DX51D مقابل DX52D – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

DX51D و DX52D هما تصنيفات فولاذية منخفضة الكربون ومعالجة بالبرودة تُستخدم على نطاق واسع في أوروبا، وعادة ما يتم توفيرها كلفائف/شرائط مجلفنة بالغمس الساخن أو مطلية مسبقًا للبناء، وأجزاء السيارات، والتصنيع العام. يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع مرارًا وتكرارًا معضلة اختيار: اختيار الدرجة التي تعظم القابلية للتشكيل لعمليات التشكيل المعقدة والسحب العميق، أو اختيار الدرجة التي تعطي قوة أعلى عند التصنيع وأداء أفضل للحواف للمكونات الهيكلية أو الحاملة للأحمال.

التمييز الفني الرئيسي بين الاثنين هو توازنهم الميكانيكي المعالج: تم تحسين درجة واحدة لسهولة تشكيل أعلى قليلاً وجودة سطحية، بينما تم تحديد الأخرى لتقديم قوة عائد وقوة شد أعلى بشكل معتدل عند سماكات قابلة للمقارنة. نظرًا لأن كلاهما فولاذ منخفض السبيكة ومنخفض الكربون مخصص لتطبيقات الشرائط المطلية، فإنه يتم مقارنتهما عادة عند تحديد الألواح المجلفنة، والأقسام، وأجزاء السيارات حيث يكون التوازن بين أداء التشكيل والقوة أمرًا حاسمًا.

1. المعايير والتصنيفات

• المعيار الأوروبي الرئيسي: EN 10346 (فولاذ مطلي بالغمس الساخن المستمر) — سلسلة DX (مثل DX51D، DX52D).
• المعايير ذات الصلة/السابق: EN 10142 / EN 10147 (الفولاذ المدلفن على البارد والمطلي بالغمس الساخن) وقد تستخدم التطبيقات الوطنية تسميات مشابهة.
• المكافئات الدولية/المكافئات القريبة: عائلة JIS SPCC/SGCC في اليابان، عائلة ASTM A1008/A653 (للفولاذ المدلفن على البارد المطلي) في الولايات المتحدة، ومختلف تسميات GB الصينية (مثل SGCC) — لاحظ أن التوافق المباشر تقريبي ويتطلب التحقق من الخصائص بواسطة شهادات المصنع.
• فئة السبيكة: كل من DX51D و DX52D هما فولاذان منخفضا الكربون، غير مقاومين للصدأ، وغير مخصصين للأدوات (فولاذات بناء تقليدية منخفضة الكربون / منخفضة السبيكة). لا تعتبر HSLA بمعنى الفولاذ الهيكلي عالي القوة المضاف إليه سبيكة دقيقة ما لم يضيف المورد عناصر السبيكة الدقيقة بشكل صريح.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة

يحد صانعو الفولاذ عمومًا من السبيكة في درجات DX للحفاظ على التكاليف وتوافق الطلاء منخفضًا مع تمكين سلوك التشكيل والطلاء المرغوب. يتم التحكم في التركيب التجاري النموذجي بشكل صارم، لكن الحدود الدقيقة تعتمد على كيمياء المصنع وأهداف الخصائص النهائية. الجدول أدناه يوضح النطاقات النموذجية المستخدمة في الصناعة؛ تحقق دائمًا مع شهادة المصنع للمواد المنتجة.

عنصر	DX51D (نسبة الوزن النموذجية %)	DX52D (نسبة الوزن النموذجية %)	ملاحظات
C	0.03–0.12	0.03–0.12	محتوى كربون منخفض للحفاظ على القابلية للتشكيل واللحام؛ أهداف منخفضة الكربون أضيق لدفعات السحب العميق.
Mn	0.20–0.70	0.25–0.80	يوفر المنغنيز القوة وقابلية التصلب؛ قد تميل دفعات DX52D إلى أن تكون أعلى قليلاً لزيادة العائد.
Si	0.02–0.20	0.02–0.20	يستخدم السيليكون كعامل إزالة الأكسدة؛ يتم الحفاظ على المستويات معتدلة للتحكم في تقشر السطح والتصاق الطلاء.
P	≤ 0.025	≤ 0.025	تم الحفاظ عليها منخفضة لتجنب الهشاشة وللحفاظ على جودة الطلاء.
S	≤ 0.025	≤ 0.025	تم التحكم فيها لتحسين جودة السطح والقابلية للتشكيل.
Cr	عادة < 0.05	عادة < 0.05	لم يتم إضافته عمدًا في معظم الدفعات؛ قد تكون هناك بقايا صغيرة.
Ni	عادة < 0.03	عادة < 0.03	بقايا فقط.
Mo، V، Nb، Ti، B، N	بقايا–ppm	بقايا–ppm	إضافات السبيكة الدقيقة غير شائعة في درجات DX القياسية؛ قد تشمل الدفعات الخاصة السبيكة الدقيقة للتحكم الأكثر دقة في القوة.

