1.2379 مقابل D2 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات
شارك
Table Of Content
Table Of Content
مقدمة
غالبًا ما يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع خيارًا بين أنواع الصلب القابلة للتشكيل القريبة من الأداء عند تحديد القوالب أو أدوات القطع أو أجزاء التآكل. من الدرجات التي يتم مقارنتها بشكل متكرر هي 1.2379 (تسمية أوروبية تُستخدم غالبًا لصنف صلب أدوات العمل البارد عالي الكروم "شبيه D2") و AISI/ASTM D2 (صلب قوالب عالي الكربون وعالي الكروم يُستخدم على نطاق واسع). تشمل سياقات القرار النموذجية موازنة مقاومة التآكل مقابل المتانة، وتحديد أولويات قابلية اللحام أو سهولة التشغيل، وتحسين تكلفة دورة الحياة للإنتاج عالي الحجم.
التمييز الأساسي بين الاثنين هو أن 1.2379 يُقدم عمومًا كنوع مصقول ومحدد بشكل أكثر دقة من مفهوم كيمياء ومعالجة D2 الكلاسيكية: تم تصميمه لتقديم مقاومة تآكل مماثلة أو محسنة قليلاً مع متانة ونظافة أفضل يمكن التحكم فيها. نظرًا لأن كلاهما من الصلب البارد عالي الكربون وعالي الكروم، يتم مقارنتهما عادةً حيث تكون الحياة الحادة طويلة الأمد ومقاومة التآكل مطلوبة جنبًا إلى جنب مع قابلية التصنيع والسيطرة على التكلفة.
1. المعايير والتسميات
- D2: يُشار إليه عادةً باسم AISI/ASTM D2 (متوفر أيضًا بموجب معايير وطنية مختلفة). مصنف كصلب أدوات عمل بارد عالي الكربون وعالي الكروم.
- 1.2379: تسمية رقمية أوروبية EN، غالبًا ما ترتبط باسم تجاري X153CrMoV12 أو أنواع ملكية مشابهة. أيضًا صلب أدوات عمل بارد/عالي الكربون وعالي الكروم ولكن عادةً مع تحكم أكثر دقة في الشوائب وميكروسبائك مصممة لتحسين الأداء.
التصنيف: كلاهما من صلب أدوات العمل البارد (تصلب بالهواء أو الزيت) (ليس صلب أدوات مقاوم للصدأ على الرغم من الكروم العالي)، يُستخدم للقوالب، والمطارق، وسكاكين التقطيع، ومكونات التآكل.
2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك
فيما يلي نطاقات التركيب التمثيلية والنموذجية لكل درجة. تختلف التركيبات الدقيقة حسب المورد والمواصفات؛ استخدم هذه كأدلة مقارنة بدلاً من قيم الشهادة الصارمة.
| عنصر | 1.2379 (نموذجي / تمثيلي) | D2 (نموذجي / تمثيلي) |
|---|---|---|
| C | 1.45 – 1.60% | 1.40 – 1.60% |
| Mn | 0.20 – 0.60% | 0.30 – 0.60% |
| Si | 0.20 – 0.60% | 0.20 – 1.00% |
| P | ≤ 0.03% | ≤ 0.03% |
| S | ≤ 0.03% | ≤ 0.03% |
| Cr | 11.0 – 13.0% | 11.0 – 13.0% |
| Ni | ≤ 0.50% (أثر) | ≤ 0.40% (أثر) |
| Mo | 0.8 – 1.4% | 0.7 – 1.3% |
| V | 0.6 – 1.0% | 0.1 – 0.6% |
| Nb (Cb) | عادةً 0 أو أثر | عادةً 0 أو أثر |
| Ti | أثر إلى 0.1% | أثر إلى 0.1% |
| B | أثر (نادر) | أثر (نادر) |
| N | أثر | أثر |
كيف تؤثر السبائك على الأداء: - الكربون: عنصر التصلب الأساسي؛ يزيد من الصلابة ومقاومة التآكل عبر تكوين الكربيدات ولكنه يقلل من قابلية اللحام والمتانة عند مستويات عالية. - الكروم (عالي): يشكل كربيدات كروم صلبة (أنواع M7C3/M23C6) ويساهم في مقاومة التآكل واستقرار التصلب؛ بمفرده لا يجعل الصلب "مقاومًا للصدأ" في البيئات العملية. - الموليبدينوم والفاناديوم: يشكلان كربيدات سبائك دقيقة تُحسن البنية المجهرية، وتزيد من قابلية التصلب والتصلب الثانوي، وتعزز مقاومة التآكل والمتانة عند التوازن الصحيح. تستخدم أنواع 1.2379 عادةً كميات أعلى قليلاً من V و Mo لتحسين الكربيدات وتحسين الاحتفاظ بالحواف/المتانة مقارنةً بـ D2 الأساسي. - السيليكون والمنغنيز: يساهمان في إزالة الأكسدة والقوة؛ يمكن أن يزيد المنغنيز المفرط من قابلية التصلب ولكنه قد يقلل من المتانة. - تستخدم الميكروسبائك الدقيقة (Nb، Ti، B) عند وجودها لتحسين الحبيبات واستجابة التصلب.
