DP600 مقابل DP780 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

DP600 و DP780 هما من أعضاء عائلة الفولاذات عالية القوة ذات الطور المزدوج (DP) المستخدمة على نطاق واسع في التطبيقات السيارات والهياكل حيث يتطلب الأمر نسبة قوة إلى وزن ملائمة وامتصاص للطاقة. يقوم المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع عادةً بوزن التبادلات بين القوة والمرونة/قابلية التشكيل وقابلية اللحام والتكلفة عند الاختيار بين هذه الدرجات للقطع، ومكونات الهيكل، وهياكل إدارة التصادم.

التمييز الهندسي الرئيسي بين DP600 و DP780 هو قوتها الميكانيكية المستهدفة، والتي يتم تحقيقها من خلال ضبط نسبة الحجم وتوزيع المصفوفة الفريتية اللينة والطور المارتنسيت الصلب. هذا التوازن المجهري يؤدي إلى اختلافات في سلوك الخضوع، وتقوية العمل، وقابلية التشكيل، لذا غالبًا ما تتم مقارنة هاتين الدرجتين عندما يجب أن يوازن التصميم بين أداء التصادم وقابلية التصنيع والتكلفة.

1. المعايير والتسميات

• المواصفات والتسميات الشائعة حيث تظهر فولاذات DP:
• EN: EN 10149 (عائلات الفولاذ المدلفن على الساخن للتشكيل البارد: تُسمى أحيانًا "DP600" / "DP780" في أدبيات الموردين)
• ISO: تشير معايير ISO إلى الفولاذات عالية القوة؛ يختلف الاسم التجاري حسب المنتج
• JIS: قد تصنف المعايير اليابانية الفولاذات المماثلة تحت درجات عالية القوة القابلة للطرق المعادلة
• GB: تشير المعايير الصينية إلى عائلات الطور المزدوج بتسمياتها الخاصة
• تحدد مواصفات الشركات المصنعة للسيارات وبيانات المواد الكيميائيات والخصائص الميكانيكية بالتفصيل

التصنيف: DP600 و DP780 هما فولاذات عالية القوة منخفضة السبيكة ومنخفضة الكربون، تُعتبر عادة جزءًا من عائلات HSLA (الفولاذ عالي القوة منخفض السبيكة) / الطور المزدوج بدلاً من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ الأدوات أو الفولاذ الكربوني.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة

تحقق عائلة DP القوة العالية من خلال الجمع بين مصفوفة فريتية منخفضة الكربون وطور مارتنسيت متشتت. يتم الحفاظ على السبيكة بشكل معتدل للحفاظ على قابلية اللحام وقابلية التشكيل مع توفير صلابة كافية وتقوية ترسيب الميكرو سبيكة.

جدول: نطاقات التركيب النموذجية والعناصر الميكرو سبيكية الشائعة لفولاذ DP600 و DP780 التجاري (تمثيلي؛ تختلف مواصفات المورد الفعلية)

عنصر	النطاق النموذجي / الدور (فولاذ DP)
C	0.04 – 0.12 wt% (كربون منخفض للحفاظ على المرونة وقابلية اللحام؛ كربون أعلى يزيد من القوة/الصلابة)
Mn	~0.8 – 2.0 wt% (مساهم رئيسي في القوة والصلابة؛ يساعد في تشكيل المارتنسيت)
Si	0.1 – 0.8 wt% (يقوي ويعزز تشكيل الفريت؛ يؤثر على تقوية الخبز)
P	≤ 0.025 wt% (يُحتفظ به منخفضًا لتجنب الهشاشة)
S	≤ 0.010 wt% (يُحتفظ به منخفضًا من أجل المتانة وقابلية اللحام)
Cr	عادةً منخفض (≤ 0.3 wt%) أو غائب؛ عند وجوده يساعد في الصلابة
Ni	عادةً منخفض أو غائب؛ ليس عنصر سبيكة رئيسي في درجات DP القياسية
Mo	منخفض (تتبع إلى إضافات صغيرة) إذا تم استخدامه للصلابة
V	تتبع (0–0.1 wt%) كميكرو سبيكة لتقوية الترسيب في بعض المتغيرات
Nb	تتبع (ppm إلى ~0.05 wt%) لتكرير الحبيبات وتقوية الترسيب
Ti	تتبع (ppm) في بعض الفولاذات للتحكم في الكربيد/النيتريد
B	منخفض جدًا (ppm) يُستخدم أحيانًا للتحكم في الصلابة
N	منخفض (ppm) يتم التحكم فيه لتكوين الشوائب والنيتريد