كيف تؤثر السبيكة على الخصائص: - الكربون والمنغنيز هما العنصران الرئيسيان في تعزيز القوة؛ زيادة Mn أو C تزيد القوة ولكن تقلل القابلية للتشكيل واللحام إذا كانت مفرطة.
- يتم التحكم في السيليكون والفوسفور والكبريت للحفاظ على التصاق الطلاء ومرونة السطح.
- السبيكة الدقيقة (مثل V، Nb، Ti الصغيرة) ليست نموذجية لدرجات DX القياسية، ولكن إذا تم استخدامها، فإنها تنتج تحسين الحبوب وزيادة العائد عند مرونة قابلة للمقارنة — مما يغير سلوك التشكيل واللحام.

3. الميكروهيكل واستجابة المعالجة الحرارية

الميكروهيكل النموذجي: - يتم تصنيع كلا الدرجتين كشرائط معالجة بالبرودة ومخللة ثم تُعالج حراريًا لاستعادة المرونة قبل الجلفنة أو الطلاء. الميكروهيكل النموذجي هو الفريت مع نسبة معتدلة من البيرلايت؛ يعتمد التوازن الدقيق بين الفريت والبيرلايت على الكربون وتاريخ التبريد. - نظرًا لأنها معالجة حراريًا وليست مخصصة للتبريد والتصلب، فإن الميكروهيكل يكون خشنًا نسبيًا مقارنة بالفولاذات المعالجة بالتبريد والتصلب.

استجابة المعالجة والمعالجة الحرارية: - المسار الصناعي العادي هو تقليل البرودة + معالجة حرارية مستمرة (معالجة حرارية في صندوق أو مستمرة) تليها الجلفنة/الطلاء. ينتج عن ذلك مصفوفة فريت ناعمة ومرنة مناسبة للتشكيل. - هذه الفولاذات ليست مصممة للتصلب عن طريق التبريد والتصلب. إن محاولات المعالجة الحرارية لزيادة القوة غير عملية وتعرض الطلاء للخطر. - المعالجة الحرارية الميكانيكية المتحكم بها ليست نموذجية لدرجات DX القياسية؛ إذا استخدم المصنع الدرفلة المتحكم بها أو السبيكة الدقيقة، قد يتم إنتاج DX52D بحجم حبة أدق قليلاً وقوة مرتفعة قليلاً، لكن هذه تفاصيل خاصة بالإنتاج.

العواقب: - قد ترى دفعات DX51D المستهدفة لقابلية تشكيل أعلى فريتًا خشنًا قليلاً مع عدد أقل من جزر البيرلايت وموتر متبقي أقل من الدرفلة على البارد.
- قد يتم إنتاج DX52D لاستهداف عائد أعلى من خلال تعديلات طفيفة في التركيب أو المعالجة، مما يغير توازن الفريت/البيرلايت أو كثافة الانزلاق المتبقية.

4. الخصائص الميكانيكية

تختلف الخصائص الميكانيكية لدرجات DX حسب السماكة، والمعالجة، والمورد. تمثل القيم أدناه النطاقات النموذجية للشرائط المدلفنة على البارد، والمعالجة حراريًا، والمطلية. يرجى الرجوع دائمًا إلى شهادة المصنع للمورد لحسابات التصميم.

الخاصية	DX51D (نموذجي)	DX52D (نموذجي)
قوة الشد (ميغاباسكال)	260–420	300–460
قوة العائد (0.2% انزلاق) (ميغاباسكال)	140–320	180–350
التمدد (A%)	26–40% (حسب السماكة)	20–35%
صلابة التأثير (نوعية)	جيدة في درجة حرارة الغرفة؛ غير محددة للاستخدام في درجات الحرارة المنخفضة	جيدة في درجة حرارة الغرفة؛ أقل قليلاً من DX51D في بعض الدفعات
الصلابة (HB)	100–160 (نطاق نموذجي)	120–180 (نطاق نموذجي)

التفسير: - يتم تحديد DX52D عادة لمستويات قوة أعلى بشكل معتدل من DX51D؛ وبالتالي، يمكن أن يظهر انخفاضًا طفيفًا في التمدد والقابلية للتشكيل.
- يعتبر DX51D عمومًا أكثر مرونة وأسهل في التشكيل على البارد، مما يجعله مفضلًا للسحب العميق وعمليات التشكيل المعقدة.
- تعتبر صلابة التأثير عند درجات الحرارة المحيطة مقبولة عمومًا لكلاهما؛ لا يُقصد بهما الاستخدام في خدمات عالية الصلابة أو درجات الحرارة المنخفضة دون اختبار محدد.

