ست12 الصلب: نظرة عامة على الخصائص والتطبيقات الرئيسية

فولاذ St12، المعروف أيضًا باسم DC01، هو فولاذ منخفض الكربون يتم استخدامه بشكل أساسي في إنتاج الصفائح والعصي المدلفنة على البارد. مصنّف بموجب معيار EN 10130، يتميز بقدرته الممتازة على التشكيل واللحام، مما يجعله خيارًا مفضلًا في العديد من التطبيقات الهندسية. العنصر الأساسي في سبيكة St12 هو الكربون، الذي يتم الاحتفاظ به بنسبة منخفضة (عادة أقل من 0.12%)، مما يضمن مرونة وقابلية عالية للتشكيل. يُستخدم هذا الدرجة الفولاذية عادة في الصناعات السيارات، والأجهزة، والصناعات العامة نظرًا لخصائصه الميكانيكية المواتية وفاعليته من حيث التكلفة.

نظرة شاملة

يصنف فولاذ St12 كفولاذ منخفض الكربون، المعروف بقدرته الممتازة على التشكيل. العنصر الأساسي في السبيكة هو الكربون، مع تركيب نموذجي يقل عن 0.12%. تسهم هذه النسبة المنخفضة من الكربون في طبيعته الناعمة، مما يجعل من السهل تشكيله وتشكيله دون أن يتصدع. غالبًا ما يُستخدم St12 في التطبيقات التي تتطلب سحبًا عميقًا وثنيًا، مثل لوحات هياكل السيارات وأغطية الأجهزة.

الخصائص الرئيسية:
- القدرة على التشكيل: يظهر St12 قدرة استثنائية على التشكيل، مما يسمح له بالتشكيل بسهولة إلى هندسات معقدة.
- اللحام: تعزز نسبة الكربون المنخفضة من قابليته للحام، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من تقنيات اللحام.
- تشطيب السطح: يمكن إنتاجه بتشطيب سطح ناعم، وهو أمر أساسي للتطبيقات الجمالية.

المزايا:
- قدرة ممتازة على التشكيل ومرونة.
- فعالية من حيث التكلفة للإنتاج الضخم.
- قابلية جيدة للحام وتشطيب سطح.

القيود:
- قوة محدودة مقارنة بالفولاذ عالي الكربون.
- مقاومة أقل للاستهلاك والتآكل.
- غير مناسب للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

يمتلك فولاذ St12 مكانة مهمة في السوق بسبب تنوعه وفاعليته من حيث التكلفة. تكمن أهميته التاريخية في صناعة السيارات، حيث تم استخدامه على نطاق واسع في لوحات هياكل السيارات والمكونات الهيكلية.

أسماء بديلة، معايير، ونظائر

المنظمة المعايير	التسمية/الدرجة	البلد/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
UNS	G10080	الولايات المتحدة الأمريكية	أقرب نظير لـ St12
AISI/SAE	1008	الولايات المتحدة الأمريكية	اختلافات طفيفة في التركيب
ASTM	A1008	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفة معيارية للفولاذ المدلفن على البارد
EN	DC01	أوروبا	تسمية معيارية للفولاذ منخفض الكربون
JIS	SPCC	اليابان	خصائص مشابهة، يستخدم في التطبيقات السيارات
ISO	10130	دولي	معيار عام للألواح الفولاذية المدلفنة على البارد

الجدول أعلاه يوضح معايير ونظائر مختلفة لفولاذ St12. من الجدير بالذكر أنه على الرغم من أن درجات مثل SPCC و A1008 غالبًا ما تعتبر مكافئة، إلا أن لديها اختلافات طفيفة في الخصائص الميكانيكية أو طرق المعالجة التي قد تؤثر على الأداء في تطبيقات محددة.

