1.2714 مقابل H13 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

اختيار بين EN 1.2714 و H13 هو قرار شائع للمهندسين ومديري المشتريات ومخططي الإنتاج الذين يجب عليهم مطابقة أداء المواد مع ظروف الخدمة: الدورة الحرارية، والتآكل، والصدمات، وتكلفة التصنيع. تشمل سياقات القرار النموذجية تصميم القوالب للضغط الساخن أو البثق، والأدوات للإنتاج عالي الدورة، والمكونات التي يجب أن توازن بين المتانة والصلابة الحرارية والاستقرار الحراري.

التمييز العملي الرئيسي الذي يزن المهندسون هو كيف تتصرف الفولاذين تحت الحمل الحراري والصدمات الميكانيكية: يتم اختيار درجة واحدة عادة لمقاومة أعلى للإجهاد الحراري والتآكل الساخن، بينما يتم اختيار الأخرى عندما يكون مطلوبًا مزيج من المتانة عند درجة حرارة الغرفة وتحسين تبديد الحرارة. نظرًا لأن التسميات الوطنية وتلك الخاصة بالموردين يمكن أن تختلف، تأكد دائمًا من الكيمياء الدقيقة ومواصفات المعالجة الحرارية على شهادة المصنع قبل اتخاذ اختيار نهائي.

1. المعايير والتسميات

• H13
• معادلات دولية شائعة: AISI H13، DIN/EN: 1.2344.
• التصنيف: فولاذ أدوات العمل الساخن (سبائك Cr–Mo–V).
• المعايير: ASTM A681 (فولاذ الأدوات)، مراجع سلسلة EN 10087/10088 لفولاذ الأدوات، معايير فولاذ الأدوات ISO.
• 1.2714
• التسمية: التسمية الرقمية EN 1.2714 (تستخدم في كتالوجات الأوروبية/DFI). ملاحظة: قد يستخدم بعض الموردين أو البلدان أسماء تجارية بديلة؛ تأكد دائمًا من المعادلة الدقيقة.
• التصنيف: فولاذ أدوات/هندسة (النوع الفرعي المحدد يعتمد على المصدر؛ غالبًا ما يستخدم لأدوات العمل الباردة أو الساخنة أو التطبيقات عالية المتانة حسب الكيمياء).
• المعايير: راجع ورقة المعيار EN أو الوطني المحدد للحصول على التركيب الدقيق ومتطلبات الخصائص الميكانيكية.

ملاحظة: H13 هو بلا شك فولاذ أدوات العمل الساخن. يجب ربط تسمية 1.2714 بمعيار المورد أو ورقة EN المحددة لتحديد ما إذا كان موصى به للعمل الساخن أو العمل البارد أو الخدمة الهندسية العامة.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

تحدد استراتيجية السبائك القابلية للتصلب، ومقاومة التخمير، والمتانة، والموصلية الحرارية. أدناه هو عرض مقارن موجه نحو الهندسة - اعتبر إدخالات التركيب لـ 1.2714 كدليل وتحقق من شهادة المصنع.

