HRB335 مقابل HRB400 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

HRB335 و HRB400 هما درجتان مستخدمتان على نطاق واسع من القضبان الحديدية المدرفلة على الساخن والمشوهة (الحديد المسلح) التي يتم تحديدها عادة في أعمال الخرسانة الهيكلية والعديد من سياقات التصنيع. يقوم المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع بوزن التبادلات بين التعزيزات الأقل تكلفة والأكثر مرونة مقابل المواد ذات القوة الأعلى التي تسمح بأقسام أصغر أو مسافات أطول. تشمل سياقات القرار النموذجية موازنة التكلفة مقابل الوزن الهيكلي، واختيار الحديد المسلح للتفاصيل الزلزالية حيث تكون المرونة هي الأهم، واختيار درجة متوافقة مع عمليات اللحام أو الانحناء أو التصنيع.

الفرق المحدد بين هاتين الدرجتين هو مستوى قوة الخضوع: يتم تحديد HRB400 عند عائد اسمي أعلى من HRB335. نظرًا لأن قوة الخضوع تؤثر بشكل كبير على حجم القسم، وتفاصيل التعزيز، وسلوك التشكيل/اللحام، يتم مقارنة HRB335 و HRB400 عادة في مناقشات التصميم والمشتريات.

1. المعايير والتسميات

• GB/T 1499.2 (الصين): يحدد صراحة القضبان الفولاذية المدرفلة على الساخن ذات الأضلاع؛ HRB335 و HRB400 هما تسميات صينية.
• ASTM A615 / ASTM A615M (الولايات المتحدة): مواصفة للقضبان الفولاذية المشوهة والعادية لتسليح الخرسانة (تستخدم أرقام الدرجات بشكل مختلف).
• EN 10080 / EN 1992 والملاحق الوطنية (الممارسة الأوروبية): معايير عامة للتعزيز؛ تستخدم التسميات الأوروبية B500 أو أرقام درجات مشابهة.
• JIS G3112 (اليابان): مواصفة للقضبان الفولاذية المشوهة للخرسانة.
• توجد أيضًا معايير ISO والانحرافات الوطنية لقياسات القضبان والاختبارات.

التصنيف: كل من HRB335 و HRB400 هما فولاذان من الكربون والمنغنيز (C–Mn) للتعزيز، يتم إنتاجهما أحيانًا مع إضافات ميكروسبائكية (V، Nb، Ti) أو طرق درفلة مسيطر عليها؛ لا تعتبر فولاذ مقاوم للصدأ أو فولاذ أدوات أو فولاذ عالي السبيكة. ينتمون إلى عائلة الفولاذ الهيكلي منخفض/متوسط الكربون المستخدم للتعزيز بدلاً من التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية أو مقاومة التآكل.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة

عنصر	HRB335 (الممارسة النموذجية)	HRB400 (الممارسة النموذجية)
C (الكربون)	مراقب كعامل رئيسي في الصلابة/القوة؛ يبقى منخفضًا نسبيًا للمرونة	مراقب؛ قد يكون أعلى قليلاً أو متوازنًا بواسطة طرق سبيكة/صلابة أخرى لتحقيق عائد أعلى
Mn (المنغنيز)	العنصر الرئيسي للقوة وإزالة الأكسدة؛ موجود بمستويات مراقبة	موجود بمستويات مراقبة أو مرتفعة قليلاً لزيادة القوة والصلابة
Si (السيليكون)	مزيل أكسدة ثانوي؛ عادة ما يكون منخفضًا	مزيل أكسدة ثانوي؛ مشابه لـ HRB335
P (الفوسفور)	شوائب محدودة؛ تبقى منخفضة للصلابة	شوائب محدودة؛ تبقى منخفضة للصلابة
S (الكبريت)	شوائب محدودة؛ تبقى منخفضة لتحسين المرونة وقابلية اللحام	شوائب محدودة؛ تبقى منخفضة
Cr، Ni، Mo	عادة لا تضاف بكميات كبيرة للقضبان القياسية	عادة لا تضاف عمدًا للقضبان القياسية (قد تظهر بكميات ضئيلة)
V، Nb، Ti	قد تكون موجودة في القضبان الميكروسبائكية لتكرير الحبوب والقوة	تستخدم بشكل أكثر شيوعًا في HRB400 المعالج حراريًا أو الميكروسبائكي لرفع العائد دون زيادة كبيرة في الكربون
B	لا تستخدم عادة في القضبان	لا تستخدم عادة
N (النيتروجين)	مراقب كشوائب/بينية	مراقب كشوائب/بينية