3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية
البنية المجهرية (كما تم التبريد والتصلب): - تطور كلا الدرجتين مصفوفة مارتنسيتية مع شبكة من الكربيدات الأولية الغنية بالكروم وكربيدات السبائك الثانوية. شخصية الكربيد هي المفتاح لأداء التآكل: الكربيدات الخشنة توفر مقاومة عالية للتآكل ولكن يمكن أن تعمل كنقاط بدء للتشقق؛ الكربيدات الدقيقة والموزعة بشكل جيد توفر توازنًا أفضل بين التآكل والمتانة. - غالبًا ما يتم إنتاج أنواع 1.2379 مع تحكم أكثر دقة في محتوى الشوائب وميكروسبائك إضافية (V، Mo) لإنتاج توزيع كربيد أدق من بعض سبائك D2 العامة.
ممارسات المعالجة الحرارية (نموذجية): - تطبيع/تسخين للتشغيل قبل التصلب. - التصلب في النطاق النموذجي لصلب العمل البارد عالي الكربون وعالي الكروم (يحدد المصنعون درجات الحرارة الدقيقة). قد يتم استخدام عدة تسخينات مسبقة للأقسام الكبيرة لتجنب الصدمة الحرارية. - التبريد: يتم تبريد D2 و 1.2379 عادةً بالزيت أو بالهواء/الغاز المضغوط حسب حجم القسم وإرشادات المورد. بعض الأنواع الدقيقة تسمح بتحكم أقل شدة في التبريد بسبب تحسين قابلية التصلب. - التصلب: تصلب متعدد الخطوات لتقليل الأوستينيت المحتفظ به وتحقيق صلابة مستقرة؛ اختيار درجة حرارة التصلب هو الرافعة الرئيسية لتحقيق التوازن المطلوب بين HRC والمتانة.
آثار الطرق: - التطبيع يليه تبريد محكم يُحسن حجم الحبيبات ويقلل من الأوستينيت المحتفظ به. - التصلب العدواني أو التسخين غير المتساوي يعزز الكربيدات الخشنة ويقلل من المتانة. - المعالجة الحرارية الميكانيكية (قوالب أدوات مطروقة أو مدلفنة) بالإضافة إلى تسخين محكم في 1.2379 يمكن أن ينتج توزيع كربيد أكثر تجانسًا وتحسين المتانة مقارنةً بـ D2 العامة.
4. الخصائص الميكانيكية
تعتمد الخصائص الميكانيكية بشكل كبير على المعالجة الحرارية وحجم القسم ومعالجة المورد. الجدول يقدم نطاقات نموذجية للحالات المعالجة والمصلدة المستخدمة في الأدوات (القيم إرشادية).
| الخاصية | 1.2379 (نموذجي، مصلد ومقوى) | D2 (نموذجي، مصلد ومقوى) |
|---|---|---|
| قوة الشد (Rm) | ~1500 – 2500 ميجا باسكال (تعتمد على العملية) | ~1400 – 2400 ميجا باسكال |
| قوة الخضوع (Rp0.2) | ~1000 – 2000 ميجا باسكال | ~1000 – 1900 ميجا باسكال |
| التمدد (A%) | ~4 – 12% | ~4 – 12% |
| متانة الصدمة (Charpy V-notch) | منخفضة إلى متوسطة؛ محسنة في أنواع 1.2379 المكررة (على سبيل المثال، قيم J أعلى عند نفس الصلابة) | منخفضة إلى متوسطة |
| الصلابة (HRC) | نطاق الخدمة النموذجي 55 – 62 HRC (تعتمد على العملية) | نطاق الخدمة النموذجي 55 – 62 HRC |
أيها أقوى، أو أكثر متانة، أو أكثر قابلية للتشكيل: - القوة/الصلابة: يمكن أن يتم تصلب كلاهما إلى مستويات HRC مماثلة؛ الفروق هامشية وتعتمد على المعالجة الحرارية. - المتانة: عادةً ما تُصمم أنواع 1.2379 لتوفير متانة أفضل قليلاً عند صلابة مكافئة من خلال كربيدات أدق وصلب أنظف؛ مما يجعلها أقل عرضة للتشقق في بعض تطبيقات الأدوات. - القابلية للتشكيل: كلاهما لهما قابلية تشكيل محدودة في الحالة المصلدة؛ حالة التشغيل المعالجة توفر قابلية تشكيل أعلى بكثير للتشكيل/التشغيل.