عنصر	H13 النموذجي (EN 1.2344) — الدور	1.2714 النموذجي — الدور (إرشادي)
C	0.32–0.45% — يوفر الصلابة ومقاومة التآكل	يختلف حسب المواصفات؛ غالبًا ما يكون الكربون معتدلًا إلى مرتفع للصلابة
Mn	0.20–0.50% — إزالة الأكسدة، بعض القابلية للتصلب	يختلف — عادة منخفض إلى معتدل
Si	0.80–1.20% — القوة، إزالة الأكسدة	يختلف — غالبًا منخفض إلى معتدل
P	≤0.03% — شوائب، تقليلها من أجل المتانة	تعتمد على المواصفات — تُبقى منخفضة
S	≤0.03% — شوائب، قابلية التشغيل (إذا كانت أعلى)	تعتمد على المواصفات — تُبقى منخفضة
Cr	4.75–5.50% — مقاومة التآكل، القابلية للتصلب، التآكل	عادة أقل أو معتدلة مقارنة بـ H13، ما لم تكن الدرجة فولاذ أدوات عالي الكروم
Ni	≤0.30% — المتانة (طفيفة)	عادة منخفضة أو غائبة
Mo	1.10–1.75% — مقاومة التخمير، قوة عالية الحرارة	قد تكون موجودة بمستويات منخفضة إلى معتدلة
V	0.80–1.20% — تشكيل الكربيد، مقاومة التآكل، المتانة	غالبًا أقل من H13 ما لم يتم تصميمها لمقاومة التآكل
Nb، Ti، B	إضافات ضئيلة في بعض المواصفات للتحكم في الحبيبات/القابلية للتصلب	عادة ما تكون ضئيلة ما لم تكن سبائك دقيقة
N	ضئيل — يؤثر على تشكيل النيتريد إذا كان ملحوظًا	عادة غير ملحوظ

كيف تؤثر السبائك على الخصائص: - يزيد Cr و Mo و V من القابلية للتصلب ويحسن مقاومة التخمير؛ كما أنها تعزز الكربيدات التي تساهم في مقاومة التآكل الساخن. - يزيد الكربون الأعلى من الصلابة القابلة للتحقيق ومقاومة التآكل ولكنه يقلل من قابلية اللحام وقد يقلل من المتانة. - تحدد توازن السبائك الاستقرار الحراري عند درجات حرارة التشغيل (الصلابة الساخنة) ومقاومة الصدمات تحت الدورة الحرارية.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

تحدد البنية المجهرية والاستجابة للمعالجة الحرارية سلوك الخدمة.

H13 - البنية المجهرية النموذجية بعد التبريد التقليدي والتخمير: مارتنسيت مخفف مع كربيدات سبائكية موزعة (كربيدات Cr/Mo/V). توفر هذه البنية المجهرية صلابة محتفظ بها عند درجات حرارة مرتفعة ومقاومة جيدة للإجهاد الحراري. - مسار المعالجة الحرارية: التصلب (تحويل إلى أوستنيت ~1020–1100 درجة مئوية حسب القسم والمورد) → تبريد متحكم فيه (زيت/هواء حسب القسم) → تخمير متعدد المراحل (غالبًا 2–3 تخميرات عند 500–600 درجة مئوية) للوصول إلى التركيبة المطلوبة من الصلابة والمتانة. قد يتم تطبيق معالجة تحت الصفر لتقليل الأوستنيت المحتفظ به.

1.2714 (إرشادي) - اعتمادًا على الكيمياء الدقيقة، ستكون البنية المجهرية بعد المعالجة الحرارية المناسبة إما مارتنسيت مخفف أو باينيت مع كربيدات؛ بعض متغيرات 1.2714 مُحسّنة لمتانة أعلى مع توزيع كربيد أدق. - يمكن أن تشمل المعالجة الحرارية التطبيع، والتبريد والتخمير، أو معالجة حرارية ميكانيكية محددة لتحسين حجم الحبيبات. يتم اختيار نظام التخمير لتحقيق توازن بين الصلابة والمتانة، حيث تعطي درجات حرارة التخمير المنخفضة صلابة أعلى ودرجات حرارة التخمير الأعلى تعزز المتانة ومقاومة الصدمات الحرارية.

أثر العمليات: - يعمل التطبيع على تحسين حجم الحبيبات ويمكن أن يحسن المتانة. - يتحكم التبريد والتخمير في القوة/المتانة؛ تتطلب الفولاذات عالية السبائك تحكمًا دقيقًا في التحويل إلى أوستنيت والتبريد لتجنب التشقق. - يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية الميكانيكية المتانة من خلال تحسين الحبيبات وتوزيع الرواسب المتحكم فيه.

