CR1 مقابل CR2 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

CR1 و CR2 هما تسميات مختصرة تُستخدم عادةً في الصناعة لتمييز درجتين من الفولاذ الكربوني المدلفن على البارد، حيث يكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في مواصفات جودة السطح والتحكم في المعالجة ذات الصلة. يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع قرارًا متكررًا: اختيار الخيار الأقل تكلفة مع تشطيب سطح قياسي أو دفع مبلغ إضافي للحصول على جودة سطح أعلى تُبسط المعالجة اللاحقة (مثل التشطيب أو الطلاء أو التشكيل). تشمل سياقات القرار موازنة ميزانية حماية التآكل مقابل المظهر النهائي، وإعطاء الأولوية للقدرة على اللحام والتشكيل على التشطيب التجميلي، ومطابقة فئة سطح الورقة أو الشريط مع العمليات اللاحقة مثل السحب العميق أو الاستخدام المعماري الخارجي.

على الرغم من أن CR1 و CR2 يشتركان في عائلات معدنية مشابهة بشكل عام (فولاذ منخفض الكربون، فولاذ مُخفض على البارد)، إلا أنهما يُقارن عادةً لأن إحدى الدرجات تفرض حدودًا أكثر صرامة لمظهر السطح والعيوب، بينما تقبل الأخرى مزيدًا من التباين في حالة السطح. يؤثر هذا الاختلاف على اختيار المورد ومعايير الفحص وغالبًا ما يؤثر على العمليات الثانوية (التخليل، التلدين، تمرير الجلد، ومعالجة السطح).

1. المعايير والتسميات

CR1 و CR2 هما درجات فولاذ مدلفن على البارد تجارية. ليست تسميات سبائك عالمية مثل ASTM A36 أو EN 10025، ولكنها عادةً ما تُخَصص لمعايير منتجات الفولاذ الكربوني المدلفن على البارد ومواصفات الموردين. تشمل المعايير والعائلات ذات الصلة التي يجب الرجوع إليها: - EN 10130 — فولاذ غير سبيكي مدلفن على البارد للتشكيل البارد (أوروبا). - JIS G3141 — صفائح وأشرطة فولاذ كربوني مُخفض على البارد (اليابان). - معايير GB/T للفولاذ الكربوني المدلفن على البارد (الصين). - مواصفات المنتج الوطنية ومواصفات الموردين التي تحدد فئات السطح، والتفاوتات، وعمليات التشطيب.

التصنيف: CR1 و CR2 هما فولاذ كربوني (خفيف) يتم إنتاجه عن طريق الدرفلة على البارد؛ ليست فولاذ أدوات، أو فولاذ مقاوم للصدأ، أو درجات HSLA ما لم يتم تعديلها بشكل خاص من قبل المنتج. تتعلق تسميتهما بشكل أساسي بفئة جودة السطح والتحكم في المعالجة بدلاً من عائلة سبيكة مختلفة.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

عادةً ما تكون عائلات المنتجات المسمى CR1/CR2 فولاذًا منخفض الكربون مُخفض على البارد. بدلاً من تمثيل كيميائيات فريدة، تعكس الدرجات عادةً مزيجًا من التركيب الكيميائي الاسمي ومعايير معالجة/فحص السطح المحددة. تلخص الجدول أدناه نية السبائك النموذجية ووجود العناصر للدرجتين من حيث نوعية.

عنصر	CR1 (درجة السطح A)	CR2 (درجة السطح B؛ تحكم أكثر صرامة)
C	منخفض (فولاذ كربوني تجاري)	منخفض (مشابه لـ CR1)
Mn	منخفض–معتدل (إزالة الأكسدة والقوة)	منخفض–معتدل (مشابه)
Si	منخفض (إزالة الأكسدة)	منخفض (مشابه)
P	أثر (مراقب)	أثر (مراقب لحدود أكثر صرامة ممكنة)
S	أثر (مراقب؛ قد يكون أقل قليلاً لتحسين السطح)	أثر (غالبًا أقل لتحسين التشطيب)
Cr	لم يُضاف عمدًا (ما لم يكن خاصًا)	لم يُضاف عمدًا
Ni	لم يُضاف عمدًا	لم يُضاف عمدًا
Mo	لم يُضاف عمدًا	لم يُضاف عمدًا
V	لم يُضاف عمدًا (ما لم يكن نوعًا مُصغرًا)	لم يُضاف عمدًا
Nb, Ti	سبائك دقيقة عرضية في منتجات خاصة	غير شائع في درجات CR القياسية
B	أثر (ليس نموذجيًا)	أثر (ليس نموذجيًا)
N	نيتروجين مذاب بمستويات منخفضة	نيتروجين مذاب بمستويات منخفضة

