نظرة عامة على خصائص واستخدامات الفولاذ St 37 الرئيسية

فولاذ St 37، المعروف أيضًا باسم S235JR، هو درجة فولاذ هيكلي منخفض الكربون يُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الهندسية والبنائية. يُصنف كفولاذ هيكلي غير سبيكي، ويتكون أساسًا من الحديد مع نسبة صغيرة من الكربون، عادةً ما تكون حوالي 0.17% إلى 0.20%. يساهم محتوى الكربون المنخفض في قابلية اللحام والمعالجة الممتازة، مما يجعله خيارًا مفضلًا لمكونات هيكلية متنوعة.

نظرة شاملة

يتميز فولاذ St 37 بخصائصه الميكانيكية الجيدة، بما في ذلك مقاومة الشد المعتدلة وقوة الخضوع، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهيكلية. تشمل العناصر السبائكية الرئيسية في فولاذ St 37 المنغنيز، الذي يعزز قابلية الصلابة والقوة، والسيليكون، الذي يحسن المقاومة للأكسدة. تشمل الخصائص الجوهرية للفولاذ ليونة جيدة ومرار وقابلية للحام، مما يسمح بتشكيله بسهولة في مكونات هيكلية مختلفة.

المزايا (الإيجابيات)	القيود (السلبيات)
قابلية لحام ممتازة	مقاومة محدودة للتآكل
قابلية جيدة للمعالجة	قوة أقل مقارنة بالفولاذات عالية الدرجة
فعالة من حيث التكلفة	غير مناسبة للتطبيقات عالية الحرارة
تطبيقات متعددة الاستخدامات	عرضة للتآكل في البيئات التآكلية

تاريخيًا، كان فولاذ St 37 عنصرًا أساسيًا في صناعة البناء، خاصة في أوروبا، نظرًا لتوازنه بين القوة والليونة. تشمل تطبيقاته الشائعة من القضبان والأعمدة في المباني إلى الإطارات للآلات والمركبات. لا تزال مكانة الفولاذ في السوق قوية بسبب توافره على نطاق واسع وفعاليته من حيث التكلفة.

أسماء بديلة، معايير، ونظيرات

المنظمة القياسية	التسمية/الدرجة	البلد/المنطقة الأصل	ملاحظات
EN	S235JR	أوروبا	معادل الأقرب لـ St 37
DIN	St 37	ألمانيا	تسمية تاريخية
ASTM	A36	الولايات المتحدة الأمريكية	خصائص مشابهة، ولكن بتكوين كيميائي مختلف
JIS	SS400	اليابان	قابل للمقارنة، ولكن قد يكون لديه قوة خضوع مختلفة
ISO	S235	دولي	معادل عام، تطبيقات مشابهة

بينما يُعتبر فولاذ St 37 ونظائره مثل S235JR وA36 غالبًا متبادلة، يمكن أن تؤثر الفروق الدقيقة في التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية على الأداء في تطبيقات محددة. على سبيل المثال، قد يكون لـ A36 قوة خضوع أعلى قليلاً، مما يجعله أكثر ملاءمة لبعض التطبيقات الهيكلية.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة (%)
C (الكربون)	0.12 - 0.20
Mn (المنغنيز)	0.30 - 0.60
Si (السيليكون)	0.10 - 0.40
P (الفوسفور)	≤ 0.045
S (الكبريت)	≤ 0.045

الدور الرئيسي للكربون في فولاذ St 37 هو تعزيز القوة والصلابة. يحسن المنغنيز قابلية الصلابة والمرارة، بينما يساهم السيليكون في مقاومة الأكسدة. تساعد المستويات المنخفضة من الفوسفور والكبريت في الحفاظ على الليونة وقابلية اللحام.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/التصلب	درجة حرارة الاختبار	القيمة/النطاق النموذجي (متري)	القيمة/النطاق النموذجي (إمبريال)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
مقاومة الشد	مُعالَج حراريًا	درجة حرارة الغرفة	370 - 510 ميغاباسكال	54 - 74 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
قوة الخضوع (0.2% انزلاق)	مُعالَج حراريًا	درجة حرارة الغرفة	235 ميغاباسكال	34 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
طول الانثناء	مُعالَج حراريًا	درجة حرارة الغرفة	20%	20%	ASTM E8
صلابة (برينل)	مُعالَج حراريًا	درجة حرارة الغرفة	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
مقاومة الصدمات	خدش شاربي	-20°C (-4°F)	≥ 27 جول	≥ 20 قدم-لـ-رطل	ASTM E23