ملاحظات: - تحقق مصانع القضبان عائدًا اسميًا أعلى في HRB400 إما من خلال زيادات متواضعة في السبيكة/الصلابة أو، بشكل أكثر شيوعًا، من خلال الدرفلة المسيطر عليها والتبريد المعجل بالإضافة إلى الميكروسبائكية (Nb، V، Ti) لتكرير حجم الحبوب وزيادة العائد مع الحفاظ على الكربون منخفضًا للحفاظ على قابلية اللحام. - يتم تحديد الحدود الكيميائية الدقيقة في المعايير ذات الصلة ومن قبل الشركات المصنعة؛ يختلف التركيب حسب ممارسة المصنع وما إذا كان المنتج هو HRB "عادي" أو معالج ميكروسبائكي/حراري.

كيف تؤثر استراتيجية السبيكة على السلوك: - يتحكم الكربون والمنغنيز بشكل رئيسي في القوة الأساسية والصلابة. - تعزز الميكروسبائكية مع Nb، V، Ti من تقوية الترسيب وتكرير الحبوب، مما يمكّن من تحقيق عائد أعلى دون زيادة كبيرة في الكربون. - يتم الحفاظ على مستويات منخفضة من السبيكة عمدًا للحفاظ على المرونة وقابلية اللحام النموذجية لفولاذ التعزيز.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البنى المجهرية النموذجية للقضبان المدرفلة هي الفريت بالإضافة إلى اللؤلؤ (فريت–لؤلؤ). تنشأ الاختلافات من المعالجة:

• HRB335 (الدرفلة الساخنة التقليدية): تظهر عمومًا بنية مجهرية فريت–لؤلؤ خشنة نسبيًا مع مرونة جيدة. إذا تم تصنيعها بواسطة الدرفلة الساخنة الأساسية مع التبريد بالهواء، تبقى البنية المجهرية بشكل كبير فريتية مع جزر لؤلؤية.
• HRB400 (قوة أعلى): غالبًا ما يتم إنتاجها بواسطة الدرفلة المسيطر عليها والتبريد المسيطر عليه (المعالجة الحرارية الميكانيكية). ينتج عن ذلك حجم حبة فريت أدق، ولؤلؤ موزع بشكل أكثر انتظامًا، وفي بعض العمليات بنية مجهرية باينيتية جزئيًا حيث يتم استخدام التبريد المعجل. تساهم ترسيبات الميكروسبائكية (NbC، V(C،N)، TiC) في مزيد من تكرير الحبوب وزيادة العائد.

استجابة المعالجة الحرارية: - لا تعتبر المعالجة بالتطبيع أو التبريد والتمليس نموذجية للقضبان القياسية بسبب التكلفة وعدم العمليّة للأقسام الطويلة؛ ومع ذلك، يمكن أن تؤثر الحرارة الموضعية (اللحام) على البنية المجهرية في منطقة التأثير الحراري (HAZ). - يمكن أن تنتج المعالجة الحرارية الميكانيكية المسيطر عليها (TMCP) خصائص مكافئة لـ HRB400 دون معالجة حرارية بعد الدرفلة من خلال التحكم في درجة حرارة الدرفلة ومعدل التبريد. - يعتبر التبريد والتمليس طريقًا للحصول على درجات قوة أعلى ولكنه أكثر شيوعًا لفولاذ القضبان المستخدم في المكونات الهندسية بدلاً من التعزيز القياسي.

4. الخصائص الميكانيكية

الخاصية	HRB335	HRB400
قوة الخضوع (اسمي)	335 ميغاباسكال (أساس التسمية)	400 ميغاباسكال (أساس التسمية)
قوة الشد	قوة شد معتدلة مناسبة لتسليح الخرسانة	قوة شد أعلى من HRB335؛ مناسبة لتصميم أقسام أقل
التمدد (المرونة)	عادة ما يكون التمدد أعلى / مرونة أكبر	عادة ما يكون التمدد أقل من HRB335 ولكن لا يزال مطلوبًا لتلبية حدود المرونة في الأكواد
صلابة التأثير	صلابة جيدة عند درجات حرارة محيطية عند تصنيعها وفقًا للممارسة القياسية	يمكن أن تتطابق مع الصلابة إذا تم إنتاجها بالدرفلة المسيطر عليها؛ قد تكون أكثر حساسية للمعالجة
الصلابة	أقل من HRB400 في ممارسة المصنع المقارنة	صلابة أعلى تت correspond إلى عائد أعلى؛ قد تكون أكثر عرضة للكسر الهش إذا لم تتم معالجتها بشكل صحيح

