاذ ETD 150 بشكل عام قابلًا للحام، لكن قد يكون من الضروري تسخين مسبق لتجنب التصدع. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد اللحام من خصائص منطقة اللحام، مما يضمن سلامة الهيكل.

قابلية التشغيل

معامل التشغيل ETD 150 AISI 1212 ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي 100 150 ETD 150 أقل قابلية للتشغيل من 1212
سرعة القطع النموذجية (التدوير) 80 m/min 120 m/min قم بالتعديل وفقًا لتآكل الأداة

يوفر ETD 150 قابلية تشغيل جيدة، على الرغم من أنه ليس سهلاً في التشغيل مثل بعض الفولاذات القابلة للتشغيل مثل AISI 1212. يجب النظر في سرعات القطع المثلى والأدوات لتحقيق أفضل النتائج.

قابلية التشكيل

يظهر ETD 150 قابلية تشكيل متوسطة، مما يسمح بعمليات التشكيل الباردة والساخنة. ومع ذلك، يجب توخي الحذر لتجنب تصلب العمل المفرط، مما يمكن أن يؤدي إلى التصدع أثناء عمليات الثني. يجب الالتزام بأشعة الثني الموصى بها للحصول على أفضل النتائج.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة نطاق درجة الحرارة (°C/°F) الوقت النموذجي للنقع طريقة التبريد الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
تخمير 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F 1 - 2 ساعة هواء تقليل الصلابة، تحسين اللدونة
تصلب 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F 30 دقيقة زيت زيادة الصلابة والقوة
تطبيع 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F ساعة واحدة هواء تقليل الهشاشة، تعزيز المتانة

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير على البنية المجهرية لفولاذ ETD 150. يعمل التخمير على تليين الفولاذ، بينما يزيد التصلب من الصلابة. تطبيع أمر حاسم لتحقيق توازن بين الصلابة والمتانة، مما يجعله مناسبًا لمختلف التطبيقات.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع مثال على التطبيق المحدد الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق سبب الاختيار
السيارات التروس قوة شد عالية، قابلية تشغيل جيدة الدقة والمتانة
الفضاء المثبتات مقاومة التآكل، القوة خفيفة الوزن وقوية
الآلات المحاور المتانة، مقاومة التآكل قدرة تحميل عالية

تشمل التطبيقات الأخرى لفولاذ ETD 150:
- البناء: يستخدم في المكونات الهيكلية بسبب قوته.
- التصنيع: مثالي للأدوات والمواتير الدقيقة.

يتم اختيار ETD 150 للتطبيقات التي تتطلب مزيجًا من القوة وقدرة التشغيل ومقاومة التآكل، مما يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات عبر مختلف الصناعات.

اعتبارات هامة ومعايير الاختيار ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية ETD 150 AISI 4140 SCM440 ملاحظة موجزة عن المزايا/العيوب أو التنازلات
الخاصية الميكانيكية الرئيسية قوة جيدة قوة ممتازة قدرة جيدة على التحمل ETD 150 أكثر قابلية للتشغيل من 4140
الجانب الرئيسي لمقاومة التآكل متوسط جيد متوسط 4140 يقدم مقاومة أفضل للتآكل
قابلية اللحام جيدة متوسطة متوسطة ETD 150 أسهل في اللحام من 4140
قابلية التشغيل جيدة متوسطة متوسطة ETD 150 أسهل في التشغيل من SCM440
قابلية التشكيل متوسطة متوسطة جيدة SCM440 يمكن تشكيله بسهولة أكبر
التكلفة النسبية التقريبية متوسطة أعلى متوسطة ETD 150 فعالة من حيث التكلفة للأجزاء الدقيقة
التوافر النموذجي شائع شائع شائع جميع الدرجات متاحة على نطاق واسع

عند اختيار فولاذ ETD 150، يجب أن تتضمن الاعتبارات خصائصه الميكانيكية وقابلية التشغيل وفعالية التكلفة. بينما يوفر قابلية تشغيل وقوة ممتازة، إلا أن مقاومته للتآكل قد لا تلبي احتياجات جميع التطبيقات. يمكن أن يساعد مقارنة ذلك مع بدائل مثل AISI 4140 وSCM440 في تحديد الأنسب لمتطلبات الهندسة المحددة.

باختصار، فولاذ ETD 150 هو فولاذ سبائكي متوسط الكربون يتميز بجودة التشغيل وخصائصه الميكانيكية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات. يجب أن يستند اختياره إلى تقييم دقيق للاحتياجات المحددة للاستخدام المقصود، مع مراعاة كل من مزاياه وقيوداته.

العودة إلى المدونة

Leave a comment