فولاذ S700: الخصائص والتطبيقات الرئيسية في البناء

Table Of Content

Table Of Content

فولاذ S700 هو درجة فولاذ هيكلي عالي العائد ينتمي إلى فئة الفولاذ عالي القوة منخفض السبيكة. يتميز بشكل أساسي بقوته العالية في السحب، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهيكلية حيث تكون تقليل الوزن والقوة أمرًا حاسمًا. تشمل العناصر السبائكية الأساسية في فولاذ S700 الكربون (C) والمنغنيز (Mn) والسيليكون (Si) وكمية صغيرة من عناصر أخرى مثل الكروم (Cr) والنيكل (Ni). تساهم هذه العناصر في الخصائص الميكانيكية والأداء العام للفولاذ.

نظرة شاملة

يتم تصنيف فولاذ S700 على أنه فولاذ هيكلي عالي القوة منخفض السبيكة، مصمم لتوفير قوة فائقة مع الحفاظ على قابلية جيدة للحام وقابلية للتشكيل. تسمح قوته العالية في السحب، والتي تتراوح عادةً حوالي 700 ميغا باسكال (101.5 ksi)، باستخدام مقاطع أرق في التطبيقات الهيكلية، مما يمكن أن يؤدي إلى توفير الوزن وتقليل تكاليف المواد. تمت优化 تركيبة الفولاذ من أجل السلامة الهيكلية، مما يجعله خيارًا مفضلًا في قطاعات البناء والآلات الثقيلة والنقل.

الخصائص الرئيسية:
- قوة عائد عالية: تمكن من استخدام مقاطع أرق دون المساس بالسلامة الهيكلية.
- قابلية لحام جيدة: مناسبة لعمليات اللحام المختلفة، مما يسهل عملية التصنيع.
- صلابة ممتازة: تحافظ على الأداء في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة.

المزايا (الإيجابيات):
- كفاءة الوزن: تقليل المقاطع الوزن الكلي، مما هو مفيد للنقل والبناء.
- تكلفة فعالة: يمكن أن يؤدي استخدام مواد أقل إلى تقليل التكاليف في التطبيقات الكبيرة.
- تعدد الاستخدامات: قابلة للتطبيق في مختلف الصناعات، بما في ذلك البناء والسيارات وبناء السفن.

القيود (السلبيات):
- مقاومة التآكل: قد تتطلب طلاءات وقائية في البيئات العدائية.
- تغير تكلفة السوق: يمكن أن تتقلب الأسعار استنادًا إلى العناصر السبائكية وطلب السوق.

تاريخياً، اكتسب فولاذ S700 شهرة في الهندسة الحديثة بسبب قدرته على تلبية متطلبات التطبيقات عالية الأداء مع توفير توازن بين القوة واللدونة.

أسماء بديلة ومعايير وبدائل

المنظمة القياسية التسمية/الدرجة الدولة/المنطقة الأصلية ملاحظات/تعليقات
EN S700MC أوروبا الأقرب مكافئ لـ S700QL
ASTM A572 Grade 50 الولايات المتحدة الأمريكية قوة عائد مشابهة لكن تركيبة مختلفة
JIS SM490A اليابان اختلافات طفيفة في التركيبة
DIN S690QL ألمانيا قوة عائد أعلى، مناسبة لتطبيقات مشابهة
ISO 10025-6 دولي معيار عام للفولاذ الهيكلي

تسليط الضوء على المعايير المختلفة والدرجات المكافئة لفولاذ S700. من الجدير بالذكر أنه في حين أن الدرجات مثل S690QL تقدم قوى عائد أعلى، قد لا تمتلك نفس التوازن من اللدونة وقابلية اللحام كما في S700، مما يجعل S700 خيارًا أكثر تنوعًا لبعض التطبيقات.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم) نسبة النسبة المئوية (%)
C (الكربون) 0.12 - 0.20
Mn (المنغنيز) 1.00 - 1.60
Si (السيليكون) 0.10 - 0.50
Cr (الكروم) 0.00 - 0.30
Ni (النيكل) 0.00 - 0.30
Mo (الموليبدينوم) 0.00 - 0.10
P (الفوسفور) ≤ 0.025
S (الكبريت) ≤ 0.015