ملاحظات: - يتم تحديد الحدود الكيميائية الدقيقة بواسطة مواصفات المورد/المنتج أو بواسطة المعايير الوطنية المرجعية. عادةً ما تقع مجموعة CR1/CR2 ضمن العائلة الواسعة من الفولاذ المدلفن على البارد منخفض الكربون: الاختلافات في التركيب طفيفة؛ يكمن التمييز الصناعي في العيوب السطحية المسموح بها والتحكم في العملية (النظافة، جدول التلدين، تمرير الجلد). - تهدف استراتيجية السبائك لهذه الفولاذات إلى الحفاظ على الكربون والعناصر المتبقية منخفضة لضمان قابلية تشكيل جيدة وقدرة على اللحام. إذا كانت القوة الأعلى مطلوبة، يتم استخدام درجات HSLA أو درجات مُصغرة منفصلة.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البنية المجهرية النموذجية: - يتم إنتاج كلا الدرجتين عن طريق الدرفلة على البارد لفولاذ منخفض الكربون يتبعها تلدين لاستعادة اللدونة. البنية المجهرية الناتجة عادةً ما تكون فيريت مع نسب متغيرة من البيرلايت (اعتمادًا على الكربون وتاريخ التبريد). - يقدم التخفيض البارد بنية مجهرية فيريت مشوهة مع حبيبات ممدودة؛ ينتج التلدين حبيبات فيريت متساوية الشكل عند التلدين الكامل.

المعالجة والاستجابة: - التلدين الكامل (تلدين إعادة التبلور): يستعيد اللدونة وينتج بنية مجهرية ناعمة ومتجانسة مناسبة للتشكيل. تستجيب كل من CR1 و CR2 بشكل مشابه للتلدين الكامل لأن كيمياء الكتلة الخاصة بهما متشابهة. - قد يتم استخدام التلدين المستمر أو تلدين الصناديق؛ غالبًا ما تتلقى منتجات CR2 (فئة السطح الأكثر صرامة) دورات تلدين أكثر تحكمًا لتقليل القشور وإزالة الكربنة السطحية ولتحقيق خصائص أكسيد سطحية متسقة. - المعالجة الحرارية الميكانيكية (TMT) والتبريد والتلطيف ليست نموذجية للفولاذ المدلفن على البارد منخفض الكربون CR1/CR2. إذا كانت القوة الأعلى مطلوبة، سيقدم المصنعون درجة مختلفة (HSLA أو مُصغرة) بدلاً من تغيير تسمية CR1/CR2.

النتيجة: - يكمن الاختلاف الرئيسي في البنية المجهرية في مستوى العمل البارد، وجودة التلدين، ومعالجة السطح بدلاً من السبائك الكتلية. عادةً ما تتم معالجة CR2 مع تحكم أكثر صرامة في جو التلدين، والتبريد، والتنظيف للحد من العيوب السطحية وإزالة الكربنة.

4. الخصائص الميكانيكية

تعتمد الخصائص الكمية على الكيمياء الدقيقة، والتخفيض البارد، وممارسة التلدين. بدلاً من الأرقام المطلقة، يقارن الجدول أدناه السلوك الميكانيكي المتوقع من حيث النوعية.

خاصية	CR1	CR2
قوة الشد	نطاق الفولاذ المدلفن على البارد التجاري؛ تحكم قياسي	مشابه لـ CR1؛ قد يتم تحديده بتفاوت أكثر صرامة
قوة العائد	نموذجي للفولاذ المدلفن على البارد الخفيف؛ معتدل	قابل للمقارنة، مع تحكم أقرب لحدود المواصفات
التمدد (اللدونة)	جيد بعد التلدين	جيد؛ قد يحسن التلدين المتحكم فيه القابلية للتكرار
صلابة التأثير	نموذجي للفولاذ منخفض الكربون عند درجة حرارة الغرفة	مشابه لـ CR1
الصلابة	منخفضة–معتدلة، مناسبة للتشكيل	مشابهة؛ يتحكم بعض الموردين في الصلابة بشكل أكثر صرامة لـ CR2

التفسير: - لا تُعتبر أي من الدرجتين أقوى بطبيعتها من حيث التركيب؛ الاختلافات في الخصائص الميكانيكية ترجع أساسًا إلى التحكم في المعالجة والتفاوتات. يمكن أن يؤدي التحكم الأكثر صرامة في عملية CR2 إلى تباين أضيق في الخصائص، وهو أمر قيم للتشكيل الدقيق أو التجميعات التي تتطلب تطابقًا ميكانيكيًا قريبًا.

