صلب S355J2H: الخصائص والتطبيقات الرئيسية
شارك
Table Of Content
Table Of Content
الفولاذ S355J2H هو درجة هيكلية من الأقسام الجوفاء التي تندرج تحت فئة الفولاذ منخفض الكربون، مصممة خصيصاً للاستخدام في تطبيقات البناء والهندسة. إنها جزء من عائلة S355، المعروفة بقوتها العالية وقابلية اللحام الممتازة. تشمل العناصر السبائكية الأساسية في S355J2H الكربون (C) والمنغنيز (Mn) والسيليكون (Si)، مع التركيب العام التالي:
عنصر | نطاق النسبة المئوية (%) |
---|---|
الكربون (C) | 0.17 - 0.20 |
المنغنيز (Mn) | 1.20 - 1.60 |
السيليكون (Si) | 0.10 - 0.40 |
الفوسفور (P) | ≤ 0.035 |
الكبريت (S) | ≤ 0.035 |
الخصائص والسمات الرئيسية
يتسم S355J2H بقوة دوران عالية، والتي تتراوح عادة من 355 ميغاپاسكال (51.5 ksi) إلى 470 ميغاپاسكال (68.2 ksi)، مما يجعله مناسباً لتطبيقات تحمل الأحمال. كما أن قوته على درجات الحرارة المنخفضة تعتبر خاصية مهمة أخرى، حيث يبلغ قيمته في اختبار تأثير شارب 27 جول على الأقل عند -20 درجة مئوية (-4 درجة فهرنهايت). تُعرف هذه الدرجة الفولاذية أيضاً بمرونتها الجيدة، مما يسمح بالتشوه دون كسر.
المزايا:
- قوة عالية: توفر سعة تحمل للأحمال ممتازة.
- قابلية اللحام: مناسبة لمجموعة متنوعة من تقنيات اللحام، مما يسهل البناء.
- تعدد الاستخدامات: يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، من الجسور إلى المباني.
القيود:
- مقاومة التآكل: مقاومة معتدلة، تتطلب طلاءات واقية في البيئات العدوانية.
- غير مناسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية: أداء محدود عند درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بالفولاذ السبائكي.
يمتلك S355J2H موقعاً مهماً في السوق بسبب توازنه بين القوة وقابلية اللحام والتكلفة الفعالة، مما يجعله خياراً شعبياً في التطبيقات الهيكلية.
الأسماء البديلة، المعايير، والمكافئات
المنظمة القياسية | التسمية / الدرجة | الدولة / المنطقة الأصلية | ملاحظات / ملاحظات |
---|---|---|---|
EN | S355J2H | أوروبا | يستخدم عادة في التطبيقات الهيكلية |
ASTM | A500 Grade B | الولايات المتحدة الأمريكية | خصائص ميكانيكية مشابهة ولكن تركيبة كيميائية مختلفة |
DIN | 17100 St 52-3 | ألمانيا | أقرب مكافئ مع اختلافات طفيفة |
JIS | G3106 SM490A | اليابان | درجة مقارنة مع متطلبات تأثير مختلفة |
ISO | 630 | دولي | معيار عام للفولاذ الهيكلي |
بينما يُقارن S355J2H في كثير من الأحيان مع درجات أخرى، يمكن أن تؤثر الفروق الطفيفة في التركيبة الكيميائية والخصائص الميكانيكية على الأداء في تطبيقات معينة. على سبيل المثال، تحتوي A500 Grade B على محتوى منغنيز أقل، مما قد يؤثر على قوتها.
الخصائص الرئيسية
التركيب الكيميائي
عنصر | نطاق النسبة المئوية (%) |
---|---|
الكربون (C) | 0.17 - 0.20 |
المنغنيز (Mn) | 1.20 - 1.60 |
السيليكون (Si) | 0.10 - 0.40 |
الفوسفور (P) | ≤ 0.035 |
الكبريت (S) | ≤ 0.035 |
تلعب العناصر السبائكية الأساسية في S355J2H أدواراً حاسمة في خصائصه:
- الكربون (C): يعزز القوة والصلابة.
- المنغنيز (Mn): يحسن القابلية للتصلب والصلابة.
- السيليكون (Si): يساهم في إزالة الأكسدة أثناء صناعة الفولاذ ويعزز القوة.