5. قابلية اللحام
كلا الصلبين صعب اللحام بسبب محتوى الكربون العالي ومحتوى الكروم العالي الذي يزيد من قابلية التصلب ويزيد من خطر التشقق البارد والمناطق المارتنسيتية الهشة. اعتبارات قابلية اللحام النموذجية: - غالبًا ما يتطلب التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لتجنب التشقق الناتج عن الهيدروجين ولتصلب منطقة التأثير الحراري (HAZ). - استخدم أقطاب/مواد تعبئة منخفضة الهيدروجين ووافق بين سبيكة التعبئة لتقليل تكوين المرحلة الصلبة.
مؤشرات قابلية اللحام الشائعة (مفيدة للتفسير النوعي): - المعادل الكربوني (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (ميل التشقق اللحامي): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
التفسير: - تشير القيم العالية لـ $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ إلى خطر أعلى من HAZ الصلب والهش والحاجة إلى تسخين مسبق/PWHT صارم. كلا من 1.2379 و D2 ينتجان مؤشرات مرتفعة مقارنةً بالصلب منخفض السبيكة. قد يقلل الميكروسبائك المعدلة قليلاً في 1.2379 وممارسات الصهر الأنظف من ميل التشقق بشكل هامشي ولكن لا يجعلها "سهلة اللحام". عندما يكون اللحام ضروريًا، استخدم إجراءات متخصصة و/أو اختر سبائك تعبئة متطابقة أو أضف منطقة انتقال قابلة للحام.
6. التآكل وحماية السطح
- لا 1.2379 ولا D2 مقاومان للصدأ في الخدمة: على الرغم من احتوائهما على كميات عالية من الكروم (~11–13%)، إلا أن المصفوفة وتوزيع الكربيد لا يمنحان مقاومة للتآكل تعادل الصلب المقاوم للصدأ. في البيئات التي تكون فيها التآكل مصدر قلق، يتطلب الأمر حماية روتينية.
- حمايات نموذجية: زيت/شحم، طلاءات واقية، طلاء، أو معالجة سطحية محلية مثل النترجة، طلاءات PVD، أو الجلفنة (عند الاقتضاء والتوافق).
- PREN (رقم مقاومة التآكل) غير قابل للتطبيق على هذه الصلب غير المقاوم للصدأ في تصنيف التآكل العملي، ولكن للرجوع، فإن صيغة PREN هي: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ نظرًا لأن النيتروجين عادةً ما يكون منخفضًا ولا تحتوي الصلب على بنية مجهرية من الدرجة المقاومة للصدأ، فإن PREN لا يتنبأ بشكل ذي معنى بمقاومة التآكل في الميدان لهذه الدرجات.
7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل
- قابلية التشغيل: في الحالة المعالجة، كلاهما قابل للتشغيل؛ D2 مفهوم جيد ولدى العديد من الورش ممارسات أدوات له. يمكن أن تكون أنواع 1.2379 ذات V و Mo أعلى أكثر خشونة قليلاً على الأدوات ولكن غالبًا ما تعمل بشكل جيد عند تحديدها في الحالة المعالجة.
- الطحن والتشطيب الدقيق: كلاهما يتطلب عجلات طحن كربيد؛ قد تسمح كربيدات 1.2379 الأكثر دقة بتحسين طفيف في جودة السطح وحافة الجودة.
- قابلية التشكيل/الانحناء: محدودة في الحالة المصلدة. يتم معظم التشكيل في الحالة المعالجة؛ يتبع التصلب النهائي معالجة الشكل القريب من الشكل النهائي.
- تستخدم المعالجات السطحية (النترجة، الصدم، الطلاءات) عادةً لتمديد العمر؛ تتطلب النترجة الانتباه إلى الكيمياء والمعالجة الحرارية السابقة.