يجعل الجمع بين مقاومة الشد وقوة الخضوع المعتدلة، إلى جانب الليونة الجيدة، فولاذ St 37 مناسبًا للتطبيقات الهيكلية التي تتطلب قدرة تحمل وحيوية. تضمن مقاومته للصدمات عند درجات حرارة منخفضة الأداء في البيئات الباردة.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (متري)	القيمة (إمبريال)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.85 غ/سم³	0.284 رطل/بوصة³
نقطة الانصهار	-	1420 - 1540 °C	2590 - 2810 °F
الموصلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	50 واط/م·ك	34.5 وحدة حرارية بريطانية·بوصة/س./قدم²·°F
السعة الحرارية النوعية	درجة حرارة الغرفة	0.49 كيلوجول/كغ·ك	0.12 وحدة حرارية بريطانية/رطل·°F
المقاومة الكهربائية	درجة حرارة الغرفة	0.0000017 أوم·م	0.0000017 أوم·بوصة

تشير كثافة فولاذ St 37 إلى وزنه، وهو أمر حاسم للحسابات الهيكلية. تشير الموصلية الحرارية إلى خصائص جيدة لتفريق الحرارة، بينما تشير السعة الحرارية النوعية إلى كمية الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارته، وهو ما يهم في التطبيقات التي تتضمن تقلبات في درجات الحرارة.

مقاومة التآكل

الوكيل التآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C/°F)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
جوي	متنوع	محلي	مقبول	عرضة للصدأ
كلوريدات	متنوع	محلي	ضعيف	خطر التآكل
حمضيات	متنوع	محلي	ضعيف	غير موصى به
قلويات	متنوع	محلي	مقبول	مقاومة معتدلة

يظهر فولاذ St 37 مقاومة محدودة للتآكل، خاصةً في البيئات الغنية بالكلوريدات حيث يمكن أن يحدث التآكل. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ مثل AISI 304، الذي يقدم مقاومة ممتازة للتآكل، فإن فولاذ St 37 أقل ملاءمة للتطبيقات المعرضة للبيئات القاسية. بالمقارنة مع الفولاذات الكربونية الأخرى، فإنه يؤدي بشكل كافٍ ولكن يحتاج إلى طلاءات أو معالجات وقائية في البيئات التآكلية.

مقاومة الحرارة

خاصية/حد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
الحد الأقصى لدرجة حرارة الخدمة المستمرة	400 °C	752 °F	مقاومة أكسدة محدودة
الحد الأقصى لدرجة حرارة الخدمة المتقطعة	450 °C	842 °F	خطر التشكل
درجة حرارة التشكل	600 °C	1112 °F	يبدأ في فقدان القوة

عند درجات الحرارة المرتفعة، يمكن أن يتعرض فولاذ St 37 للأكسدة والتشكل، مما قد ي compromise من تكاملها الهيكلي. يتناقص أداؤه بعد 400 °C، مما يجعله غير مناسب للتطبيقات عالية الحرارة مثل الأوعية الضاغطة أو المبادلات الحرارية.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن الملحوم الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلّوكس الحماية النموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	خليط أرغون + CO2	نتائج جيدة مع التقنية الصحيحة
TIG	ER70S-2	أرغون	ممتاز للأجزاء الرفيعة
SMAW	E7018	-	يتطلب التسخين المسبق للأجزاء السميكة

يُعرف فولاذ St 37 بقابلية اللحام الممتازة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من عمليات اللحام. قد يكون التسخين المسبق ضروريًا للأجزاء السميكة لتجنب التشقق. يمكن أن تحسن معالجة الحرارة بعد اللحام من خصائص اللحام الميكانيكية.