5. قابلية اللحام

تعتبر قابلية اللحام لـ CR1 و CR2 ممتازة بشكل عام، حيث إن كلاهما فولاذ منخفض الكربون مدلفن على البارد مع قابلية محدودة للتصلب. العوامل الرئيسية: - يقلل محتوى الكربون المنخفض من خطر منطقة التأثير الحراري (HAZ) الصلبة والهشة. - تقلل المستويات المنخفضة من السبائك والعناصر المتبقية من قابلية التشقق البارد.

مؤشرات قابلية اللحام المفيدة: - المعادل الكربوني (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - صيغة Pcm لقابلية التشقق البارد: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

إرشادات التفسير: - نظرًا لأن درجات CR منخفضة في محتوى الكربون والسبائك، فإن قيم $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ ستكون عادةً منخفضة، مما يشير إلى قابلية لحام جيدة لعمليات اللحام الشائعة بالاندماج والمقاومة. - اختلافات جودة السطح: تقلل حالة السطح المتفوقة لـ CR2 من خطر عيوب اللحام الناتجة عن تلوث السطح، أو بقايا الطلاء، أو القشور. بالنسبة للمنتجات المطلية أو المطلية، تظل التنظيف قبل اللحام أمرًا أساسيًا. - نادرًا ما تكون المعالجة الحرارية قبل وبعد اللحام ضرورية للفولاذ القياسي CR1/CR2 في نطاقات السماكة النموذجية، ولكن قد تكون مطلوبة للأقسام الثقيلة أو عند الانضمام إلى فولاذات ذات سبائك أعلى.

6. التآكل وحماية السطح

الفولاذات غير المقاومة للصدأ (CR1/CR2) لا توفر مقاومة كبيرة للتآكل عن طريق السبائك؛ تعتمد الحماية على الطلاءات وتشطيب السطح. - الحمايات الشائعة: الجلفنة (الغمر الساخن أو الجلفنة الكهربائية)، الطلاءات العضوية (البرايمر، أنظمة الطلاء)، الطلاءات التحويلية (الفوسفات)، والتخميل للأسطح المطلية. - جودة السطح مهمة: تؤدي نظافة السطح المحسنة لـ CR2 وانخفاض حدوث العيوب إلى تحسين التصاق الطلاء وحماية أكثر تجانسًا ضد التآكل. يقلل الضرر السطحي المحلي المنخفض من مواقع بدء التآكل.

إذا تم مناقشة الفولاذات المقاومة للصدأ (ليس نموذجيًا لـ CR1/CR2)، فسيتم استخدام رقم مقاومة التآكل (PREN): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ بالنسبة لـ CR1/CR2، لا ينطبق هذا المؤشر لأن هذه ليست سبائك مقاومة للصدأ.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• التشكيل والسحب العميق: تتمتع الفولاذات المدلفنة على البارد منخفضة الكربون (كل من CR1 و CR2) عمومًا بقابلية تشكيل ممتازة بعد التلدين المناسب. يُفضل CR2، مع تحكم أكثر صرامة في السطح، عندما يكون مظهر السطح بعد التشكيل حاسمًا (مثل الألواح المكشوفة، الأجهزة).
• الانحناء والضغط: تعمل كلا الدرجتين بشكل جيد في عمليات القوالب المتقدمة والضغط. تقلل التفاوتات الأكثر صرامة في السماكة والسطح لـ CR2 من خطر العيوب المرئية (التجاعيد، الخدوش) على الأجزاء النهائية.
• قابلية التشغيل: الفولاذات المدلفنة على البارد قابلة للتشغيل بشكل معتدل. الاختلافات في قابلية التشغيل بين CR1 و CR2 صغيرة؛ ومع ذلك، يمكن أن تقلل اتساق تشطيب السطح في CR2 من وقت التشطيب الثانوي.
• التشطيب: نظرًا لأن CR2 تتم معالجته لتحسين سلامة السطح، قد تكون هناك حاجة إلى تشطيب ميكانيكي أو كيميائي أقل قبل الطلاء أو الطلاء، مما يوفر خطوات التصنيع.