8. التطبيقات النموذجية
| 1.2379 (الاستخدامات النموذجية) | D2 (الاستخدامات النموذجية) |
|---|---|
| قوالب عمل دقيقة، مطارق وأدوات تشكيل حيث تكون الاحتفاظ بالحواف الممتازة والمتانة المحسنة مرغوبة | قوالب عمل عامة، شفرات قص، سكاكين تقليم، مطارق تشكيل |
| أدوات قطع وسلخ عالية التآكل تستفيد من الكربيدات المكررة والصلابة المتوقعة | عمليات تفريغ وسلخ طويلة الأمد مع نوافذ عملية مثبتة |
| إدخالات، قوالب سحب، ومكونات تتطلب استقرارًا أبعادًا أكثر دقة وتحسين قابلية الطحن | أدوات منخفضة التكلفة حيث تتصدر الأولويات التوافر الواسع والتركيبات المثبتة |
| أجزاء تتطلب هندسة سطحية لاحقة (نترجة، PVD) حيث يحسن تجانس البنية المجهرية أداء الطلاء | الاستخدامات التقليدية لـ D2 للتآكل الشديد مع ممارسات معالجة حرارية مثبتة |
مبررات الاختيار: - اختر 1.2379 عندما تحتاج التطبيق إلى توازن بين مقاومة التآكل العالية مع مقاومة أفضل للتشقق (تحسين المتانة والشوائب المتحكم فيها). - اختر D2 للاستخدامات الحساسة للتكلفة حيث تكون الخبرة العملية الحالية، والألفة مع المورد، والتوافر الواسع هي المحركات الرئيسية.
9. التكلفة والتوافر
- التكلفة: D2 هو درجة موحدة عالميًا، تُنتج على نطاق واسع وغالبًا ما تكون أقل تكلفة قليلاً على أساس تكلفة المواد النقية. قد تتطلب 1.2379، عند بيعها كدرجة ذات علامة تجارية أو مواصفات مشددة، علاوة متواضعة تعكس ذوبان أنظف، وتحكم أكثر دقة في الكيمياء، أو معالجة ملكية.
- التوافر: D2 متاح على نطاق واسع في القضبان، والألواح، والأشكال المسبقة المعالجة في جميع أنحاء العالم. 1.2379 متاحة بسهولة في المناطق التي تتبع معايير EN ومن خلال موردي صلب أدوات متخصصين؛ في الممارسة العملية، كلاهما متاح بشكل شائع، ولكن قد يختلف حجم الشكل والحرارات المحددة حسب المورد.
10. الملخص والتوصية
| السمة | 1.2379 | D2 |
|---|---|---|
| قابلية اللحام | ضعيفة — تحسنت بشكل هامشي مع الكيمياء المتحكم فيها؛ تتطلب تسخينًا مسبقًا صارمًا/PWHT | ضعيفة — قيود معروفة جيدًا؛ تتطلب ممارسات لحام D2 القياسية |
| توازن القوة–المتانة | جيدة جدًا لصلب العمل البارد عالي الكروم؛ مصممة لتحسين المتانة عند صلابة معينة | قوة جيدة ومقاومة للتآكل؛ المتانة عادةً أقل عند نفس HRC مقارنةً بالأنواع المكررة |
| التكلفة | متوسطة (أحيانًا علاوة مقابل D2 الأساسي) | عادةً أقل / تنافسية على نطاق واسع |
الاستنتاجات والتوصيات العملية: - اختر 1.2379 إذا كنت بحاجة إلى صلب محسّن، ذو تحكم دقيق شبيه بـ D2 مع بنية كربيد أدق، ومتانة أفضل قليلاً عند صلابة مكافئة، وأداء طلاء وقابلية طحن أفضل محتملة. إنه خيار جيد عندما تكون مقاومة التشقق وحياة الحافة المتوقعة مهمة. - اختر D2 إذا كنت بحاجة إلى صلب عمل بارد عالي الكروم مثبت، متاح على نطاق واسع، وفعال من حيث التكلفة لبرامج أدوات كبيرة الحجم أو مثبتة حيث تم تحسين ممارسات المعالجة الحرارية والتصنيع القياسية بالفعل.
ملاحظة نهائية: تتطلب كلا الدرجتين تحديدًا دقيقًا للمعالجة الحرارية، وتعويض حجم القسم، وإنهاء ما بعد المعالجة الحرارية لتحقيق التركيبة المقصودة من الصلابة والمتانة والاستقرار الأبعاد. اعمل مع موردي الصلب ومعالجي الحرارة لتأكيد الخصائص الكيميائية والميكانيكية المعتمدة لشكل المنتج المحدد والتطبيق.