قابلية المعالجة

معلمة المعالجة	فولاذ St 37	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية المعالجة النسبي	70%	100%	جيدة للمعالجة العامة
سرعة القطع النموذجية (التدوير)	80 م/دقيقة	120 م/دقيقة	يجب التعديل حسب تآكل الأداة

يقدم فولاذ St 37 قابلية معالجة جيدة، على الرغم من أنه ليس سهل المعالجة مثل بعض الفولاذات عالية الكربون. يجب استخدام سرعات القطع والأدوات المثلى لتحقيق أفضل النتائج.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ St 37 قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح بعمليات التشكيل الباردة والساخنة. يمكن ثنيه، وختمه، وتشكيله دون خطر كبير من التشقق. يجب أخذ تأثير العمل الصلب في الاعتبار خلال عمليات التشكيل الواسعة.

معالجة الحرارة

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°C/°F)	الوقت النموذجي للغمر	طريقة التبريد	الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
التسخين الشديد	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 ساعة	هواء أو ماء	تليين، تحسين الليونة
التطبيع	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 - 2 ساعة	هواء	هيكل حبيبي مصفى
التبريد المفاجئ	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 دقيقة	ماء أو زيت	زيادة الصلابة

يمكن أن تغير عمليات معالجة الحرارة مثل التسخين الشديد والتطبيع التركيب المجهري لفولاذ St 37 بشكل كبير، مما يعزز خصائصه الميكانيكية. يعمل التسخين الشديد على تليين الفولاذ، بينما ينقي التطبيع الهيكل الحبيبي، مما يعزز القوة والمرونة.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

صناعة/قطاع	مثال على تطبيق محدد	الخصائص الأساسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
البناء	الأعمدة الهيكلية	قوة جيدة، قابلية اللحام	فعالة من حيث التكلفة ومتعددة الاستخدامات
السيارات	مكونات الشاسيه	الليونة، قابلية المعالجة	خفيفة الوزن وقوية
الآلات	إطارات ودعامات	صمود، قابلية التشكيل	سهل التصنيع
بناء السفن	الهياكل الخارجية	مقاومة التآكل (مع الطلاءات)	دائم وموثوق

تشمل التطبيقات الأخرى:

• • الجسور والممرات العلوية
• • إطارات المعدات الصناعية
• • المعدات الزراعية

تم اختيار فولاذ St 37 لهذه التطبيقات بسبب توازن قوته وليونته وفعاليته في التكلفة، مما يجعله مثاليًا للمكونات الهيكلية التي تتطلب أداءً موثوقًا.

اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	فولاذ St 37	فولاذ A36	فولاذ S235JR	ملاحظة مختصرة عن الايجابيات/السلبيات أو المقايضة
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	معتدل	معتدل	معتدل	أداء مشابه عبر الدرجات
جانب التآكل الرئيسي	مقبول	مقبول	مقبول	جميعها تتطلب تدابير وقائية
قابلية اللحام	ممتازة	جيدة	ممتازة	يتفوق St 37 وS235JR في اللحام
قابلية المعالجة	جيدة	ممتازة	جيدة	A36 أسهل في المعالجة
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	جيدة	يمكن تشكيل جميع الدرجات
التكلفة التقديرية النسبية	منخفضة	منخفضة	منخفضة	خيارات فعالة من حيث التكلفة
التوافر النموذجي	مرتفع	مرتفع	مرتفع	متاحة على نطاق واسع

عند اختيار فولاذ St 37، تشمل الاعتبارات فعاليته من حيث التكلفة، وتوافره، وملاءمته لتطبيقات محددة. بينما يقدم خصائص ميكانيكية جيدة، قد تتطلب مقاومته المحدودة للتآكل طلاءات وقائية في بعض البيئات. بالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية اللحام والمعالجة تجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية.

باختصار، يعتبر فولاذ St 37 مادة موثوقة ويُستخدم على نطاق واسع، حيث يقدم توازنًا بين القوة والليونة والفعالية من حيث التكلفة. تشمل تطبيقاته عدة صناعات، مما يجعله مادة أساسية في الهندسة والبناء الحديثين.