صلب Fe 360 (S235JR): الخصائص والتطبيقات الرئيسية

الفولاذ Fe 360، المعروف أيضًا باسم S235JR، هو فولاذ هيكلي منخفض الكربون يستخدم على نطاق واسع في تطبيقات البناء والهندسة. يندرج تحت فئة الفولاذ الهيكلي غير السبائكي، ويصنف بشكل خاص كفولاذ لطيف. العنصر السبائكي الرئيسي في Fe 360 هو الكربون، مع محتوى كربوني نموذجي يبلغ حوالي 0.2٪ أو أقل، مما يساهم في قابلية اللحام والتشكيل الجيدة. يُعرف هذا الدرجة من الفولاذ بخصائصه الميكانيكية الممتازة، بما في ذلك قوة الشد والليونة الجيدة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهيكلية.

نظرة شاملة

يتسم فولاذ Fe 360 بتوازنه بين القوة والليونة، مما يجعله خيارًا شائعًا للمكونات الهيكلية في المباني والجسور ومشروعات البنية التحتية الأخرى. يعزز محتواه المنخفض من الكربون من قابلية اللحام، مما يسمح بتصنيع وتجميع سهل. يُظهر الفولاذ مقاومة جيدة للصدمات وقادر على تحمل الأحمال المتوسطة، وهو أمر أساسي في تطبيقات البناء.

مزايا فولاذ Fe 360:
- قابلية اللحام: ممتازة للحام، مما يبسط عمليات البناء.
- الليونة: نسبة إطالة عالية تتيح التشويه بدون كسر.
- الفعالية من حيث التكلفة: تكلفة أقل عمومًا مقارنة بالفولاذات السبائكية الأعلى، مما يجعله خيارًا مناسبًا للمشروعات الكبيرة.

قيود فولاذ Fe 360:
- مقاومة التآكل: مقاومة محدودة للبيئات المسببة للتآكل بدون طلاءات واقية.
- قيود القوة: غير مناسب للتطبيقات التي تتطلب قوة أو صلابة عالية مقارنة بالفولاذات ذات الدرجات الأعلى.

تاريخيًا، كان فولاذ Fe 360 عنصرًا أساسيًا في صناعة البناء بسبب خصائصه الملائمة وفعاليته من حيث التكلفة. أدى استخدامه الواسع إلى تأسيسه كمواد قياسية في العديد من التطبيقات الهندسية.

أسماء بديلة، معايير، ومعادلات

المنظمة المعيارية	التصنيف/الدرجة	البلد/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
EN	S235JR	أوروبا	الأقرب إلى المعادل Fe 360
ASTM	A36	الولايات المتحدة	اختلافات تركيبية طفيفة
JIS	SS400	اليابان	خصائص مشابهة، لكن قوة العائد أقل
ISO	S235	دولي	معادل عام، تطبيقات مشابهة
DIN	St37-2	ألمانيا	تسمية تاريخية، خصائص مشابهة

بينما يُعتبر S235JR غالبًا معادلًا لدرجات أخرى مثل A36 وSS400، من الضروري ملاحظة أن الفروقات الطفيفة في قوة العائد وصلابة التأثير يمكن أن تؤثر على الأداء في تطبيقات معينة. على سبيل المثال، قد يكون A36 لديه قوة عائد أعلى قليلاً، مما يجعله مفضلًا لتطبيقات تحمل الأحمال.

الخصائص الرئيسية

التكوين الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة (%)
C (الكربون)	0.12 - 0.20
Si (السيليكون)	0.10 - 0.40
Mn (المنغنيز)	0.40 - 1.20
P (الفوسفور)	≤ 0.045
S (الكبريت)	≤ 0.045
Fe (الحديد)	التوازن