4. الخصائص الميكانيكية

أدناه مقارنة نوعية إلى شبه كمية. القيم الدقيقة تعتمد على المعالجة الحرارية والمواصفات؛ استشر أوراق البيانات المحددة.

الخاصية	H13 (نموذجي، يعتمد على HT)	1.2714 (إرشادي)
قوة الشد	معتدلة إلى عالية (على سبيل المثال، 900–1400 ميغاباسكال حسب التخمير)	يختلف مع الكيمياء والمعالجة الحرارية؛ يمكن أن تكون مشابهة أو أقل
قوة الخضوع	معتدلة إلى عالية (تعتمد على HT)	يختلف؛ بعض الدرجات تقدم قوة خضوع أعلى لتطبيقات العمل البارد
التمدد (%)	معتدل (8–15% نموذجي حسب التخمير)	غالبًا ما تكون مشابهة أو أعلى إذا تم تحسينها للمتانة
متانة الصدمات (شاربي)	جيدة لفولاذ أدوات العمل الساخن عند تخميره بشكل صحيح - متوازن لمقاومة الصدمات الحرارية	بعض متغيرات 1.2714 تركز على متانة أعلى عند درجة حرارة الغرفة
الصلابة (HRC)	عادة 40–55 HRC بعد التخمير المناسب (تعتمد على الخدمة)	تعتمد على التطبيق المستهدف؛ يمكن أن تكون صلبة إلى HRC مشابهة أو أعلى لمقاومة التآكل

التفسير - يوفر H13 عادة صلابة حرارية ممتازة ومقاومة للتخمير بسبب سبائكته Cr–Mo–V؛ مما يجعله مفضلًا للعمل الساخن حيث تكون القوة عند درجات حرارة مرتفعة ضرورية. - يتم تصميم 1.2714 في العديد من مواصفات الموردين إما لتعزيز المتانة أو كفولاذ أدوات للعمل البارد؛ قد تكون قابلية الانحناء ومقاومة الصدمات عند درجة حرارة الغرفة أعلى من H13 المعالج بشكل مكافئ، بينما قد تكون صلابته الساخنة أقل. - تخضع الخصائص الميكانيكية النهائية بشكل أكبر للمعالجة الحرارية المختارة أكثر من الكيمياء الاسمية فقط.

5. قابلية اللحام

تعتمد قابلية اللحام بشكل أساسي على المعادل الكربوني ومحتوى السبائك. استخدم الصيغ المعترف بها لتقييم خطر التشقق بشكل نوعي.

المؤشرات الشائعة: - المعادل الكربوني IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm لتوقع احتياجات التسخين المسبق: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

إرشادات نوعية - H13: معادل كربوني معتدل بسبب Cr و Mo و V مع كربون معتدل - عادة ما يتطلب التسخين المسبق، ودرجة حرارة متحكم فيها بين الطبقات، ومعالجة حرارية بعد اللحام (PWHT) لتجنب تشقق الهيدروجين واستعادة المتانة. لحام H13 ممكن ولكنه يتطلب إجراءات ذات خبرة وغالبًا ما يتطلب معادن تعبئة متخصصة. - 1.2714: تعتمد قابلية اللحام على محتوى الكربون والسبائك. إذا كانت الدرجة تحتوي على كربون أعلى وسبائك لمقاومة التآكل، فإن اللحام سيتطلب تسخينًا مسبقًا وPWHT؛ إذا كانت نوعية منخفضة السبيكة، فإن المتانة تتحسن. - كلا الفولاذين يستفيدان من ممارسات اللحام منخفضة الهيدروجين، واختيار تعبئة متطابقة أو متطابقة قليلاً، والتحكم الصارم في الدورات الحرارية.

