DP780 مقابل DP980 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات
شارك
Table Of Content
Table Of Content
مقدمة
تستخدم الفولاذات ثنائية الطور DP780 و DP980 على نطاق واسع كفولاذات عالية القوة متقدمة (AHSS) تحدد بمستويات الحد الأدنى من قوة الشد (حوالي 780 ميجا باسكال و 980 ميجا باسكال، على التوالي). يقوم المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع عادةً بموازنة العوامل المتنافسة - القوة مقابل القابلية للتشكيل، التكلفة مقابل الأداء، وقابلية اللحام مقابل متطلبات السلامة في حالة التصادم - عند الاختيار بين هذه الدرجات.
التمييز الفني المركزي بين DP780 و DP980 هو نظام قوة الشد/قوة الخضوع المستهدف: تم صياغة ومعالجة DP980 لتوفير مستوى أعلى بكثير من قوة الشد مقارنةً بـ DP780، مما يؤثر على السبائك والمعالجة والقدرة على التصلب والسلوك اللاحق. نظرًا لأن كلا الدرجتين محددتان بالخصائص (بدلاً من كيمياء ثابتة واحدة)، يتم مقارنتهما بشكل متكرر لمكونات السيارات الهيكلية، وأجزاء السلامة، وتطبيقات أخرى حيث يكون تحسين القوة إلى الوزن أمرًا حاسمًا.
1. المعايير والتسميات
- تشمل الوثائق الدولية والصناعية الشائعة التي تغطي الفولاذات ثنائية الطور (DP) ودرجات خصائص AHSS ما يلي:
- سلسلة EN 10149 (الفولاذات عالية القوة المدرفلة على الساخن والبارد للتشكيل البارد)
- معايير JIS (المعايير الصناعية اليابانية) المتعلقة بـ AHSS
- GB/T (المعايير الوطنية الصينية) للفولاذات عالية القوة المستخدمة في السيارات
- بيانات المنتجات من الشركات المصنعة والفولاذ (مثل المعايير من مصنعي السيارات)
- التصنيف: DP780 و DP980 هما فولاذات عالية القوة منخفضة السبيكة وتنتميان إلى عائلة AHSS (الفولاذات ثنائية الطور). ليست فولاذات مقاومة للصدأ، أو فولاذات أدوات، أو فولاذات كربونية تقليدية بمعنى المواصفات ذات الغرض الواحد؛ تم سبكها/معالجتها لتحقيق بنية ميكروية ثنائية الطور من الفريت والمارتنسيت مع قوة معززة ومرونة معقولة.
2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة
ملاحظة: درجات DP تعتمد على الخصائص؛ التركيب الكيميائي يختلف حسب المورد وطريقة الإنتاج. الجدول أدناه يعطي نطاقات تمثيلية ونمطية (وزن%) توجد عادةً في منتجات DP780 و DP980 التجارية.
| عنصر | DP780 (وزن% نموذجي) | DP980 (وزن% نموذجي) |
|---|---|---|
| C | 0.06 – 0.12 | 0.08 – 0.18 |
| Mn | 1.2 – 2.0 | 1.3 – 2.5 |
| Si | 0.2 – 0.6 | 0.2 – 0.6 |
| P | ≤ 0.025 (أثر) | ≤ 0.025 (أثر) |
| S | ≤ 0.01 (أثر) | ≤ 0.01 (أثر) |
| Cr | 0 – 0.30 | 0 – 0.30 |
| Ni | 0 – 0.50 | 0 – 0.50 |
| Mo | 0 – 0.20 | 0 – 0.25 |
| V | 0 – 0.10 | 0 – 0.15 |
| Nb | 0 – 0.06 | 0 – 0.06 |
| Ti | 0 – 0.05 | 0 – 0.05 |
| B | 0 – 0.002 | 0 – 0.002 |
| N | ≤ 0.02 | ≤ 0.02 |
كيف تؤثر السبيكة على الخصائص: - الكربون والمنغنيز هما العنصران الرئيسيان المساهمان في القوة؛ زيادة الكربون تزيد من قوة الشد وقوة الخضوع ولكن تقلل من قابلية اللحام والمرونة. - يستخدم السيليكون لتعزيز القوة عبر الحل الصلب ولتقليل تكوين الكربيد أثناء التلدين بين الحرجين، مما يساعد على تشكيل المارتنسيت. - العناصر الميكروسبائكية (V، Nb، Ti) تصغر حجم الحبيبات، وتعزز تقوية الترسيب، وتزيد من القدرة على التصلب مع الحد الأدنى من فقدان المرونة. - Mo و Cr و Ni تعدل القدرة على التصلب والصلابة؛ يمكن أن تمكن الإضافات المتواضعة من تحقيق أهداف قوة أعلى (DP980) دون كربون مفرط. - يمكن أن يحسن البورون بمستويات ppm القدرة على التصلب ويقلل من الحاجة إلى كربون أعلى.
