1.2311 مقابل 1.2738 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

يجب على المهندسين ومديري المشتريات ومخططي التصنيع بشكل روتيني اختيار بين درجات الصلب القالب والأدوات القريبة ولكن المتميزة. غالبًا ما يوازن القرار بين قابلية التشغيل، وقابلية التلميع، والتكلفة مقابل قابلية التصلب، ومقاومة التآكل، وعمر التعب. تشمل السياقات النموذجية اختيار الفولاذات لقوالب حقن البلاستيك، والمكابس العامة، أو المكونات التي تكون فيها جودة السطح وثبات الأبعاد أمرًا حاسمًا.

في الممارسة العملية، يتم مقارنة 1.2311 و 1.2738 لأن كلاهما يستخدم في أدوار القوالب والأدوات، ومع ذلك تم تصميمهما لأولوية مختلفة: أحدهما يركز على سهولة التشغيل والتشطيب السطحي لقوالب البلاستيك، بينما يركز الآخر على محتوى الكربون والسبائك الأعلى لتحقيق صلابة أكبر، ومقاومة للتآكل، وقدرة على تحمل الأحمال. فهم الفلسفات التركيبية، واستجابات المعالجة الحرارية، والسلوك الميكانيكي، وآثار التصنيع هو المفتاح لاختيار الدرجة المناسبة.

1. المعايير والتسميات

• EN/DIN: 1.2311 و 1.2738 هما معرفات رقمية أوروبية DIN/EN تُستخدم عادةً في المشتريات ومواصفات المواد.
• معايير أخرى: قد توجد معادلات في ASTM/ASME، JIS، أو GB لسبائك معينة أو نسخ مملوكة؛ تأكد دائمًا من شهادات المورد.
• التصنيف:
• 1.2311 — فولاذ قالب/أداة مُعالج مسبقًا (فولاذ أداة مُركب مصمم لتطبيقات قوالب البلاستيك؛ غير مقاوم للصدأ).
• 1.2738 — فولاذ أداة بمحتوى كربون وسبائك أعلى (يستخدم للقوالب والمكابس حيث تكون الصلابة الأعلى ومقاومة التآكل مطلوبة؛ غير مقاوم للصدأ).
• لا يُعتبر أي منهما درجة مقاومة للصدأ ولا HSLA هيكلية؛ كلاهما في عائلة فولاذ القوالب/الأدوات (فولاذات مركبة/أدوات).

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

تقدم الجدول التالي التركيز النوعي على التركيب بدلاً من النطاقات الرقمية الدقيقة. تأكد دائمًا من الحدود الرقمية من شهادة المورد المحددة أو المعيار المعمول به قبل التصميم أو اللحام.

عنصر	1.2311 (تركيز نموذجي)	1.2738 (تركيز نموذجي)
C (كربون)	منخفض–معتدل (قابل للتشكيل، أفضل قابلية تشغيل/تلميع)	معتدل–أعلى (يحسن الصلابة ومقاومة التآكل)
Mn (منغنيز)	معتدل (إزالة الأكسدة، القوة)	معتدل (دور مشابه؛ يمكن أن يساعد في قابلية التصلب)
Si (سيليكون)	منخفض–معتدل (إزالة الأكسدة، القوة)	منخفض–معتدل
P (فوسفور)	منخفض (يُحتفظ به منخفضًا من أجل المتانة)	منخفض
S (كبريت)	منخفض (لأنواع التشغيل قد يكون أعلى قليلاً في الأنواع سهلة التشغيل)	منخفض
Cr (كروم)	معتدل (الصلابة، مقاومة التصلب، مقاومة التآكل)	معتدل–أعلى (قابلية تصلب ومقاومة تآكل أكبر)
Ni (نيكل)	منخفض–أثر (أحيانًا موجود لتحسين المتانة)	منخفض–أثر
Mo (موليبدينوم)	منخفض–معتدل (يحسن قابلية التصلب/القوة عند درجة الحرارة)	منخفض–معتدل (يستخدم لزيادة قابلية التصلب والقوة)
V (فاناديوم)	منخفض (مكون كربيد للتحكم في الحبيبات الدقيقة)	منخفض–معتدل (يساعد في مقاومة التآكل عبر كربيدات دقيقة)
Nb/Ti/B/N	عادةً أثر أو غائب (تحكم الحبيبات ليس ميزة أساسية)	أثر ممكن (عند تصميمه من أجل المتانة/قابلية التصلب)