الخصائص الأساسية

التركيب الكيميائي

عنصر (رمز)	نطاق النسبة (%)
كربون (C)	0.06 - 0.12
منغنيز (Mn)	0.30 - 0.60
فوسفور (P)	≤ 0.025
كبريت (S)	≤ 0.025
حديد (Fe)	الرصيد

تشمل العناصر الأساسية في سبيكة فولاذ St12 الكربون، المنغنيز، الفوسفور، والكبريت. يعتبر الكربون أمرًا حيويًا لتحديد صلابة وقوة الفولاذ، بينما يعزز المنغنيز من قوته وقابلية تطويعه. يعتبر الفوسفور والكبريت شوائب يمكن أن تؤثر سلبًا على المرونة وقابلية اللحام إذا كانت موجودة بكميات زائدة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	حالة/درجة حرارة المعالجة	القيمة/النطاق النموذجي (مترية)	القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد	مخمر	270 - 410 ميغاباسكال	39 - 59 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
قوة العطاء (انزلاق 0.2%)	مخمر	140 - 250 ميغاباسكال	20 - 36 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
إطالة	مخمر	28 - 40%	28 - 40%	ASTM E8
الصلابة (بربينيل)	مخمر	70 - 100 HB	70 - 100 HB	ASTM E10
قوة التأثير	-	30 جول (عند -20°C)	22 قدم-رطل (عند -4°F)	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ St12 مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مرونة جيدة وقوة معتدلة. تعتبر قوة العطاء وقوة الشد كافية لعمليات التشكيل، بينما تشير نسبة الإطالة إلى القدرة الممتازة على التشكيل دون كسر.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	-	7.85 غرام/سم³	0.284 رطل/بوصة³
نقطة الانصهار	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
الموصلية الحرارية	20 °C	50 واط/م·ك	34.6 BTU·بوصة/(ساعة·قدم²·°F)
سعة الحرارة النوعية	20 °C	0.49 كيلوجول/كجم·ك	0.12 BTU/رطل·°F
مقاومة الكهرباء	20 °C	0.0000175 أوم·م	0.000011 أوم·قدم

تلعب الخصائص الفيزيائية لفولاذ St12، مثل الكثافة والموصلية الحرارية، دورًا كبيرًا في تطبيقاته. تسهم الكثافة العالية نسبيًا في قوته، بينما تعد الموصلية الحرارية الجيدة مفيدة في التطبيقات التي يتطلب فيها تبديد الحرارة.

مقاومة التآكل

عامل التآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
الجو	-	-	جيد	عرضة للصدأ
كلوريد	-	20 - 60	ضعيف	خطر الحفر
أحماض	-	-	ضعيف	لا ينصح به
قلويات	-	-	جيد	مقاومة معتدلة

يظهر فولاذ St12 مقاومة محدودة للتآكل، لا سيما في بيئات الكلوريد حيث يمكن أن يحدث الحفر. كما أن أدائه في الظروف الحمضية والقلوية ضعيف، مما يجعله غير مناسب للتطبيقات المعرضة للمواد الكيميائية القاسية. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ، تعد قابلية تآكل St12 عيبًا كبيرًا، خاصة في البيئات الخارجية أو البحرية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
درجة حرارة الخدمة القصوى المستمرة	300 °C	572 °F	بعد هذه الدرجة، تتدهور الخصائص
درجة حرارة الخدمة القصوى المتقطعة	350 °C	662 °F	تعرض قصير الأمد فقط
درجة حرارة التقشر	600 °C	1112 °F	خطر الأكسدة عند هذه الدرجة

لم يُصمم فولاذ St12 للاستخدام في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. تبدأ خصائصه الميكانيكية في التدهور بشكل ملحوظ فوق 300 °C، وهو عرضة للأكسدة عند درجات الحرارة المرتفعة. وهذا يحد من استخدامه في البيئات التي تكون فيها الاستقرار الحراري أمرًا حاسمًا.

خصائص التصنيع

اللحام

عملية اللحام	المعدن الملء الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلز الحماية النموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	أرجون/CO2	جيد للأجزاء الرقيقة
TIG	ER70S-2	أرجون	لحامات نظيفة، أقل رش
SMAW	E7018	-	يتطلب تسخين مسبق

فولاذ St12 قابل للحام بدرجة عالية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من عمليات اللحام. قد يكون من الضروري تسخينه مسبقًا لتجنب التشقق، خاصة في الأجزاء السميكة. يمكن أن يحسن العلاج الحراري بعد اللحام من خصائص منطقة اللحام.