6. التآكل وحماية السطح

• لا يعتبر H13 ولا معظم متغيرات 1.2714 فولاذًا مقاومًا للصدأ؛ كلاهما عرضة للتآكل الجوي العام في الحالة غير المعالجة.
• الحماية النموذجية: الطلاء، والتغطية، والطلاءات التحويلية، أو المعالجات السطحية المحلية. بالنسبة للأدوات المستخدمة في البيئات العدوانية، يمكن أن توفر النترجة أو الطلاءات PVD (TiN، CrN، DLC) مقاومة للتآكل والتآكل دون تغيير المتانة الكلية.
• PREN غير قابل للتطبيق على فولاذ الأدوات غير المقاوم للصدأ. بالنسبة للدرجات المقاومة للصدأ فقط، استخدم: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• بالنسبة للأدوات المعرضة للصدأ أو البيئات المؤكسدة عند درجات حرارة عالية، فإن اختيار طلاء واقٍ مناسب والتحكم في العملية (مثل الأجواء الخاملة أو الواقية) أمر حاسم.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• قابلية التشغيل
• H13: قابلية تشغيل عادلة في الحالة الملدنة؛ تصبح صعبة بعد التصلب. تقلل المواد المكونة للكربيد (V، Cr) من عمر الأداة - استخدم أدوات قطع كربيد واضبط التغذية/السرعات.
• 1.2714: تعتمد قابلية التشغيل على محتوى الكربون والكبريت؛ بعض المتغيرات لديها سلوك أفضل عند التشغيل في الحالة الملدنة.
• قابلية التشكيل/الانحناء
• كلا الدرجتين قابلتان للعمل في الحالة اللينة/الملدنة؛ التشكيل بعد التصلب محدود.
• التشطيب
• يعد الطحن وEDM شائعين للأدوات المعالجة. يمكن أن تزيد شبكة الكربيد في H13 من معلمات الطحن وEDM ولكنها مفهومة جيدًا في الصناعة.

ملاحظات عملية: - بالنسبة لعمليات الإنتاج القصيرة، قد تقلل متغيرات 1.2714 الملدنة من أوقات التسليم وتكاليف التشغيل. - بالنسبة للخدمة عند درجات حرارة عالية أو الدورة الحرارية، يمكن أن تقلل مقاومة التخمير في H13 من تكرار الصيانة.

8. التطبيقات النموذجية

1.2714 — الاستخدامات النموذجية	H13 — الاستخدامات النموذجية
قوالب العمل البارد، والمثاقب، وشفرات القص (إذا كانت الدرجة من نوع العمل البارد)؛ مكونات ذات أولوية للمتانة عند درجة حرارة الغرفة والتوصيل الحراري في بعض المواصفات	قوالب العمل الساخن (الطرق، صب القوالب، البثق الساخن)، أعمدة البثق، شفرات القص الساخنة - حيث تكون الصلابة الساخنة ومقاومة الإجهاد الحراري حاسمة
مكونات الهندسة العامة حيث يتطلب الأمر مزيجًا من المتانة ومقاومة التآكل (يعتمد على المواصفة الدقيقة)	قوالب الضغط الساخن، إدخالات صب القوالب، أدوات الطرق الساخنة، وتطبيقات أدوات درجات الحرارة العالية
مرشحات الأدوات للطلاءات أو المعالجات السطحية لتمديد عمر الأداة	أدوات تحمل الأحمال عند درجات حرارة عالية تستفيد من سبائك Cr–Mo–V للحفاظ على الصلابة عند درجات حرارة مرتفعة

مبررات الاختيار: - اختر H13 عندما تتضمن الخدمة درجات حرارة مرتفعة مستمرة، ودورات حرارية متكررة، والحاجة إلى صلابة محتفظ بها ومقاومة للتخمير. - اختر 1.2714 عندما تشير مواصفات المورد/المواصفة إلى متانة أفضل عند درجة حرارة الغرفة، أو موصلية حرارية أعلى، أو عندما يركز عملية الأدوات على المتانة وتبديد الحرارة الأسرع على حساب الصلابة الساخنة القصوى.