الخصائص الميكانيكية
الخاصية | الشرط / الحالة | القيمة النموذجية / النطاق (مترية) | القيمة النموذجية / النطاق (إمبيريالية) | المعيار المرجعي لطريقة الاختبار |
---|---|---|---|---|
قوة العائد (0.2% إزاحة) | معتدلة | 355 ميغاپاسكال | 51.5 ksi | EN 10002-1 |
قوة الشد | معتدلة | 470 - 630 ميغاپاسكال | 68.2 - 91.5 ksi | EN 10002-1 |
التمدد | معتدلة | 20% | 20% | EN 10002-1 |
قوة التأثير | -20 درجة مئوية | ≥ 27 جول | ≥ 20 قدم-رطل | EN 10045 |
الصلابة (برينيل) | - | ≤ 200 HB | ≤ 200 HB | EN 10003 |
تشكل مجموعة هذه الخصائص الميكانيكية S355J2H مناسباً للتطبيقات الهيكلية حيث تتطلب قوة عالية وصلابة، مثل الجسور والمباني.
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | الشرط / درجة الحرارة | القيمة (مترية) | القيمة (إمبيريالية) |
---|---|---|---|
الكثافة | - | 7850 كجم/m³ | 0.284 رطل/in³ |
نقطة الانصهار | - | 1420 - 1540 درجة مئوية | 2590 - 2800 درجة فهرنهايت |
النقل الحراري | 20 درجة مئوية | 50 واط/m·ك | 29 BTU·in/(hr·ft²·درجة فهرنهايت) |
السعة الحرارية النوعية | 20 درجة مئوية | 460 جول/kg·ك | 0.11 BTU/rطل·درجة فهرنهايت |
معامل التمدد الحراري | 20-100 درجة مئوية | 12 x 10⁻⁶ /K | 6.67 x 10⁻⁶ /درجة فهرنهايت |
تعتبر كثافة S355J2H مهمة لحسابات الوزن في التطبيقات الهيكلية، بينما تعتبر مجال توصيل الحرارة والسعة الحرارية النوعية مهمين للتطبيقات المتعلقة بنقل الحرارة.
مقاومة التآكل
المادة المسببة للتآكل | التركيز (%) | درجة الحرارة (°C/°F) | تصنيف المقاومة | ملاحظات |
---|---|---|---|---|
الجو | - | محلي | عادلة | تتطلب طلاءات واقية |
الكلوريدات | - | محلي | ضعيفة | عرضة للتآكل المتقحف |
الأحماض | - | محلي | ضعيفة | غير مستحسن في البيئات الحمضية |
القلويات | - | محلي | عادلة | مقاومة معتدلة |
يظهر S355J2H مقاومة معتدلة للتآكل، مما يجعله مناسباً للعديد من البيئات ولكنه يتطلب تدابير وقائية في الظروف العدوانية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، فإن S355J2H أقل مقاومة للتآكل المتقحف وتقصف الإجهاد، خاصة في البيئات الغنية بالكلوريدات.
مقاومة الحرارة
الخاصية / الحد | درجة الحرارة (°C) | درجة الحرارة (°F) | ملاحظات |
---|---|---|---|
الحد الأقصى لدرجة حرارة الخدمة المستمرة | 400 درجة مئوية | 752 درجة فهرنهايت | مقاومة محدودة للأكسدة |
الحد الأقصى لدرجة حرارة الخدمة المتقطعة | 500 درجة مئوية | 932 درجة فهرنهايت | خطر التساقط |
اعتبارات قوة الزحف | 300 درجة مئوية | 572 درجة فهرنهايت | يبدأ بفقدان القوة |
عند درجات الحرارة المرتفعة، يمكن أن يتعرض S355J2H للأكسدة والتساقط، مما يمكن أن يؤثر على سلامته الهيكلية. لا يُوصى باستخدامه في التطبيقات التي تتطلب أداءً عند درجات حرارة عالية.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
عملية اللحام | المعدن الملحق الموصى به (تصنيف AWS) | غاز / فلكس الحماية النموذجي | ملاحظات |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | أرجون/CO2 | جيد للأقسام الرقيقة |
TIG | ER70S-2 | أرجون | ممتاز للأعمال الدقيقة |
SMAW | E7018 | - | مناسب للأقسام السميكة |
يشتهر S355J2H بقابلية لحامه الممتازة، مما يجعله مناسباً لعمليات اللحام المتنوعة. قد تتطلب الأقسام السميكة تسخيناً مسبقاً لتجنب التصدع.