تلعب العناصر السبائكية الأساسية في فولاذ S700 أدوارًا حيوية في أدائه:
- المنغنيز (Mn): يعزز القابلية للتصلب وقوة الشد.
- السيليكون (Si): يحسن القوة ومقاومة الأكسدة.
- الكروم (Cr): يزيد من الصلابة ومقاومة التآكل.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية الحالة/الدرجة القيمة/النطاق النموذجي (مترية) القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري) معيار المرجع لطريقة الاختبار
قوة العائد (0.2% عقبة) مُجفف ومُعالج 700 - 900 ميغا باسكال 101.5 - 130.5 ksi ASTM E8
قوة الشد مُجفف ومُعالج 770 - 950 ميغا باسكال 111.5 - 137.5 ksi ASTM E8
التمدد مُجفف ومُعالج 14 - 20% 14 - 20% ASTM E8
تقليل المساحة مُجفف ومُعالج 40 - 50% 40 - 50% ASTM E8
الصلابة (برينيل) مُجفف ومُعالج 235 - 300 HB 235 - 300 HB ASTM E10
صلابة الصدمة -40°م 27 جول 20 قدم-رطل ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ S700 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية وصلابة. تسمح قوة العائد له بفعالية هياكل التحميل، بينما تشير قيم التمدد وتقليل المساحة إلى لدونة جيدة، وهو أمر ضروري لعمليات التشكيل.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية الحالة/درجة الحرارة القيمة (مترية) القيمة (إمبراطورية)
الكثافة - 7850 كجم/م³ 490 رطل/قدم³
درجة انصهار - 1420 - 1540 °م 2590 - 2810 °ف
التوصيل الحراري 20 °م 50 واط/م·ك 34.5 BTU·in/h·ft²·°ف
السعة الحرارية النوعية - 460 جول/كجم·ك 0.11 BTU/رطل·°ف
المقاومة الكهربائية - 0.0000017 أوم·م 0.0000017 أوم·قدم

تساهم كثافة فولاذ S700 في كفاءته في الوزن في التطبيقات الهيكلية. كما أن توصيله الحراري والسعة الحرارية النوعية مهمة للتطبيقات التي تتضمن المعالجة الحرارية أو التعرض لدرجات حرارة متفاوتة.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل التركيز (%) درجة الحرارة (°م/°ف) تصنيف المقاومة ملاحظات
الكلوريدات 3-5 20-60 °م (68-140 °ف) متوسط خطر التآكل
الأحماض 10-20 20-40 °م (68-104 °ف) ضعيف غير موصى به
القواعد 5-10 20-60 °م (68-140 °ف) متوسط خطر تآكل الضغط
الجو - - جيد يتطلب طلاء وقائي

يظهر فولاذ S700 مقاومة معتدلة للتآكل، خاصة في الظروف الجوية. ومع ذلك، فهو عرضة للتآكل في بيئات الكلوريد ويجب حمايته في الظروف الحمضية أو القلوية. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ، تكون مقاومته للتآكل محدودة، مما يتطلب اتخاذ تدابير وقائية في البيئات القاسية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد درجة الحرارة (°م) درجة الحرارة (°ف) ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة 400 °م 752 °ف مناسب للتطبيقات الهيكلية
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة 500 °م 932 °ف تعرض قصير المدى فقط
درجة حرارة التقشير 600 °م 1112 °ف خطر الأكسدة بعد هذه الدرجة
اعتبارات قوة الزحف 400 °م 752 °ف يبدأ بفقدان القوة

يحافظ فولاذ S700 على خصائص ميكانيكية جيدة عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي يكون فيها التعرض للحرارة عاملاً. ومع ذلك، يجب اتخاذ الحذر لتجنب التعرض المطول لدرجات حرارة تزيد عن 400 °م، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى فقدان كبير في القوة.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام المعدن الحشو الموصى به (تصنيف AWS) غاز/فلوكس درع نموذجي ملاحظات
MIG ER70S-6 الأرجون + CO2 جيد للمقاطع الرقيقة
TIG ER70S-2 الأرجون ممتاز للأعمال الدقيقة
Stick E7018 - مناسب للأعمال الخارجية

يُعرف فولاذ S700 بقابلية اللحام الجيدة، مما يجعله مناسبًا لعمليات اللحام المختلفة. قد يكون من الضروري التسخين المسبق لتجنب التشقق، خاصة في المقاطع الأكثر سمكًا. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد اللحام الخصائص الميكانيكية للحام.