قابلية المعالجة

معلمة المعالجة	فولاذ St12	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية المعالجة النسبي	100	130	St12 أقل قابلية للمعالجة من 1212
سرعة القطع النموذجية (الدوران)	80 م/دقيقة	100 م/دقيقة	استخدم أدوات فولاذ عالي السرعة

يمتلك فولاذ St12 قابلية معالجة متوسطة. على الرغم من أنه يمكن معالجته بفعالية، إلا أنه يتطلب اهتمامًا دقيقًا بسرعات القطع ومواد الأدوات لتحقيق نتائج مثالية.

القدرة على التشكيل

يتفوق فولاذ St12 في القدرة على التشكيل، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب سحبًا عميقًا وطرقًا. تسمح له القوة المنخفضة بالعطاء بتشوه بشكل كبير دون أن يتصدع، ويمكن تشكيله بسهولة في هندسات معقدة.

معالجة الحرارة

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°C)	زمن النقع النموذجي	طريقة التبريد	الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
تخمير	600 - 700	1 - 2 ساعة	هواء	تليين، تحسين المرونة
تطبيع	800 - 900	1 - 2 ساعة	هواء	تنقيح هيكل الحبيبات

يمكن أن تُحسن عمليات معالجة الحرارة مثل التخمر بشكل كبير من المرونة وقابلية العمل لفولاذ St12. خلال عملية التخمر، يتحول التركيب المجهري، مما يؤدي إلى مادة أكثر ليونة يسهل تشكيلها.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار
السيارات	لوحات الهيكل	قدرة ممتازة على التشكيل، قابلية اللحام	فعالة من حيث التكلفة، سهلة التشكيل
الأجهزة	أغطية الثلاجات	تشطيب سطح ناعم، مرونة جيدة	جاذبية جمالية، سهل التصنيع
التصنيع العام	أجزاء مطبوعة	قوة معتدلة، قابلية معالجة جيدة	متنوعة لمجموعة من التطبيقات

يستخدم فولاذ St12 على نطاق واسع في صناعات السيارات والأجهزة بسبب قدرته الممتازة على التشكيل وفاعليته من حيث التكلفة. إن قدرته على التشكيل واللحام بسهولة تجعله مثاليًا لإنتاج مكونات معقدة.

اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية

الخاصية/الخاصية	فولاذ St12	AISI 1008	SPCC	ملاحظة قصيرة عن المزايا/العيوب أو التوازن
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	قوة معتدلة	قوة معتدلة	قوة معتدلة	ملفات قوة مماثلة
الجانب الرئيسي للتآكل	جيد	جيد	ضعيف	يمتلك St12 مقاومة تآكل أفضل من SPCC
قابلية اللحام	جيدة	جيدة	جيدة	يفضل St12 للحام
قابلية المعالجة	متوسطة	جيدة	جيدة	AISI 1008 أسهل في المعالجة
القدرة على التشكيل	ممتازة	جيدة	جيدة	يتفوق St12 في عمليات التشكيل
التكلفة النسبية التقريبية	منخفضة	منخفضة	منخفضة	فعالة من حيث التكلفة للإنتاج الضخم
التوافر النموذجي	مرتفع	مرتفع	مرتفع	متاح على نطاق واسع في السوق

عند اختيار فولاذ St12، تشمل الاعتبارات خصائصه الميكانيكية، مقاومة التآكل، وفاعليته من حيث التكلفة. بالمقارنة مع البدائل مثل AISI 1008 و SPCC، يقدم St12 أداءً متوازنًا للتطبيقات التي تتطلب قدرة جيدة على التشكيل وقابلية اللحام. توفره وتكلفته المنخفضة تجعله خيارًا شائعًا في مجموعة متنوعة من القطاعات الصناعية.

في الختام، يعد فولاذ St12 فولاذًا منخفض الكربون متعدد الاستخدامات يتميز بقدرته على التشكيل واللحام، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات. بينما تأتي خصائصه مع مزايا عديدة، فإن لديها أيضًا قيودًا يجب أخذها في الاعتبار أثناء اختيار المواد.