9. التكلفة والتوافر

• H13: متوفر على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم في الألواح، والشرائح، وكتل مسبقة التصلب من العديد من المصانع وموزعي فولاذ الأدوات. التكلفة معتدلة إلى عالية حسب الحجم وحالة التسليم (مسبقة التصلب مقابل الملدنة).
• 1.2714: يعتمد التوافر على التخزين الإقليمي وما إذا كان الرقم EN الدقيق يتوافق مع درجة تجارية شائعة في سوقك. يمكن أن تكون التكلفة أقل أو مشابهة لـ H13؛ قد تحمل المتغيرات المتخصصة أو الإمدادات ذات التحمل الضيق أسعارًا مرتفعة.

عوامل الشكل: - يتم توفير كلا الدرجتين عادة كشرائح، وألواح، وكتل، ومسبوكات. يتم دفع وقت التسليم والتكلفة بشكل أكبر من خلال المعالجة الحرارية المطلوبة، والتحملات البعدية، وأي معالجة مسبقة للتصلب/التخمير تتم بواسطة المورد.

10. الملخص والتوصية

السمة	قابلية اللحام	توازن القوة–المتانة	التكلفة النسبية/التوافر
H13	معتدلة؛ تتطلب تسخينًا مسبقًا/PWHT ولحامًا متحكمًا	قوة ممتازة عند درجات الحرارة العالية ومقاومة للتخمير؛ متانة جيدة لأدوات العمل الساخن	متوفر على نطاق واسع؛ تكلفة معتدلة إلى مرتفعة
1.2714 (إرشادي)	متغيرة؛ تعتمد على مستويات الكربون/السبائك - تقييم CE و Pcm	قد تقدم متانة أعلى عند درجة حرارة الغرفة و/أو موصلية حرارية أفضل حسب المتغير؛ عادة ما تكون الصلابة الساخنة أقل من H13	يعتمد التوافر على المنطقة والمواصفة الدقيقة؛ التكلفة متغيرة

الاستنتاجات والإرشادات العملية - اختر H13 إذا: - كانت مكونك أو أداتك ستعمل عند درجات حرارة مرتفعة أو تحت دورات حرارية متكررة (الطرق الساخنة، صب القوالب، البثق). - كنت بحاجة إلى صلابة محتفظ بها ومقاومة للتخفيف الحراري. - كنت تقبل الحاجة إلى إجراءات لحام متحكم فيها والتكاليف المرتبطة بها. - اختر 1.2714 إذا: - كانت مواصفات المورد لـ 1.2714 تتوافق مع درجة مصممة لمتانة أعلى عند درجة حرارة الغرفة أو تبديد حرارة أسرع، وبيئة الخدمة الخاصة بك ليست مهيمنة بواسطة درجات حرارة مرتفعة لفترات طويلة. - كنت تعطي الأولوية لتقليل تكلفة التشغيل في الحالة الملدنة، أو تحتاج إلى درجة ذات موصلية حرارية أفضل لتقليل التدرجات الحرارية وخطر التشقق. - كان المتغير المحدد من 1.2714 متوفرًا محليًا ويقدم مزايا تكلفة.

ملاحظة نهائية: يمكن أن تتوافق التسمية الرقمية EN 1.2714 مع متغيرات تجارية مختلفة؛ تأكد دائمًا من الكيمياء الدقيقة، وجدول معالجة الحرارة الموصى به، وجدول الخصائص الميكانيكية من شهادة المصنع. استخدم صيغ CE و Pcm الخاصة باللحام المقدمة أعلاه لتقييم خطر اللحام وتحديد معلمات التسخين المسبق/PWHT لأي من الفولاذين. عند الشك، قم بإجراء تجارب محددة للتطبيق (الدورة الحرارية، اختبارات التآكل، وتأهيل إجراءات اللحام) قبل نشر الإنتاج الكامل.