Q235NH مقابل B480GNQR – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

يواجه المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع عادةً خيارًا بين الفولاذ الكربوني القياسي منخفض السبيكة والفولاذات المملوكة ذات القوة العالية. تشمل العوامل الرئيسية في اتخاذ القرار القوة المطلوبة والصلابة وقابلية اللحام والتعرض للتآكل وطريقة التصنيع والتكلفة الإجمالية المثبتة. غالبًا ما يتلخص الاختيار بين Q235NH و B480GNQR في موازنة التكلفة المنخفضة والتوافر الواسع لدرجة معيارية وطنية مقابل التحكم الأكثر صرامة في الخصائص وهدف الأداء الأعلى لمنتج مملوك عالي القوة.

Q235NH هو فولاذ هيكلي منخفض الكربون تم تحديده بواسطة المعايير الوطنية الصينية؛ ويستخدم على نطاق واسع للمكونات الهيكلية العامة حيث تكون القابلية للطرق وقابلية اللحام من الأولويات. B480GNQR هو منتج من Baosteel (علامة تجارية) مصنف كمنتج عالي القوة من نوع المعالجة بالتبريد/التسخين (يشير التصنيف إلى فئة قوة مستهدفة بالقرب من 480 ميجا باسكال ومعالجة خاضعة للرقابة). تسلط المقارنة أدناه الضوء على استراتيجيات التركيب والهيكل الدقيق واستجابة المعالجة الحرارية والأداء الميكانيكي وقابلية اللحام وحماية التآكل وسلوك التصنيع والتطبيقات النموذجية واعتبارات الشراء.

1. المعايير والتصنيفات

• Q235NH
• المعايير الرئيسية: سلسلة GB/T (الصين) (مثل GB/T 1591/GB/T 700 للفولاذات المماثلة). العائلات الوظيفية المعادلة في أنظمة أخرى: A36/ASTM A283 في تطبيق واسع ولكن ليست متطابقة.
• التصنيف: فولاذ هيكلي كربوني (النوع المعالج بالتحسين المشار إليه بـ "N" - صلابة محسنة من خلال المعالجة).
• B480GNQR
• المعايير الرئيسية: منتج مملوك من Baosteel (معيار المؤسسة / مملوك)؛ قد يتم تزويده بمواصفات العملاء أو المعايير الوطنية حسب شكل المنتج.
• التصنيف: فولاذ هيكلي عالي القوة، معالج بالتبريد و/أو معالج بالتبريد والتسخين (فولاذ منخفض السبيكة عالي القوة؛ غالبًا ما يتم تصنيفه ضمن فولاذ HSLA / المعالج بالتبريد والتسخين).

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبيكة

تتبنى الدرجتان استراتيجيات سبيكة مختلفة: تستهدف Q235NH كربونًا منخفضًا وسبيكة محدودة لتحقيق قابلية طرق جيدة وقابلية لحام؛ بينما تستخدم B480GNQR (عالية القوة) عادةً كربونًا خاضعًا للرقابة بالإضافة إلى سبيكة دقيقة و/أو إضافات صغيرة من Cr وMo وV وNb لزيادة القوة والصلابة مع الحفاظ على الصلابة.

جدول: التركيب الكيميائي النموذجي/التمثيلي (بالوزن%). بالنسبة للدرجات المملوكة، يتم التحكم في التركيب من قبل الشركة المصنعة ويجب تأكيده مع ورقة بيانات المورد.

عنصر	Q235NH (نطاقات نموذجية)	B480GNQR (تمثيلي / مملوك)
C	≤ 0.22	مملوك؛ عادةً ما يكون خاضعًا للرقابة (غالبًا أعلى من Q235NH ولكن محسّن للصلابة)
Mn	≤ 1.60	خاضع للرقابة؛ غالبًا 0.6–1.6 لدعم القوة والصلابة
Si	≤ 0.35	كميات صغيرة لإزالة الأكسدة؛ قد تصل إلى ~0.3
P	≤ 0.035	مستويات منخفضة صارمة؛ تحكم الشركة المصنعة
S	≤ 0.035	مستويات منخفضة صارمة؛ تحكم الشركة المصنعة
Cr	— / أثر	إضافة محتملة لتحسين الصلابة والقوة
Ni	— / أثر	محتمل بكميات صغيرة لتحسين الصلابة
Mo	— / أثر	قد يتم تضمينه لتحسين الصلابة وقوة الزحف
V	— / أثر	قد يُستخدم كسبائك دقيقة لتحسين القوة الناتجة عن الترسيب
Nb	— / أثر	إضافة سبيكة دقيقة محتملة لتحسين حجم الحبيبات
Ti	— / أثر	إضافة سبيكة دقيقة عرضية للتحكم في الحبيبات
B	— / أثر	إضافات أثرية تُستخدم أحيانًا في فولاذ HSLA لتحسين الصلابة
N	— / أثر	خاضع للرقابة، خاصة إذا تم استخدام سبيكة دقيقة أو تحسين القوة الناتجة عن الترسيب