5. قابلية اللحام

يمكن لحام كل من DX51D و DX52D بسهولة باستخدام طرق اللحام التقليدية بالانصهار والمقاومة بسبب معادل الكربون المنخفض. عند تقييم قابلية اللحام، يستخدم الممارسون عادة مقاييس معادل الكربون مثل معادلات IIW وPetit.

مثال على معادلات معادل الكربون: - معادل الكربون IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - معادلة Petit (Pcm): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

التفسير النوعي: - يظهر كل من DX51D و DX52D قيم منخفضة من $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ مقارنة بالفولاذات عالية السبيكة، مما يشير إلى انخفاض قابلية التشقق البارد وأنظمة معالجة ما قبل التسخين/ما بعد اللحام المباشرة في الممارسات العادية.
- سيكون DX51D، مع قوة مستهدفة أقل قليلاً وغالبًا معادل كربون فعال أقل في الدفعات الإنتاجية النموذجية، أسهل عمومًا في اللحام مع تسخين مسبق أقل وانخفاض خطر تكوين منطقة HAZ مارتنسيتية.
- يمكن أن تزيد السبيكة أو المنغنيز قليلاً في DX52D من قابلية التصلب، لذا يجب تأهيل إجراءات اللحام لسمك اللحامات الحرجة والقيود. تحقق دائمًا مع تأهيل الإجراءات وشهادة المصنع.

ملاحظات عملية حول اللحام: - بالنسبة للأسطح المجلفنة، قم بإزالة أو استيعاب الزنك في منطقة اللحام لتجنب المسامية والأبخرة؛ استخدم التهوية المناسبة وحماية الأفراد.
- استخدم المعادن المالئة القياسية للفولاذ الطري؛ اختر معدنًا مالئًا يتناسب مع قوة الشد إذا كانت الأداء الميكانيكي بعد اللحام مطلبًا.

6. مقاومة التآكل وحماية السطح

• هذه الدرجات DX ليست فولاذات مقاومة للصدأ؛ يتم توفير مقاومة التآكل بواسطة الطلاءات السطحية مثل الجلفنة بالغمس الساخن (Z)، الجلفنة المعالجة (GA)، أو أنظمة الطلاء العضوي. لا يمنح التركيب الأساسي للفولاذ مقاومة كبيرة للتآكل الجوي.
• عند مقارنة DX51D مقابل DX52D، يكون سلوك التآكل متطابقًا بشكل فعال عند الطلاء بشكل متطابق — تنشأ الاختلافات من نوع الطلاء، والسماكة، وحماية الحواف بدلاً من الكيمياء الأساسية.
• PREN غير قابل للتطبيق على هذه الفولاذات غير المقاومة للصدأ؛ بالنسبة للسبيكة المقاومة للصدأ، يمكن استخدام: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• إرشادات اختيار الطلاء: HDG للأغلفة الخارجية للمباني والحماية العامة من التآكل؛ الجلفنة المعالجة لالتصاق الطلاء والطلاء العلوي للسيارات؛ الطلاء المسبق للجماليات المعمارية مع معالجة مسبقة مناسبة للركيزة.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، والقابلية للتشكيل

• القابلية للتشكيل/الانحناء: تقدم DX51D عمومًا أداءً متفوقًا في السحب العميق، وتشكيل التمدد، والانحناء المعقد بسبب قوة العائد الأقل قليلاً ومرونتها الأعلى. قد تظهر DX52D، بسبب أهداف العائد والقوة الأعلى، زيادة في الارتداد وتحتاج إلى تحكم أكثر دقة في الأدوات.
• القطع والثقب: تعمل كلا الدرجتين بشكل مشابه؛ يمكن أن تظهر DX52D زيادة في تآكل الأدوات حيث تكون القوة أعلى. استخدم أدوات حادة وفتحات مناسبة للثقوب المثقوبة.
• قابلية التشغيل: محتوى الكربون المنخفض يعطي قابلية تشغيل جيدة؛ لا تتطلب أدوات خاصة بخلاف الممارسات القياسية للفولاذ الطري. قد يؤثر الطلاء على عمر الأداة ويتطلب سائل تبريد أو طلاء أدوات مختلف.
• تشطيب السطح: بالنسبة للتطبيقات المطلية مسبقًا أو المطلية، يتم التحكم في حدود التشكيل أيضًا بواسطة مرونة الطلاء — اختر الدرجة مع نظام الطلاء المتوافق وحدود التشكيل الاسمية.