كيف تؤثر استراتيجية السبائك على السلوك: - الكربون والكروم هما الرافعتان الرئيسيتان: زيادة الكربون تزيد من الصلابة ومقاومة التآكل الممكنة؛ الكروم يزيد من قابلية التصلب ومقاومة التصلب. - العناصر السبائكية مثل Mo و V تزيد من قابلية التصلب وتشكل كربيدات تحسن مقاومة التآكل ولكن تقلل من قابلية التلميع. - تم صياغة 1.2311 لتوفير توازن يفضل التشغيل الجيد والتشطيب السطحي؛ بينما 1.2738 يحول التركيب نحو كربون أكبر ومكون كربيد لمقاومة التآكل والأحمال.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البنى المجهرية النموذجية وسلوك المعالجة الحرارية:

1.2311 - كما هو مزود: غالبًا ما يتم تزويده معالجًا مسبقًا ومُعالجًا (فولاذ قالب "معالج مسبقًا") مع مصفوفة مارتنزيتية مُعالجة وعدد قليل نسبيًا من الكربيدات الخشنة. وهذا يؤدي إلى بنية مجهرية دقيقة تعمل بشكل جيد في التشغيل والتلميع. - استجابة المعالجة الحرارية: يمكن إعادة تصلبها ومعالجتها، لكن التركيب ومستويات السبائك تعني أن قابلية التصلب معتدلة؛ يتطلب التحكم الدقيق في معدلات الأوستنيتيز والتبريد لتجنب تشققات التبريد أو التشوه المفرط. - التطبيع/التكرير: دورات التطبيع والمعالجة تقلل من الضغوط المتبقية ويمكن أن تصغر حجم الحبيبات قليلاً، لكن الدرجة مُحسّنة لأدنى معالجة بعد التشغيل.

1.2738 - كما هو مزود: عادةً ما يتم تزويده في حالة مُعالجة ناعمة للتشغيل، أو ككتل مُعالجة؛ البنية المجهرية في الحالة المُعالجة هي فيريتيت + بيرليت مع كربيدات سبائكية مُوزعة. - استجابة المعالجة الحرارية: محتوى الكربون والسبائك الأعلى ينتج عنه قابلية تصلب أعلى - يستجيب جيدًا للتبريد والمعالجة لتحقيق مستويات صلابة أعلى وبنية مجهرية مارتنزيتية مُعالجة مع كربيدات سبائكية مُوزعة لمقاومة التآكل. - المعالجات الحرارية الميكانيكية: أكثر استجابة للمعالجات التصلبية العميقة، وستحقق صلابة أكبر عبر السماكات السميكة مقارنةً بـ 1.2311.

الأثر العملي: 1.2311 يفضل الحد الأدنى من المعالجة الحرارية بعد التشغيل ونوعية سطح متوقعة؛ 1.2738 يسمح بصلابة نهائية أعلى ومقاومة للتآكل على حساب معالجة حرارية أكثر عدوانية وزيادة خطر التشوه.

4. الخصائص الميكانيكية

يوفر الجدول التالي ميول الخصائص الميكانيكية النوعية المقارنة. القيم الدقيقة تعتمد على المعالجة الحرارية والمواصفات؛ استشر أوراق بيانات المورد للحصول على أرقام قابلة للتصديق.

خاصية	1.2311 (كما هو مزود / مُعالج)	1.2738 (كما هو مُعالج / مُبرد ومُعالج)
قوة الشد	معتدلة	أعلى (بعد التبريد والمعالجة)
قوة العائد	معتدلة	أعلى
التمدد	أعلى (أكثر مرونة)	أقل (الصلابة الأعلى تقلل من التمدد)
صلابة التأثير	جيدة (متوازنة لتطبيقات القوالب)	متغيرة - يمكن أن تكون جيدة إذا تمت معالجتها بشكل صحيح، ولكن عمومًا أقل عند الصلابة العالية
الصلابة (كما هو مزود)	معتدلة (سهل التشغيل/التلميع)	أقل عند المعالجة؛ يمكن أن تُعالج إلى صلابة أعلى HRC بعد المعالجة الحرارية

أيها أقوى/أكثر متانة/مرونة ولماذا: - القوة وقابلية التصلب: 1.2738 عمومًا تحقق قوة وصلابة أعلى بعد دورات التبريد والمعالجة المناسبة بسبب محتواها الأعلى من الكربون والسبائك. - المتانة والمرونة: 1.2311 عمومًا تحتفظ بمرونة أكبر وسهولة تلميع أكبر في الحالة المعالجة مسبقًا، مما يجعلها مفضلة لفراغات قوالب الحقن حيث تكون جودة السطح ومقاومة التشقق أثناء التشغيل من الأولويات.