تلعب العناصر السبائكية الرئيسية في فولاذ Fe 360 دورًا حيويًا في خصائصه:
- الكربون (C): يعزز القوة والصلابة ولكنه يمكن أن يقلل من الليونة إذا كان موجودًا بكميات أكبر.
- المنغنيز (Mn): يحسن القدرة على الصلابة وقوة الشد، مما يساهم في متانة الفولاذ الشاملة.
- السيليكون (Si): يعمل كمزيل للأكسدة خلال عملية تصنيع الفولاذ ويمكن أن يعزز القوة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الحرارة	القيمة/النطاق النموذجي (الميتري)	القيمة/النطاق النموذجي (الإمبراطوري)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد	كما تم دحرجته	360 - 510 ميجا باسكال	52 - 74 كيلو باوند في البوصة	ASTM E8
قوة العائد (نسبة 0.2٪)	كما تم دحرجته	235 ميجا باسكال	34 كيلو باوند في البوصة	ASTM E8
الإطالة	كما تم دحرجته	20%	20%	ASTM E8
تخفيض المساحة	كما تم دحرجته	30%	30%	ASTM E8
الصلابة (برينل)	كما تم دحرجته	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
قوة التأثير	شاربي V-نقطة، -20°C	≥ 27 جول	≥ 20 قدم-رطل	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ Fe 360 مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهيكلية. تسمح قوة العائد له بدعم أحمال كبيرة، بينما تشير إطالته وتخفيض مساحته إلى ليونة جيدة، وهو أمر أساسي للهياكل التي قد تواجه أحمال ديناميكية أو تشوه.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/الحرارة	القيمة (الميتري)	القيمة (الإمبراطوري)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7850 كجم/م³	490 رطل/قدم³
نقطة الانصهار	-	1425 - 1540 °م	2600 - 2800 °ف
موصلية حرارية	درجة حرارة الغرفة	50 واط/م·ك	34.5 BTU·in/h·ft²·°ف
سعة الحرارة النوعية	درجة حرارة الغرفة	460 جول/كجم·ك	0.11 BTU/رطل·°ف
المقاومة الكهربائية	درجة حرارة الغرفة	0.0000017 أوم·م	0.0000017 أوم·قدم

تجعل كثافة فولاذ Fe 360 خيارًا قويًا للتطبيقات الهيكلية، بينما تعتبر موصلية حرارته وسعته الحرارية النوعية مهمة للتطبيقات التي تت涉及 نقل الحرارة. تشير نقطة الانصهار إلى أنه يمكنه تحمل درجات حرارة عالية خلال عمليات التصنيع.

مقاومة التآكل

المادة المسببة للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°م)	تصنيف المقاومة	الملاحظات
جو	-	-	متوسطة	عرضة للصدأ
كلوريدات	3-5	20-60	ضعيف	خطر تآكل الحفر
أحماض	10-20	20-40	غير موصى به	تدهور سريع
قلويات	5-10	20-60	متوسطة	مقاومة متوسطة

يظهر فولاذ Fe 360 مقاومة معتدلة لتآكل الجو ولكنه عرضة للصدأ بدون طلاءات واقية. في البيئات التي تحتوي على الكلوريد، مثل المناطق الساحلية، تزيد خطر تآكل الحفر بشكل كبير. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ، فإن مقاومة التآكل لـ Fe 360 محدودة، مما يجعله أقل ملاءمة للتطبيقات في البيئات القاسية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°م)	درجة الحرارة (°ف)	الملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمية مستمرة	400 °م	752 °ف	مناسب للاستخدام الهيكلي
أقصى درجة حرارة خدمية متقطعة	500 °م	932 °ف	تعرض محدود
درجة حرارة التقشير	600 °م	1112 °ف	خطر الأكسدة

يمكن لفولاذ Fe 360 تحمل درجات حرارة متوسطة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات. ومع ذلك، في درجات الحرارة المرتفعة، قد يتعرض للأكسدة، مما يمكن أن يؤثر على خصائصه الميكانيكية. يجب توخي الحذر في التطبيقات التي تت涉及 الحرارة العالية لمنع التدهور.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	معدن الحشو الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلور الحماية النموذجي	الملاحظات
MIG	ER70S-6	أرجون/ثاني أكسيد الكربون	جيد للأقسام الرقيقة
TIG	ER70S-2	أرجون	لحامات نظيفة، تشوه منخفض
SMAW	E7018	-	مناسب للأقسام السميكة

يكون فولاذ Fe 360 قابلًا للحام بشكل كبير، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات البناء. قد يتطلب تسخينًا مسبقًا للأقسام السميكة لتجنب التشقق. يمكن أن يؤدي علاج الحرارة بعد اللحام إلى تعزيز خصائص منطقة اللحام، مما يضمن التكامل الهيكلي.