3. البنية الميكروية واستجابة المعالجة الحرارية
البنى الميكروية النموذجية: - تهدف كل من DP780 و DP980 إلى تحقيق بنية ميكروية ثنائية الطور تتكون من مصفوفة فريتية قابلة للتشكيل تحتوي على نسبة متحكم بها من جزر المارتنسيت الأكثر صلابة. تحدد نسبة المارتنسيت وتوزيع الكربون القوة والمرونة. - عادةً ما تحتوي DP780 على نسبة مارتنسيت أقل من DP980 و/أو صلابة مارتنسيت أقل، مما يمنح توازنًا أعلى من المرونة والقابلية للتشكيل. - تحقق DP980 مستوى الشد الأعلى من خلال زيادة نسبة المارتنسيت، وزيادة صلابة المارتنسيت (بفضل الكربون الأعلى في المارتنسيت)، أو من خلال مزيج من السبيكة الميكروية والمعالجة التي تزيد من القدرة على التصلب.
طرق المعالجة والمعالجة الحرارية: - تعتبر المعالجة الحرارية الميكانيكية المسيطر عليها (TMCP) والتلدين بين الحرجين متبوعة بالتبريد المسيطر عليه طرق إنتاج شائعة لفولاذ DP. يستغل التلدين بين الحرجين مجال الأوستنيت-الفريت ثنائي الطور لتوزيع الكربون ثم التبريد لتشكيل المارتنسيت في المناطق الأوستنيتية. - تعتبر المعالجة العادية أو التبريد والتلطيف طرقًا صناعية أقل شيوعًا لفولاذ AHSS ثنائي الطور لأنها تتحرك نحو هياكل مارتنسيتية بالكامل أو مارتنسيتية مطلوبة؛ تتطلب البنية الميكروية ثنائية الطور تلدين جزئي مسيطر عليه. - بالنسبة لـ DP980، قد يطبق الموردون درجات حرارة بين حرجين أعلى قليلاً، ومعدلات تبريد مختلفة، أو سبيكة ميكروية إضافية لزيادة القدرة على التصلب وإنتاج نسبة المارتنسيت اللازمة دون كربون مفرط.
4. الخصائص الميكانيكية
يقدم الجدول التالي نطاقات الخصائص الميكانيكية النموذجية؛ القيم الفعلية تعتمد على العملية والمورد وتحدد بواسطة ورقة بيانات المنتج أو متطلبات المشتري.
| الخاصية | DP780 (نموذجي) | DP980 (نموذجي) |
|---|---|---|
| قوة الشد (Rm) | ~760 – 820 ميجا باسكال (اسمي 780 ميجا باسكال) | ~940 – 1000+ ميجا باسكال (اسمي 980 ميجا باسكال) |
| قوة الخضوع (Rp0.2) | ~420 – 560 ميجا باسكال | ~600 – 820 ميجا باسكال |
| التمدد الكلي (A%) | ~12 – 20% | ~8 – 16% |
| صلابة التأثير (تعتمد على درجة الحرارة والبنية الميكروية) | متوسطة - عمومًا أعلى من DP980 بنفس السماكة | أقل من DP780 عندما تتم معالجة كلاهما لتحقيق أقصى قوة؛ تعتمد الانتقال من القابلية للتشكيل إلى الهشاشة وسلوك HAZ بشكل كبير على الكيمياء ومدخلات الحرارة |
| الصلابة (HB) | متوسطة (عادة أقل من DP980) | أعلى (تعكس نسبة المارتنسيت الأعلى والصلابة) |
التفسير: - DP980 أقوى (أعلى في الشد والخضوع) ولكن عمومًا أقل قابلية للتشكيل وأقل تسامحًا أثناء عمليات التشكيل مقارنةً بـ DP780. - تعتمد اختلافات الصلابة على السماكة، والتلطيف، والمعالجة؛ يمكن أن تجعل القدرة الأعلى على التصلب ومحتوى المارتنسيت في DP980 أكثر حساسية لأنماط الكسر الهش ما لم يتم تحسين السبيكة الميكروية وضوابط العملية.