كيف تؤثر السبيكة على الخصائص: - يزيد الكربون والمنغنيز من القوة والصلابة ولكن يقلل من المرونة وقابلية اللحام عندما يكون مرتفعًا جدًا. - يزيد السيليكون من القوة دون فقد كبير في المرونة ويمكن أن يعزز تقوية الخبز؛ يمكن أن يؤثر السيليكون المفرط على التصاق الطلاء (التغليف) وجودة السطح. - العناصر الميكرو سبيكية مثل Nb و V و Ti تقوم بتكرير حجم الحبيبات وتوفر تقوية الترسيب، مما يساعد على زيادة القوة مع فقد أقل في المرونة. - تعتبر الإضافات الدقيقة والتحكم في P و S و N حاسمة للمتانة وقابلية اللحام.

3. الميكرو هيكل واستجابة المعالجة الحرارية

الميكرو هياكل النموذجية: - يتم إنتاج كل من DP600 و DP780 لتحقيق هيكل ميكرو ثنائي الطور: مصفوفة فريتية مستمرة ناعمة نسبيًا مع جزر مارتنسيت منفصلة. تعتبر نسبة المارتنسيت ومحتواه من الكربون هي الرافعات الرئيسية للوصول إلى قوى مستهدفة مختلفة. - عادةً ما تحتوي DP600 على نسبة حجم مارتنسيت أقل و/أو صلابة مارتنسيت أقل من DP780. وهذا يؤدي إلى قوة شد أقل ولكن إطالة وقابلية تشكيل أعلى. - تحتوي DP780 على نسبة مارتنسيت أعلى و/أو مارتنسيت أكثر صلابة، مما يزيد من قوة الشد الإجمالية وقوة الخضوع ولكن يقلل من الإطالة الكلية وقابلية التشكيل مقارنةً بـ DP600.

طرق المعالجة وتأثيراتها: - تعتبر المعالجة الحرارية الميكانيكية المتحكم بها (TMCP) والتبريد المتحكم فيه أثناء الدرفلة الساخنة تليها الدرفلة الباردة الميكانيكية والتسخين/التبريد بين الطورين طرقًا شائعة لإنتاج الهيكل الميكرو DP. - لا يعتبر التبريد الكامل والتخمير شائعًا لفولاذ DP؛ بدلاً من ذلك، تُستخدم استراتيجيات التسخين بين الطورين (التسخين لإنتاج منطقة أوستنيت + فريت ثنائية الطور تليها تبريد متحكم فيه) أو استراتيجيات الأوستيمبرينغ لتحديد نسبة المارتنسيت. - قد يُستخدم التطبيع على النماذج الأولية أو للأبعاد المحددة، ولكن الإنتاج النموذجي لفولاذ DP في السيارات يستخدم جداول درفلة ساخنة وتبريد متحكم فيه لإنتاج التوازن المطلوب بين الفريت والمارتنسيت. - سيؤدي زيادة معدل التبريد وتقسيم الكربون إلى المارتنسيت أثناء المعالجة إلى رفع صلابة المارتنسيت ونسبة الحجم، مما يدفع المادة نحو خصائص DP780.

4. الخصائص الميكانيكية

جدول: نطاقات الخصائص الميكانيكية التمثيلية لـ DP600 و DP780 (نموذجية؛ تعتمد على السماكة، حالة السطح، ومعالجة المورد)

الخاصية	DP600 (تمثيلي)	DP780 (تمثيلي)
قوة الشد (Rm)	≈ 550 – 650 MPa (الهدف ~600 MPa)	≈ 720 – 820 MPa (الهدف ~780 MPa)
قوة الخضوع (Rp0.2)	≈ 300 – 450 MPa	≈ 450 – 600 MPa
الإطالة الكلية (A%)	≈ 15 – 25%	≈ 8 – 18%
صلابة التأثير	متوسطة؛ عمومًا أعلى من DP780	جيدة ولكن عادةً أقل من DP600 عند السماكة المتساوية
الصلابة (HV)	أقل من DP780؛ تعتمد على نسبة المارتنسيت	أعلى من DP600 بسبب محتوى المارتنسيت الأكبر

التفسير: - DP780 أقوى في كل من قوة الخضوع وقوة الشد لأنها تحتوي على نسبة أكبر و/أو مارتنسيت أكثر صلابة من DP600. - تظهر DP600 مرونة متفوقة وغالبًا ما تقدم أداءً أفضل في تشكيل الشد بسبب محتوى المارتنسيت الأقل وقوة الخضوع الأقل. - تتأثر المتانة بالسماكة، تجانس الميكرو هيكل، والتحكم في الشوائب؛ عمومًا توفر DP600 توازنًا أفضل بين المتانة والمرونة للتشكيل الشديد.