قابلية التشغيل

معلمة التشغيل	فولاذ Fe 360	فولاذ AISI 1212	الملاحظات/النصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	70%	100%	قابلية تشغيل جيدة، ولكن أبطأ
سرعة القطع النموذجية (الدوران)	30 م/دقيقة	50 م/دقيقة	استخدم أدوات فولاذ سريع السرعة

يقدم فولاذ Fe 360 قابلية تشغيل معقولة، على الرغم من أنه ليس سهل التشغيل مثل بعض الفولاذات السبائكية الأعلى. يمكن أن تعزز سرعات القطع المثلى والأدوات من الأداء أثناء عمليات التشغيل.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ Fe 360 قابلية تشكيل ممتازة، مما يسمح بعمليات التشكيل البارد والساخن. تمكّن ليونته من انحنائه وتشكيله بدون كسر، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من المكونات الهيكلية. يجب مراعاة الحد الأدنى من نصف قطر الانحناء أثناء التصنيع لتجنب العمل الشاق.

معالجة الحرارية

عملية العلاج	نطاق درجة الحرارة (°م)	الوقت النموذجي للتمديد	طريقة التبريد	الهدف الرئيسي / النتيجة المتوقعة
التسخين	600 - 700	1 - 2 ساعات	هواء	تحسين الليونة وتقليل الصلابة
تطبيع	850 - 900	1 - 2 ساعات	هواء	تنقيح بنية الحبة
التبريد السريع	800 - 900	30 دقيقة	ماء/زيت	زيادة الصلابة

يمكن أن تؤثر عمليات العلاج الحراري مثل التسخين والتطبيع بشكل كبير على البنية الدقيقة لفولاذ Fe 360، مما يعزز خصائصه الميكانيكية. يحسن التسخين من الليونة، بينما يقوم التطبيع بتنقيح بنية الحبة، مما يؤدي إلى تحسين المتانة.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
البناء	العوارض والأعمدة	قوة عالية، قابلية لحام جيدة	سلامة هيكلية
السيارات	مكونات الهيكل	ليون، قابلية تشكيل	خفيفة الوزن وقوية
الآلات	الإطارات والدعامات	مقاومة للصدمات، قابلية التشغيل	ديمومة تحت الحمل
بناء السفن	هياكل البدن	مقاومة التآكل، قابلية اللحام	فعالة من حيث التكلفة وموثوقة

يستخدم فولاذ Fe 360 بشكل شائع في البناء للعوارض والأعمدة بسبب قوته العالية وقابلية اللحام الجيدة. في صناعة السيارات، يتم استخدامه لمكونات الهيكل حيث يكون التوازن بين الوزن والقوة أمرًا حاسمًا.

اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	فولاذ Fe 360	فولاذ A36	فولاذ S235J2	ملاحظة إيجابية/سلبية أو تبادل تجاري مختصر
قوة العائد	235 ميجا باسكال	250 ميجا باسكال	235 ميجا باسكال	A36 لديه قوة عائد أعلى قليلاً
مقاومة التآكل	متوسطة	متوسطة	جيدة	S235J2 يقدم مقاومة أفضل للتآكل
قابلية اللحام	ممتازة	جيدة	ممتازة	جميع الدرجات قابلة للحام، لكن Fe 360 مفضل
قابلية التشغيل	متوسطة	جيدة	متوسطة	A36 أسهل في التشغيل
قابلية التشكيل	ممتازة	جيدة	ممتازة	جميع الدرجات لديها قابلية تشكيل جيدة
التكلفة النسبية التقريبية	منخفضة	منخفضة	متوسطة	يعتبر Fe 360 عمومًا أكثر فعالية من حيث التكلفة
توافر النموذجي	مرتفع	مرتفع	متوسط	فولاذ Fe 360 متاح على نطاق واسع

عند اختيار فولاذ Fe 360 لمشروع، تكون الاعتبارات مثل التكلفة، التوافر، والخصائص الميكانيكية المحددة حاسمة. تجعل قابلية اللحام والتشكيل الممتازة منه خيارًا مفضلًا للعديد من التطبيقات الهيكلية. ومع ذلك، بالنسبة للبيئات ذات المخاطر العالية للتآكل، قد تكون الدرجات البديلة مثل S235J2 أكثر ملاءمة على الرغم من التكاليف المحتملة الأعلى.

في الختام، يعتبر فولاذ Fe 360 (S235JR) درجة فولاذ هيكلي متعددة الاستخدامات وتستخدم على نطاق واسع تقدم توازنًا بين القوة والليونة والفعالية من حيث التكلفة، مما يجعله خيارًا موثوقًا لمختلف التطبيقات الهندسية.