تفسير: - مستوى العائد هو المعامل الميكانيكي المميز الرئيسي. يوفر HRB400 هضبة عائد أعلى مما يمكّن من مناطق تعزيز أصغر لنفس قوة التصميم. - يتم تحديد متطلبات المرونة والتمدد في المعايير؛ تجاوز الحد الأدنى من المرونة أمر حاسم للتفاصيل الزلزالية. نظرًا لأن HRB335 عادة ما يصل إلى المرونة المطلوبة بسهولة أكبر، يمكن تفضيله حيث تكون القدرة على التشوه البلاستيكي ذات أولوية. - تعتمد صلابة التأثير أكثر على مسار الإنتاج من اسم الدرجة؛ يمكن أن تحقق HRB400 الحديثة المنتجة بواسطة TMCP مع الميكروسبائكية صلابة مقبولة.

5. قابلية اللحام

تتحكم قابلية لحام التعزيز في المعادل الكربوني والصلابة؛ الكربون الأقل والصلابة الأقل تحسن من قابلية اللحام.

أمثلة على مؤشرات مفيدة: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

تفسير: - HRB335، مع صلابته العامة الأقل ومعادل الكربون الأقل أو المماثل، عادة ما يكون أسهل في اللحام باستخدام إجراءات SMAW التقليدية أو GMAW أو FCAW مع تسخين مسبق قياسي وممارسات منخفضة الهيدروجين. - يمكن أن يكون HRB400، خاصة إذا كان ميكروسبائكيًا أو معالجًا حراريًا، له صلابة أعلى؛ قد تكون هناك حاجة إلى الحذر مع التسخين المسبق، ودرجة حرارة التداخل، والمعالجة الحرارية بعد اللحام (إذا كانت مطلوبة حسب التصميم) لتجنب تشقق HAZ. ومع ذلك، يتم صياغة العديد من منتجات HRB400 لتكون قابلة للحام بسهولة للتوصيلات الميدانية والتصنيع. - بالنسبة للتوصيلات الملحومة الحرجة، قم بإجراء تأهيل الوصلات وإجراءات ما قبل/ما بعد اللحام وفقًا لأكواد اللحام؛ استخدم حسابات CE أو Pcm لتقدير القابلية للتشقق البارد.

6. التآكل وحماية السطح

• HRB335 و HRB400 هما فولاذان كربونيان غير مقاومين للصدأ؛ يعتمدون على غطاء الخرسانة لحماية التآكل في الخرسانة المسلحة وعلى الطلاءات عند التعرض.
• حمايات شائعة: الغلفنة بالغمس الساخن (طلاء الزنك)، الطلاءات الإيبوكسية، المعالجات السطحية الميكانيكية، وتصميم غطاء الخرسانة الكافي مع مثبطات التآكل.
• PREN (عدد مقاومة التآكل المحلي) ينطبق على السبائك المقاومة للصدأ لمقارنة مقاومة التآكل المحلي: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ هذا المؤشر لا ينطبق على القضبان الكربونية العادية مثل HRB335/HRB400.
• إرشادات الاختيار: للبيئات العدوانية (تعرض الكلوريد، البحرية)، حدد القضبان المطلية بالإيبوكسي أو المجلفنة، أو اعتبر الدرجات المقاومة للصدأ عندما تفوق المتانة تكلفة المواد.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• القطع: يتم قطع كلا الدرجتين عادة بواسطة مناشير كاشطة، قطع اللهب، أو قص ميكانيكي. قد تزيد قوة HRB400 الأعلى من قوى القطع وتآكل الأدوات قليلاً.
• التشكيل والانحناء: تتطلب القوة الأعلى قوة انحناء أكبر. يتم تحديد أنصاف أقطار الانحناء وإجراءات الانحناء البارد في الأكواد؛ ستتطلب HRB400 عمومًا معدات انحناء أكبر وقد تكون لديها حدود أكثر صرامة على إعادة الانحناء مقارنة بـ HRB335.
• قابلية التشغيل: لا يتم تحسين القضبان المسلحة للتشغيل؛ كلا الدرجتين لهما قابلية تشغيل سيئة مماثلة مقارنة بالفولاذات الكربونية المنخفضة القابلة للقطع. استخدم أدوات وسرعات مناسبة.
• التشطيب: يتم استخدام الخيوط أو الوصلات الميكانيكية على نطاق واسع. يمكن استخدام HRB400 مع الوصلات المصممة لمستويات تحميل أعلى؛ تأكد من التوافق مع المعالجة الحرارية للوصلات ومواد القضبان.