5. قابلية اللحام

تتأثر قابلية اللحام بمعادل الكربون والسبائك. هناك مؤشرين شائعين يُستخدمان للتفسير النوعي:

• معادل الكربون (IIW):
  $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Pcm (حرجة اللحام):
  $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

التفسير النوعي: - 1.2311: الكربون الأقل وعدد أقل من العناصر السبائكية عمومًا ينتج عنه $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ أقل من 1.2738، مما يجعل من الأسهل نسبيًا اللحام مع متطلبات أقل لدرجة حرارة التسخين المسبق ودرجة حرارة التداخل. ومع ذلك، كفولاذ أدوات/قوالب، يتطلب اللحام الانتباه لتجنب التشقق الساخن ومطابقة المعادن للمعالجة الحرارية بعد اللحام. - 1.2738: الكربون والسبائك الأعلى يزيدان من معادل الكربون، مما يزيد من خطر المناطق المتأثرة بالحرارة الصلبة والهشة والتشقق البارد. غالبًا ما تكون هناك حاجة للتسخين المسبق، ودرجة حرارة تداخل مضبوطة، ومعالجة حرارية بعد اللحام.

ملاحظة عملية: بالنسبة لكلا الدرجتين، عادةً ما يقتصر اللحام على إصلاح أو تصنيع ميزات غير حرجة. بالنسبة للأدوات الحرجة، يُفضل الربط الميكانيكي أو الإنتاج من كتلة واحدة؛ يجب أن يتبع إصلاح اللحام توصيات المورد والمعادن المستخدمة في اللحام.

6. مقاومة التآكل وحماية السطح

• لا يُعتبر أي من 1.2311 أو 1.2738 فولاذ مقاوم للصدأ؛ لذلك فإن حماية التآكل الجوي والكيميائي ضرورية حيث تتطلب البيئة ذلك.
• استراتيجيات الحماية الشائعة: طلاءات شفافة أو ملونة، طلاء، فوسفات، حفظ بالزيت، أو طلاء بالزنك حيثما كان ذلك مناسبًا. بالنسبة لفراغات القوالب عالية الدقة، تُطبق أحيانًا الطلاءات (مثل PVD، النترجة) لتحسين مقاومة التآكل والتآكل مع الحفاظ على جودة السطح.
• PREN (رقم مقاومة التآكل) غير قابل للتطبيق لأن هذه الدرجات غير مقاومة للصدأ. بالنسبة للدرجات المقاومة للصدأ، يكون المؤشر هو: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• عندما تكون مقاومة التآكل أولوية، اختر فولاذ أدوات مقاوم للصدأ أو طبق هندسة السطح (طلاءات صلبة، نترجة، طلاءات مقاومة للتآكل) بدلاً من الاعتماد على مقاومة التآكل للسبائك الأساسية.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• قابلية التشغيل:
• 1.2311: عادةً ما يتم تصميمه لقابلية تشغيل جيدة وقابلية تلميع جيدة جدًا في الحالة المعالجة مسبقًا. أقل تآكل للأدوات أثناء التشغيل الخشن والتشطيب؛ جيد للتشغيل بدقة عالية.
• 1.2738: في الحالة المُعالجة يمكن تشغيله، ولكن عند تصلبه إلى صلابة العمل يصبح أكثر خشونة ويسبب تآكل أكبر للأدوات. غالبًا ما تكون أدوات كربيد والطحن ضرورية.
• قابلية التشكيل والانحناء:
• كلاهما فولاذان لهما قابلية تشكيل محدودة مقارنة بالفولاذ الهيكلي منخفض الكربون؛ صلابة 1.2311 الأقل في الحالة المعالجة مسبقًا تعطي مزيدًا من الحرية للتشكيل الطفيف. العمليات الكبرى للتشكيل غير شائعة بالنسبة لفولاذ القوالب.
• التشطيب:
• 1.2311 يسمح بتشطيب سطحي ممتاز وتلميع - مهم للأجزاء البلاستيكية اللامعة.
• 1.2738 أكثر تحديًا لتحقيق تشطيبات مرآة بسبب محتوى الكربيد الأعلى؛ قد تكون هناك حاجة لخطوات تلميع إضافية أو طلاء.
• تشوه المعالجة الحرارية:
• 1.2738 أكثر عرضة للتشوه أثناء دورات التصلب العدوانية بسبب قابلية التصلب الأعلى والتحولات الأعلى؛ يتطلب تخطيط دقيق للتثبيت واحتساب التشغيل.