5. قابلية اللحام

تتعلق اعتبارات قابلية اللحام لفولاذ DP بمعادل الكربون والصلابة. النقاط الرئيسية: - يحسن الكربون المنخفض والسبيكة المحدودة قابلية اللحام مقارنةً بالفولاذات عالية الكربون. تُعتبر فولاذات DP عمومًا قابلة للحام باستخدام عمليات اللحام النقطي القياسية وعمليات اللحام الشائعة المستخدمة في تجميع السيارات، بشرط استخدام المعلمات والضوابط المناسبة. - يمكن أن ترفع الميكرو سبيكة (Nb، V) وMn الأعلى الصلابة محليًا وتزيد من خطر الهياكل المارتنسيت الهشة في منطقة التأثير الحراري (HAZ) إذا كان التبريد سريعًا.

صيغ معادلة الكربون المفيدة: - المستخدمة بشكل شائع: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - مؤشر تنبؤي أكثر تفصيلًا: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

التفسير النوعي: - تشير القيم المنخفضة لـ $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ إلى قابلية لحام أسهل واحتمالية أقل لتصدع HAZ. عمومًا، تتمتع DP600 بميزة معتدلة على DP780 لأن نسبة المارتنسيت الأعلى في الأخيرة وغالبًا ما تؤدي إلى قيم CE أعلى. - يقلل إدارة الحرارة قبل وبعد اللحام (التسخين المسبق، التحكم في درجة حرارة المرور، والتخمير بعد اللحام أو دورات خبز الطلاء) والاختيارات المناسبة من خطر تصلب HAZ والتصدع.

6. التآكل وحماية السطح

• DP600 و DP780 ليستا فولاذات مقاومة للصدأ وتحتاجان إلى حماية من التآكل لضمان عمر خدمة طويل في البيئات المكشوفة.
• الحمايات النموذجية: الغلفنة بالغمر الساخن (GI)، الغلفنة الكهربائية (EG)، الغلفنة المعالجة (GA)، أو الطلاءات العضوية (البرايمر/الدهانات). يجب أن تأخذ اختيار الطلاء في الاعتبار عمليات التشكيل واللحام؛ توفر GA قابلية طلاء جيدة بينما توفر GI حماية تضحوية.
• PREN (عدد مقاومة التآكل) غير قابل للتطبيق على فولاذ DP غير المقاوم للصدأ لأن PREN يقيس مقاومة التآكل المقاوم للصدأ: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• بالنسبة لفولاذ DP، تعتمد أداء التآكل أكثر على سلامة الطلاء وميكرو هيكل الركيزة (على سبيل المثال، يمكن أن يكون التصاق الغلفنة على الفولاذات عالية السيليكون تحديًا).

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• قابلية التشكيل: DP600 أكثر ملاءمة للتشكيل العميق وعمليات التشكيل المعقدة بسبب قوة الخضوع الأقل والإطالة الموحدة الأعلى. تتطلب DP780 تصميم قوالب دقيق، وتقليل مسارات الإجهاد، وربما قوالب مصممة خصيصًا أو تشكيل ساخن لتجنب التصدع المحلي.
• الارتداد: تؤدي قوة الخضوع الأعلى لـ DP780 إلى ارتداد أكبر، مما يتطلب تعويضًا في تصميم الأدوات.
• القطع والتشغيل: تزيد القوة الأعلى من تآكل الأدوات؛ DP780 أكثر صلابة على أدوات القطع من DP600. كما تتأثر قابلية التشغيل بالميكرو هيكل والشوائب.
• التشذيب والثقب: عمومًا، يكون DP600 أسهل في الثقب والقص بشكل نظيف. بالنسبة لـ DP780، يكون استخدام أدوات حادة والتحكم في التشحيم أكثر أهمية.
• التشطيب: يمكن أن تؤثر الطلاءات السطحية على التشكيل؛ على سبيل المثال، يمكن أن يتداخل محتوى السيليكون العالي في بعض متغيرات DP مع الغلفنة؛ اختر عملية وطلاء متوافقين مع الكيمياء.