5. قابلية اللحام
تعتمد اعتبارات قابلية اللحام على المعادل الكربوني والقدرة على التصلب. اثنان من المؤشرات التجريبية الشائعة هما المعادل الكربوني ($CE_{IIW}$) و $P_{cm}$:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
التفسير النوعي: - زيادة الكربون والسبيكة في DP980 عمومًا ترفع $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ مقارنةً بـ DP780، مما يشير إلى قدرة أعلى على التصلب وزيادة خطر الكسر البارد في HAZ بعد اللحام. - يمكن أن تؤثر السبيكة الميكروية (Nb، V، Ti) والبورون بشكل كبير على القدرة على التصلب دون زيادة كبيرة في $CE_{IIW}$، لذا تبقى بعض فولاذات DP عالية القوة قابلة للحام مع التسخين المسبق المناسب، وضبط مدخلات الحرارة، والمواد الاستهلاكية. - بالنسبة للحام الإنتاج، عادةً ما تسمح DP780 بمعلمات لحام أكثر تساهلاً، وتسخين مسبق أقل، وتقليل خطر كسر HAZ مقارنةً بـ DP980. غالبًا ما تتطلب DP980 تحكمًا أكثر دقة: مدخلات حرارة أقل للحد من عرض HAZ، وضبط التسخين المسبق/بين الطبقات، ومطابقة المواد الاستهلاكية لتجنب الصلابة المفرطة في HAZ.
6. التآكل وحماية السطح
- DP780 و DP980 هما فولاذات كربونية/سبائكية (ليست مقاومة للصدأ)؛ مقاومة التآكل الفطرية محدودة. استراتيجيات الحماية النموذجية هي:
- التغليف بالغمس الساخن (شائع في أجزاء هياكل السيارات)
- التغليف الكهربائي، والطلاءات العضوية، وأنظمة الدوبلكس (زنك + طلاء)
- طلاءات تحويل الفوسفات وطلاء إلكتروني قبل الطلاء
- المؤشرات الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ مثل PREN غير قابلة للتطبيق على DP780/DP980 لأن مستويات الكروم والموليبدينوم منخفضة جدًا لتوفير أفلام سلبية مقاومة للتآكل.
- إذا كانت إحدى المكونات تتطلب مقاومة طويلة الأمد للتعرض الجوي أو البحري أو الكيميائي، يجب اختيار حل مقاوم للصدأ أو سبيكة مقاومة للتآكل بدلاً من فولاذ DP المغلف بالغمس.
7. التصنيع، قابلية التشغيل، والقابلية للتشكيل
- القابلية للتشكيل: تتمتع DP780 بقابلية تشكيل أفضل (تمديد، انحناء، سحب عميق) مقارنةً بـ DP980، بسبب نسبة الخضوع/الشد الأقل ونسبة حجم المارتنسيت الأقل. التحكم في الارتداد أسهل مع DP780.
- الانحناء والضغط: تتطلب DP980 عالية القوة مزيدًا من القوة وتحكمًا أكثر دقة في هندسة الأدوات لتجنب الكسر، وقص الحواف، وتآكل الأدوات.
- قابلية التشغيل: كلا الدرجتين أكثر صعوبة في التشغيل من الفولاذات منخفضة الكربون؛ DP980 أكثر خشونة وستزيد من تآكل الأدوات وقوى القطع مقارنةً بـ DP780. يُوصى باستخدام أدوات كربيد، وزيادة الصلابة، وتغذية/سرعات محسّنة.
- توسيع الثقوب وتمديد الحواف: عادةً ما تظهر DP780 مرونة حواف أفضل؛ تحتاج DP980 إلى تقطيع دقيق وتكييف الحواف إذا كانت الحواف الموسعة أو الممدودة مطلوبة.