8. التطبيقات النموذجية

DX51D – الاستخدامات النموذجية	DX52D – الاستخدامات النموذجية
الألواح الداخلية للسيارات، الألواح الهيكلية غير الهيكلية (السحب العميق)	الأعضاء الهيكلية للسيارات حيث تكون القوة الأعلى مطلوبة (الأقواس الداخلية، التعزيزات)
أسطح الأسطح، التكسية، أدوات تصريف مياه الأمطار (الأوراق المطلية)	الواجهات الهيكلية، الألواح، حيث تكون الصلابة/القوة الأعلى مطلوبة
أصداف الأجهزة، قنوات HVAC، الرفوف	الأقسام المدلفنة على البارد، الإطارات الهيكلية الخفيفة، الملفات
الألواح المعمارية المطلية مسبقًا التي تتطلب أشعة تشكيل ضيقة	التطبيقات التي تتطلب إجهادًا مسموحًا أعلى في السماكات الرقيقة

مبررات الاختيار: - اختر DX51D عندما تكون التشكيلات الواسعة (السحب العميق، الانحناءات الضيقة) وتشطيب السطح ذات أولوية، وحيث تكون الأحمال التصميمية معتدلة.
- اختر DX52D عندما تحتاج إلى زيادة معتدلة في قوة العائد/قوة الشد (مما يسمح بسماكات أخف أو زيادة سعة التحميل) وتكون القابلية للتشكيل معتدلة بدلاً من أن تكون متطرفة.

9. التكلفة والتوافر

• يتم إنتاج كلا الدرجتين على نطاق واسع وعادة ما تكون متاحة في لفائف، وأوراق مقطوعة للطول، ولفائف مقطوعة. قد يختلف التوافر حسب المنطقة ونوع الطلاء.
• التكلفة النسبية: غالبًا ما تكون DX51D أقل تكلفة قليلاً من DX52D لأن المواد ذات الهدف الأقل قوة أسهل في الإنتاج وأكثر شيوعًا للشرائط المطلية العامة. يمكن أن تجذب DX52D علاوة صغيرة اعتمادًا على الطلب على القوة الأعلى أو التسامحات الميكانيكية الأكثر دقة.
• أوقات التسليم: عادة ما يتم تخزين لفائف السماكة القياسية في الأشكال المجلفنة والمطلية مسبقًا. ستتحمل الدفعات المخصصة أو السماكات/أوزان الطلاء غير العادية أوقات تسليم أطول.

10. الملخص والتوصية

السمة	DX51D	DX52D
قابلية اللحام	ممتازة (أسهل قليلاً)	ممتازة (تتطلب الانتباه في اللحامات السميكة ذات القيود العالية)
توازن القوة–الصلابة	قوة أقل، مرونة/قابلية تشكيل أعلى	قوة أعلى، مرونة أقل قليلاً
التكلفة	أقل قليلاً (غرض عام شائع)	أعلى قليلاً (هدف قوة أعلى)

اختر DX51D إذا: - كانت عملية التصنيع الخاصة بك تتطلب سحبًا عميقًا، أو أشعة ضيقة، أو تشكيل تمدد واسع وتحتاج إلى أقصى مرونة لشكل الجزء.
- كانت التطبيقية تعطي الأولوية لجودة السطح للطلاء أو التشطيبات المعمارية المرئية.
- كنت تفضل تكلفة المواد الأقل قليلاً والمخزون المتاح على نطاق واسع.

اختر DX52D إذا: - كنت بحاجة إلى زيادة معتدلة في قوة العائد أو قوة الشد لتقليل السماكة أو زيادة سعة التحميل مع الاحتفاظ بقابلية تشكيل معقولة.
- كانت الأجزاء مشكّلة بشكل معتدل ولكنها تستفيد من تحسين الصلابة أو أداء الحواف عند التجميع.
- كنت بحاجة إلى مادة تتيح تصميمات ذات سماكات أخف دون الانتقال إلى سبائك HSLA الأعلى تكلفة.

ملاحظة عملية نهائية: DX51D و DX52D هما قريبان جدًا؛ يجب أن يستند الاختيار النهائي إلى شهادات مصنع المورد التي تعطي قيم كيميائية وميكانيكية دقيقة، وأجزاء تجريبية أو تجارب تشكيل لشكل الإنتاج، وتأهيل إجراءات اللحام حيث توجد أهمية للوصلات. استخدم النطاقات الرقمية والإرشادات النوعية أعلاه كنقطة انطلاق وتحقق من التصنيع التجريبي قبل إصدار الإنتاج الكامل.