قابلية التشغيل
معامل التشغيل | [S355J2H] | [AISI 1212] | ملاحظات / نصائح |
---|---|---|---|
مؤشر قابلية التشغيل النسبي | 60% | 100% | قابلية تشغيل معتدلة |
سرعة القطع النموذجية (الدوران) | 80 م/دقيقة | 120 م/دقيقة | استخدم أدوات حادة |
يمتلك S355J2H قابلية تشغيل معتدلة، مما يتطلب أدوات مناسبة وسرعات قطع لتحقيق نتائج مثلى.
قابلية التشكيل
يمكن تشكيل S355J2H بالطرق الباردة والساخنة، مع مرونة جيدة تسمح بالثني والتشكيل. ومع ذلك، يجب توخي الحذر لتجنب التقسية الناتجة عن العمل، مما قد يؤدي إلى التصدع.
معالجة الحرارة
عملية المعالجة | نطاق الدرجة الحرارة (°C/°F) | الوقت النموذجي للنقع | طريقة التبريد | الغرض الرئيسي / النتيجة المتوقعة |
---|---|---|---|---|
تطبيع | 900-950 درجة مئوية | 1-2 ساعة | هواء | تنقية بنية الحبة |
تخمير | 600-700 درجة مئوية | 1-2 ساعة | هواء | تحسين المرونة |
تصلب وشيك | 850-900 درجة مئوية | 1-2 ساعة | ماء/زيت | زيادة القوة |
يمكن أن تؤثر عمليات المعالجة الحرارية مثل التطبيع والتبريد بشكل كبير على التركيب المجهري لـ S355J2H، مما يعزز خصائصه الميكانيكية.
التطبيقات النموذجية واستخدامات النهاية
الصناعة / القطاع | مثال على تطبيق محدد | خصائص الفولاذ الرئيسية المستخدمة في هذا التطبيق | سبب الاختيار (باختصار) |
---|---|---|---|
البناء | عوارض هيكلية | قوة تحميل عالية، قابلية اللحام | ضرورية لهياكل تحمل الأحمال |
السيارات | مكونات الهيكل | صلابة، مرونة | مطلوبة للسلامة والأداء |
النفط والغاز | خطوط الأنابيب | مقاومة التآكل، قوة | حرجة للمتانة في البيئات القاسية |
تتضمن التطبيقات الأخرى:
- الجسور
- المباني الصناعية
- الآلات الثقيلة
غالباً ما يُختار S355J2H لتوازنه بين القوة وقابلية اللحام، مما يجعله مثالياً للمكونات الهيكلية في مختلف الصناعات.
الاعتبارات المهمة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية
الميزة / الخاصية | [S355J2H] | [درجة بديلة 1] | [درجة بديلة 2] | ملاحظات موجزة حول الإيجابيات / السلبيات أو التداول |
---|---|---|---|---|
قوة العائد | 355 ميغاپاسكال | 350 ميغапاسكال | 360 ميغاپاسكال | قوة مقارنة |
جانب التآكل | عادلة | جيدة | ممتازة | تداول من أجل التكلفة |
قابلية اللحام | ممتازة | جيدة | عادلة | مهمة للبناء |
قابلية التشغيل | معتدلة | عالية | منخفضة | تؤثر على تكلفة التصنيع |
التكلفة النسبية التقريبية | معتدلة | عالية | منخفضة | فعالة من حيث التكلفة للاستخدام الهيكلي |
التوفر النموذجي | عالية | معتدلة | منخفضة | متاحة بسهولة في السوق |
عند اختيار S355J2H، تشمل الاعتبارات فعالية التكلفة، التوفر، ومتطلبات التطبيق المحددة. قد تتطلب مقاومته المعتدلة للتآكل طلاءات واقية في بعض البيئات، بينما تجعل قابلية لحامه منه خيارًا مفضلًا للتطبيقات الهيكلية.
بإيجاز، يعتبر فولاذ S355J2H مادة متعددة الاستخدامات وقوية تلبي متطلبات مختلف التطبيقات الهندسية، مقدماً توازناً بين القوة وقابلية اللحام والتكلفة الفعالة.