8. التطبيقات النموذجية
| DP780 - الاستخدامات النموذجية | DP980 - الاستخدامات النموذجية |
|---|---|
| أعضاء هيكل السيارات (الأعمدة B، الأعضاء العرضية) حيث الحاجة إلى توازن القوة والقابلية للتشكيل | أجزاء تعزيز الهيكل حيث تكون القوة القصوى مطلوبة لتقليل الوزن (أشعة التعزيز، تعزيزات عالية الحمل) |
| صناديق التصادم وأقسام امتصاص الطاقة حيث تساعد المرونة في التحكم في التشوه | أعضاء التعليق والشاسيه المعرضة لأحمال ثابتة/ديناميكية عالية |
| إطارات المقاعد، التعزيزات، والأغلفة المضغوطة التي تتطلب قوة معتدلة وقابلية تشكيل جيدة | تعزيزات هيكلية مضغوطة على البارد، مكونات عالية القوة ملحومة/مربوطة حيث يكون الوزن الأدنى أمرًا حاسمًا |
| أجزاء مخصصة للتغليف بالغمس والطلاء مع خطوط تشكيل تقليدية | تطبيقات تتطلب مقاطع عرضية أصغر أو هوامش أمان أعلى حيث يسمح DP980 بتقليل القياس |
مبررات الاختيار: - اختر DP780 حيث تكون تعقيدات التشكيل، وإدارة طاقة التصادم، أو مرونة الحواف ذات أولوية؛ غالبًا ما يمكّن ذلك من أدوات أبسط ومعدلات رفض أقل. - اختر DP980 عندما تكون القوة إلى الوزن القصوى هي المحرك الرئيسي، مما يسمح بتقليل القياس وتقليل الكتلة، بشرط أن تخفف ضوابط التصنيع من تقليل القابلية للتشكيل وقابلية اللحام.
9. التكلفة والتوافر
- التكلفة النسبية: عادةً ما تكون DP980 أغلى من DP780 بسبب متطلبات المعالجة الأعلى، والتحكم الأكثر دقة في الكيمياء والبنية الميكروية، وربما سبيكة ميكروية أكثر تكلفة. تختلف الأسعار حسب المورد، وحجم الطلب، وشكل المنتج.
- التوافر حسب شكل المنتج: كلا الدرجتين متاحتان على نطاق واسع من كبار مصنعي الفولاذ في لفائف، وألواح، وضغوط مضغوطة لسلسلة توريد السيارات. قد تكون الألواح السميكة أو الأثاث الخاص من DP980 ذات توافر أكثر محدودية من DP780 في بعض المناطق؛ يجب على المشتريات تأكيد أوقات التسليم وتأهيل المنتج للتطبيقات الحرجة.
10. الملخص والتوصية
| الدرجة | قابلية اللحام | توازن القوة والصلابة | التكلفة النسبية |
|---|---|---|---|
| DP780 | قابلية لحام أفضل؛ CE أقل وحساسية HAZ في الكيمياء النموذجية | متوازن: مرونة جيدة، قوة معتدلة-عالية، صلابة ملائمة | أقل |
| DP980 | لحام أكثر تطلبًا (CE/قدرة على التصلب أعلى)؛ يتطلب ضوابط أكثر دقة | قوة أعلى، مرونة أقل؛ تعتمد الصلابة على السبيكة/المعالجة | أعلى |
التوصيات: - اختر DP780 إذا كنت بحاجة إلى مادة عالية القوة مع قابلية تشكيل أفضل ولحام أبسط أو إذا كانت القطعة تتضمن تشكيلًا معقدًا، ونسب تمدد عالية، أو متطلبات توسيع حواف ضيقة. - اختر DP980 إذا كانت قوة الشد والخضوع القصوى هي القيود التصميمية الرئيسية ويمكنك استيعاب ضوابط أكثر صرامة في التشكيل، واللحام، والأدوات - أو إذا كان تقليل الوزن من خلال تقليل القياس أمرًا حاسمًا وتم التحقق منه في الأداء العملي وأداء التصادم.
ملاحظة نهائية: نظرًا لأن درجات DP تعتمد على الأداء، يجب دائمًا استشارة أوراق بيانات المورد المحددة، وإجراء اختبارات تأهيل المواد للتشكيل، واللحام، وأداء التصادم، والتأكد من أن النسخة الحرارية الميكانيكية المختارة تلبي الأهداف الوظيفية، والتصنيعية، والتكلفة للمكون.