8. التطبيقات النموذجية

1.2311 — الاستخدامات النموذجية	1.2738 — الاستخدامات النموذجية
ألواح قوالب الحقن وإدخالات الفراغ حيث تكون جودة السطح وثبات الأبعاد من الأولويات	المكابس والأدوات المعرضة لتآكل أعلى، مثل المكابس القاطعة، والمكابس الفارغة، ومكونات القوالب الثقيلة
قواعد وألواح قوالب مُعالجة مسبقًا للاستخدام العام	نوى القوالب والإدخالات حيث يُتوقع حدوث ضغوط اتصال عالية وتآكل خشن (بعد التصلب)
قوالب نموذجية وإنتاج منخفض الحجم حيث تكون سرعة التشغيل والتلميع مطلوبة	أدوات إنتاج عالية الحجم تتطلب عمرًا أطول وصلابة أعلى

مبررات الاختيار: - اختر 1.2311 للمكونات حيث تكون جودة السطح، وقابلية التلميع، وتقليل وقت التشغيل هي معايير الاختيار السائدة (مثل الأجزاء البلاستيكية البصرية أو اللامعة). - اختر 1.2738 عندما تكون المتطلبات الأساسية هي مقاومة تآكل أعلى، وصلابة تشغيل أعلى، أو عندما ستعمل الأدوات تحت أحمال أكبر أو ظروف تآكل.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة النسبية: 1.2311 غالبًا ما يكون أكثر اقتصادية لألواح القوالب المعالجة مسبقًا ويتوفر على نطاق واسع في أشكال الألواح والكتل لصانعي القوالب. 1.2738، اعتمادًا على تركيبه الدقيق وحالة المعالجة الحرارية، قد يكون أعلى قليلاً في التكلفة، خاصة إذا تم تزويده في شكل كتل قابلة للتصلب أو مع دورات معالجة محددة.
• التوافر حسب شكل المنتج:
• 1.2311: متوفر عادةً كألواح، وكتل، وألواح مصقولة في حالات معالجة مسبقة؛ شائع في قنوات توزيع الأدوات.
• 1.2738: متوفر في القضبان، والألواح، والكتل المخصصة؛ قد يتطلب الطلب وفقًا للمواصفات للحالات المعالجة.
• أوقات التسليم: توافر المخزون لكلا الدرجتين عمومًا جيد في أسواق الأدوات الناضجة، ولكن الأحجام المتخصصة أو حالات المعالجة الحرارية يمكن أن تضيف وقت تسليم. قد تكون المتغيرات المطلية أو المعالجة مسبقًا أكثر توافرًا لـ 1.2311.

10. الملخص والتوصية

جدول الملخص - تقييم نوعي (أعلى / معتدل / أقل):

السمة	1.2311	1.2738
قابلية اللحام (عملية)	أعلى (أسهل)	أقل (تحتاج إلى تسخين مسبق/معالجة أكثر)
توازن القوة–المتانة	معتدل (توازن جيد، أكثر مرونة)	قوة أعلى (على حساب المرونة عند التصلب)
التكلفة (نموذجية في سوق القوالب)	أقل–معتدل	معتدل–أعلى

التوصيات النهائية: - اختر 1.2311 إذا: - كنت بحاجة إلى فولاذ قالب مُعالج مسبقًا مع قابلية تشغيل ممتازة وقابلية تلميع لقوالب حقن البلاستيك. - كانت جودة السطح وثبات الأبعاد مع الحد الأدنى من المعالجة اللاحقة أمرًا حاسمًا. - ستكون إصلاحات اللحام عرضية وتفضل سهولة اللحام. - كانت أوقات التسليم الأقصر والحد من التكاليف من الأولويات.

• اختر 1.2738 إذا:
• كانت التطبيق يتطلب صلابة أعلى قابلة للتحقيق ومقاومة تآكل أعلى بعد التبريد والمعالجة.
• ستواجه الأدوات أحمالًا ميكانيكية أعلى، أو تآكلًا خشنًا، أو كان مطلوبًا عمرًا إنتاجيًا أطول.
• كنت تقبل معالجة حرارية أكثر تعقيدًا، وإمكانية حدوث تشوه أكبر، والحاجة إلى أدوات مقاومة للكربيد في التشغيل/الطحن.

ملاحظة ختامية: كلا الدرجتين قيمة في أدوات وصناعة القوالب. يعتمد الاختيار الصحيح على نطاق الأداء الذي يتم prioritizing: جودة السطح وسهولة التشغيل مقابل أقصى قابلية تصلب ومقاومة تآكل. بالنسبة لأي شراء أو تصميم حرج، تأكد من الحدود الكيميائية والميكانيكية المحددة من شهادة المصنع واستشر مع بائع المعالجة الحرارية الخاص بك لمواءمة اختيار المواد مع ظروف المعالجة والخدمة المقصودة.