8. التطبيقات النموذجية

DP600 — الاستخدامات النموذجية	DP780 — الاستخدامات النموذجية
ألواح الجسم الداخلية، الأبواب، مكونات المقاعد، الأجزاء التي تتطلب قابلية تشكيل جيدة وامتصاص للطاقة	أشعة الصدمات، أعضاء التأثير الجانبي، التعزيزات، مكونات هيكلية للتصادم حيث تتطلب القوة الأعلى
مكونات تتطلب قابلية تمدد جيدة، وتشكيل، وقطع معقدة	أجزاء حيث تقلل قوة الخضوع الأعلى من سمك القسم لتوفير الوزن، أو حيث تتطلب إدارة طاقة التصادم قوة أعلى
إغلاقات وتجميعات السيارات العامة حيث تكون سهولة الانضمام والتشكيل هي الأولوية	تعزيزات الهيكل، قضبان امتصاص الطاقة، وأعضاء هيكلية حيث تهيمن الصلابة والقوة على الاختيار

منطق الاختيار: - اختر DP600 عندما تكون تعقيد التشكيل، الإطالة، أو التكلفة أولوية على القوة القصوى. - اختر DP780 عندما تتطلب القوة الهيكلية، وتقليل الوزن من خلال تقليل السماكة، أو أداء التصادم المحدد أن تكون المتطلبات السائدة.

9. التكلفة والتوافر

• DP600 متاحة عمومًا بشكل أوسع وغالبًا ما تكون أقل تكلفة قليلاً من DP780 لأنها تتطلب معالجة أو سبيكة أقل صرامة لتحقيق قوتها المستهدفة الأقل. تشمل مخزونات الملفات في درجات السيارات عادةً DP600.
• يمكن أن تكون DP780 أكثر تكلفة بسبب التحكم الأكثر صرامة في العمليات، وزيادة السبيكة أو الميكرو سبيكة، وأحيانًا خطوات معالجة حرارية أو TMCP إضافية. قد يكون توافر DP780 في سماكات معينة وأشكال مطلية أكثر تقييدًا اعتمادًا على قدرات المطاحن الإقليمية.
• يتم توفير كلا الدرجتين عادةً كملفات مدلفنة على البارد، ومدلفنة على الساخن، وأشكال مطلية متنوعة (GI، GA، EG)؛ تختلف أوقات التسليم وخيارات سماكة الصفائح حسب المورد وطلب السوق.

10. الملخص والتوصية

جدول يلخص التبادلات الرئيسية

المقياس	DP600	DP780
قابلية اللحام	أفضل (ميول CE أقل)	جيدة ولكن تتطلب مزيدًا من التحكم (خطر صلابة أعلى)
توازن القوة–المتانة	قوة معتدلة مع مرونة/متانة أعلى	قوة أعلى مع مرونة أقل؛ متانة جيدة إذا تمت معالجتها بشكل صحيح
التكلفة	عادةً أقل	عادةً أعلى

التوصيات: - اختر DP600 إذا: كانت المكونة تتطلب قابلية تشكيل متفوقة، إطالة أعلى، تشكيل أسهل، أو تكلفة أقل مع توفير قوة عالية للعديد من إغلاقات السيارات والأجزاء الهيكلية الداخلية. - اختر DP780 إذا: كانت التصميم يتطلب قوة خضوع وقوة شد أعلى لتمكين تقليل السماكة، تلبية متطلبات طاقة التصادم، أو استبدال أجزاء أثقل مع قبول تشكيل أكثر تطلبًا، وتصميم أدوات، وضوابط لحام.

ملاحظة نهائية: تعتبر بيانات المورد، وشهادات المواد، وتجارب النماذج الأولية ضرورية. يمكن أن تؤثر الاختلافات في الكيمياء، وطريق المعالجة، والسماكة، والطلاء بشكل كبير على التشكيل، واللحام، وحماية التآكل، وأداء التصادم؛ تحقق دائمًا من الدرجة المختارة من خلال اختبار على مستوى المكون وتقييمات اللحام/HAZ قبل الإنتاج الكامل.