8. التطبيقات النموذجية

HRB335 (الاستخدامات النموذجية)	HRB400 (الاستخدامات النموذجية)
الخرسانة المسلحة العامة في المباني والبنية التحتية حيث تكون المرونة والاقتصاد من الأولويات	الهياكل التي تتطلب سعة تحميل أعلى لكل قضيب، مسافات أطول، أو منطقة تعزيز مخفضة
التفاصيل الزلزالية حيث تكون المرونة العالية وسعة الدوران البلاستيكي الأكبر أمرًا حاسمًا (تخضع لحدود الأكواد)	الجسور، الأساسات الثقيلة، والعناصر حيث يمكّن العائد الأعلى من أقسام أرق أو عدد أقل من القضبان
التصنيع غير الحرج والخرسانة الكتلية حيث تكون حساسية التكلفة أولوية	مناطق التثبيت المسبق، الأعضاء ذات التحميل الثقيل، والتعديلات حيث يكون من المرغوب زيادة القوة دون توسيع المقطع العرضي
أعمال الإصلاح باستخدام أحجام القضبان القياسية والوصلات التقليدية	الحالات التي تسمح بمزيد من التحكم الدقيق في الجودة وحيث يتم تحديد قضبان التعزيز ذات القوة الأعلى

مبررات الاختيار: - اختر HRB335 عندما تكون المرونة وسهولة التعامل والتكلفة من الأولويات - خاصة في المناطق الزلزالية حيث تهم قدرة التشوه البلاستيكي. - اختر HRB400 عندما يتطلب التصميم قوة عائد أعلى لتقليل كميات التعزيز، وتحقيق ملفات تعريف أنحف، أو تلبية متطلبات تحميل هيكلية محددة.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة النسبية: HRB335 عمومًا أقل تكلفة لكل طن من HRB400 بسبب متطلبات المعالجة الأقل وشدة السبيكة/المعالجة الأقل. قد يطلب HRB400 سعرًا أعلى اعتمادًا على مسار الإنتاج (TMCP، الميكروسبائكية) وإمدادات السوق.
• التوافر: يتم إنتاج كلا الدرجتين على نطاق واسع ومتاحة في أشكال المنتجات القياسية (ملفوفة، أطوال مستقيمة، مقطوعة حسب الطول) من المصانع الكبرى. يمكن أن يختلف التوافر حسب القطر والشكل حسب المنطقة؛ يجب على المشتريات تأكيد تقارير اختبار المصنع وأوقات التسليم.
• أشكال المنتجات: قضبان عادية، قضبان مشوهة، حصائر ملحومة، لفات - حدد الدرجة ومسار الإنتاج في مستندات الشراء لتجنب سوء التفسير.

10. الملخص والتوصية

المعيار	HRB335	HRB400
قابلية اللحام	جيدة جدًا (CE أقل)	جيدة إلى معتدلة؛ قد تتطلب ضوابط اعتمادًا على المعالجة
توازن القوة–الصلابة	مرونة جيدة؛ عائد أقل	عائد أعلى؛ قد يكون له مرونة أقل ما لم يتم معالجة TMCP/ميكروسبائكية بعناية
التكلفة	أقل	أعلى (علاوة على العائد الأعلى/العملية)

اختر HRB335 إذا: - كنت بحاجة إلى مرونة أعلى وقدرة على التشوه البلاستيكي للتفاصيل الزلزالية أو العناصر المبددة للطاقة. - كانت حساسية تكلفة المشروع وسهولة التصنيع/اللحام من الأولويات. - كانت تخطيطات التعزيز القياسية ومساحات القضبان الأكبر مقبولة لتلبية السعة.

اختر HRB400 إذا: - كنت بحاجة إلى قوة عائد أعلى لتقليل منطقة التعزيز، وتخفيض الأقسام، أو تلبية متطلبات تحميل متزايدة دون تغيير هندسة العضو. - يضمن مسار الإنتاج (TMCP أو الميكروسبائكية) صلابة وقابلية لحام كافية للتطبيق المقصود. - تفضل قيود المشروع استبدال المواد لتوفير المساحة أو الوزن، أو لتلبية أهداف الأداء الهيكلي المحددة.

ملاحظة أخيرة: تشير التسميات الرقمية (335 و 400) إلى مستويات العائد الاسمي، ولكن الأداء في الخدمة يعتمد على ممارسة المصنع، وتاريخ المعالجة، ومراقبة الجودة. حدد دائمًا معيار المادة، والخصائص الميكانيكية المطلوبة، وحالة التسليم، والاختبار/التتبع عند شراء القضبان؛ اطلب شهادات اختبار المصنع، وللتطبيقات الحرجة، تأهيل الوصلات للحام والانحناء.