8. التطبيقات النموذجية

CR1 (تحكم سطح قياسي)	CR2 (تحكم سطح محسّن)
مكونات هيكلية حيث لا يكون تشطيب السطح حاسمًا (إطارات فرعية، دعائم داخلية)	ألواح خارجية مرئية، أغطية أجهزة، ألواح معمارية
تصنيع عام وأجزاء مشكّلة غير حاسمة	مكونات مُسحوبة عميقًا تتطلب أسطحًا ناعمة وخالية من العيوب
أجزاء مطلية أو مطلية بشكل كثيف حيث يتم إخفاء مظهر الركيزة	أجزاء مخصصة للطلاءات الرقيقة أو الطلاء الكهربائي حيث يؤثر جودة الركيزة على التشطيب
تطبيقات حساسة للتكلفة، أشكال مخزنة	تطبيقات حيث تتطلب معايير الفحص معدلات عيوب سطحية منخفضة

مبررات الاختيار: - اختر CR1 عندما يتحمل العملية اللاحقة (طلاء كثيف، لحام، أو استخدام داخلي) عيوب السطح وتكون التكلفة أولوية. - اختر CR2 عندما تتطلب عمليات التشطيب اللاحقة، أو المظهر البصري، أو الطلاءات الحساسة للتصاق سطحًا متفوقًا ومتسقًا.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة: عادةً ما تكون CR2 أغلى من CR1 بسبب التحكم الأكثر صرامة في العمليات، وزيادة الفحص، وربما خطوات التلدين والتنظيف الأكثر صرامة. تختلف الزيادة حسب المورد، والمنطقة، وكمية الطلب.
• التوافر: يتم إنتاج كلا الدرجتين عادةً بواسطة مصانع الدرفلة على البارد وتخزينها من قبل الموزعين. قد تكون CR1 متاحة على نطاق أوسع بكميات كبيرة، بينما قد يتم تخزين CR2 في نطاقات عرض/سماكة أضيق وفي فئات سطحية أكثر محدودية.
• أشكال المنتجات: الملف، والورقة، والملفات المقطوعة هي أشكال الإمداد القياسية. قد تكون أوقات التسليم لـ CR2 أطول قليلاً إذا كانت فئة السطح المطلوبة أقل شيوعًا أو إذا تم طلب علاجات خاصة (تلدين نظيف، تمرير جلد).

10. الملخص والتوصية

السمة	CR1	CR2
قابلية اللحام	ممتازة (قياسية)	ممتازة (قياسية)؛ ميزة نظافة السطح
القوة–الصلابة	نطاق نموذجي للفولاذ المدلفن على البارد منخفض الكربون؛ تفاوتات قياسية	خصائص كتلة مشابهة؛ التحكم الأكثر صرامة في العملية ينتج تباينًا أضيق
التكلفة	أقل (أكثر اقتصادية)	أعلى (زيادة في جودة السطح والتحكم)

التوصية: - اختر CR1 إذا كنت بحاجة إلى فولاذ كربوني مدلفن على البارد فعال من حيث التكلفة للأجزاء الهيكلية الداخلية، أو التطبيقات التي تخفي فيها الطلاءات الثقيلة مظهر الركيزة، أو حيث لا تؤثر عيوب السطح على الأداء. - اختر CR2 إذا كنت بحاجة إلى تحسين تجانس السطح للمكونات المرئية، أو التصاق طلاء متفوق، أو تحكم دقيق في السماكة/التفاوت، أو تقليل عمليات التشطيب (التلميع/الإصلاح). يُفضل CR2 عندما تتطلب عيوب السطح إعادة العمل أو تسبب رفضًا تجميليًا.

ملاحظة أخيرة: نظرًا لأن مصطلحات CR1 و CR2 قد تختلف حسب المورد والمنطقة، تحقق دائمًا من فئة السطح الدقيقة، وتفاوتات الخصائص الميكانيكية، والكيمياء على شهادة المصنع أو المنتج قبل الشراء. بالنسبة للتطبيقات الحرجة (اللحام إلى معادن غير متشابهة، التشكيل الشديد، أو متطلبات تآكل صارمة)، اطلب بيانات اختبار المورد واتفق على معايير القبول لعيوب السطح، وتوافق الطلاء، والخصائص الميكانيكية.