قابلية التشغيل الآلي

معامل التشغيل الآلي فولاذ S700 AISI 1212 ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي 60 100 قابلية تشغيل معتدلة
سرعة القطع النموذجية (الدوران) 50 م/دقيقة 80 م/دقيقة تعديل بناءً على الأدوات

يمتلك فولاذ S700 قابلية تشغيل معتدلة مقارنةً بالفولاذات القياسية مثل AISI 1212. تشمل الظروف المثلى استخدام أدوات حادة وسرعات قطع مناسبة لتقليل تآكل الأدوات.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ S700 قابلية تشكيل جيدة، مما يسمح بعمليات التشكيل البارد والساخن. ومع ذلك، بسبب قوته العالية، يجب الحرص على تجنب تصلب زائدة. يجب الالتزام بنصف القطر المنحنية الموصى به لتجنب التشقق أثناء التشكيل.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة نطاق درجة الحرارة (°م/°ف) الوقت النموذجي للنقع طريقة التبريد الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
تطبيع 900 - 950 °م (1652 - 1742 °ف) 1 - 2 ساعة هواء تنقية هيكل الحبوب
إخماد 850 - 900 °م (1562 - 1652 °ف) 1 ساعة ماء/زيت زيادة الصلابة
إعادة معالجة الحرارة 500 - 700 °م (932 - 1292 °ف) 1 ساعة هواء تقليل الهشاشة

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية مثل التطبيع وإعادة المعالجة بشكل كبير على التركيب المجهري للفولاذ S700، مما يعزز من صلابته ودلكته مع الحفاظ على قوة عالية.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع مثال على التطبيق المحدد الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق سبب الاختيار (بإيجاز)
البناء المباني الشاهقة قوة عائد عالية، قابلية لحام جيدة السلامة الهيكلية
السيارات مكونات الهيكل خفيفة الوزن، عالية القوة تقليل الوزن
بناء السفن هياكل البدن صلابة، مقاومة للتآكل المتانة في البيئات البحرية
الآلات الثقيلة إطارات تحمل الأحمال قوة الشد العالية السلامة والموثوقية

تشمل التطبيقات الأخرى:
- الجسور والبنية التحتية
- المنصات البحرية
- مركبات السكك الحديدية

يتم اختيار فولاذ S700 لهذه التطبيقات بسبب قدرته على توفير القوة دون وزن مفرط، وهو أمر حاسم في الهندسة الهيكلية.

اعتبارات هامة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية فولاذ S700 S690QL SM490A ملاحظة قصيرة عن الإيجابيات/السلبيات أو المقايضات
الخاصية الميكانيكية الرئيسية قوة عائد عالية قوة عائد أعلى قوة عائد معتدلة فولاذ S700 أكثر تنوعًا لمجموعة من التطبيقات
الجوانب الهامة لمقاومة التآكل مقاومة متوسطة مقاومة جيدة مقاومة متوسطة S690QL قد يكون أفضل للبيئات القاسية
قابلية اللحام جيدة متوسطة جيدة فولاذ S700 أسهل لحامًا من S690QL
قابلية التشغيل الآلي معتدلة معتدلة جيدة فولاذ S700 أقل قابلية للتشغيل من SM490A
قابلية التشكيل جيدة متوسطة جيدة فولاذ S700 يقدم قابلية تشكيل أفضل من S690QL
التكلفة النسبية التقريبية معتدلة أعلى أقل فولاذ S700 يقدم توازنًا بين التكلفة والأداء
التوافر النموذجي شائع أقل شيوعًا شائع فولاذ S700 متوافر على نطاق واسع في السوق

عند اختيار فولاذ S700، تشمل الاعتبارات فعاليته من حيث التكلفة، وتوافره، ومدى ملاءمته للتطبيقات المحددة. يوفر توازنًا بين القوة، واللدونة، وقابلية اللحام، مما يجعله خيارًا مفضلًا في العديد من التطبيقات الهيكلية. ومع ذلك، بالنسبة للبيئات ذات المخاطر العالية من التآكل، قد تكون الدرجات البديلة أكثر ملائمة.

باختصار، يعد فولاذ S700 مادة عالية الأداء تلبي متطلبات تطبيقات الهندسة الحديثة، حيث توفر مجموعة من القوة، والتنوع، والفعالية من حيث التكلفة.

العودة إلى المدونة

Leave a comment