ملاحظات: - يتم تحديد تركيبة Q235NH بواسطة المعايير الوطنية؛ السبيكة تتجاوز العناصر المدرجة بشكل ضئيل. - B480GNQR هو منتج عالي القوة مملوك: التركيب الدقيق مملوك ومحسّن للخصائص الميكانيكية المستهدفة وطرق المعالجة. دائمًا اطلب شهادة المصنع (تحليل كيميائي) للتطبيقات الحرجة هندسيًا.

كيف تؤثر السبيكة على الأداء: - يزيد الكربون من القوة والصلابة ولكنه يقلل من قابلية اللحام والمرونة عند زيادته. - يزيد المنغنيز من القوة ويعوض الهشاشة؛ كما يؤثر على الصلابة. - تعمل العناصر السبيكية الدقيقة (V وNb وTi) على تحسين حجم الحبيبات السابقة للأوستينيت، وتمكن من تحسين القوة الناتجة عن الترسيب، وتحسن الصلابة عند مستويات القوة المعطاة. - تؤدي السبيكة مع Cr وMo وNi إلى تحسين الصلابة وقوة درجات الحرارة العالية ولكنها تتطلب عادةً الانتباه إلى إجراءات اللحام.

3. الهيكل الدقيق واستجابة المعالجة الحرارية

• Q235NH
• الهيكل الدقيق النموذجي بعد المعالجة: فيرّيت دقيق وبيرلايت مع حجم حبيبات متجانس نسبيًا، مما يوفر صلابة ومرونة جيدة.
• استجابة المعالجة الحرارية: مصمم للاستخدام في الحالة المعالجة أو المدرفلة. غير مصمم للتصلب العميق؛ التبريد والتسخين غير ضروري وقد يؤدي إلى صلابة مفرطة أو هشاشة إذا لم يتم التحكم فيه بشكل صحيح.
• B480GNQR
• الهيكل الدقيق النموذجي: يتم إنتاجه من خلال الدرفلة الخاضعة للرقابة والتبريد والتسخين اللاحق أو المعالجة الحرارية الميكانيكية المملوكة لتحقيق مصفوفة مارتنسيتية/باينيتية معالجة لتحقيق توازن القوة والصلابة المستهدفة.
• استجابة المعالجة الحرارية: مصمم للتبريد والتسخين أو التبريد الخاضع للرقابة لتشكيل مارتنسيت أو باينيت عالي القوة. تؤدي المعالجة الحرارية الميكانيكية بالإضافة إلى السبيكة الدقيقة إلى حجم حبيبات سابقة للأوستينيت دقيق وتحسين الصلابة عند مستويات قوة أعلى.

الآثار: - Q235NH متسامح في التصنيع (الانحناء، اللحام) بسبب الصلابة المنخفضة والهيكل الدقيق المستقر من الفيريت والبيرلايت. - يتطلب B480GNQR دورات حرارية خاضعة للرقابة أثناء اللحام والمعالجة لتجنب التصلب المحلي المفرط أو الهشاشة؛ تعتمد توصيات التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) على السماكة والكيمياء.

4. الخصائص الميكانيكية

فيما يلي عرض مقارن للتوقعات الميكانيكية النموذجية. لأي تصميم حرج، استخدم تقرير اختبار ميكانيكي معتمد من المورد.

الخاصية	Q235NH (نموذجي)	B480GNQR (نموذجي / مستهدف)
قوة الخضوع (0.2% انحراف)	≈ 235 ميجا باسكال (اسمي)	≈ 480 ميجا باسكال (فئة مستهدفة؛ تحقق مع شهادة المصنع)
قوة الشد	~370–500 ميجا باسكال (تعتمد على المعالجة)	أعلى من Q235NH؛ غالبًا 550–800 ميجا باسكال حسب التسخين والتركيب
التمدد (A%)	≥ 20–26% (مرونة جيدة)	أقل من Q235NH؛ معتدل (نموذجي 10–18% حسب الدرجة)
صلابة التأثير (شاربي)	جيدة عند المعالجة؛ القيم النموذجية محددة لدرجة الحرارة	مصممة للاحتفاظ بالصلابة عند قوة أعلى؛ تعتمد الصلابة على الكيمياء والمعالجة الحرارية
الصلابة (HB)	أقل (أسهل في التشغيل/التشكيل)	أعلى (بسبب المارتنسيت/الباينيت المعالج؛ يؤثر على قابلية التشغيل)

التفسير: - تم تصميم B480GNQR بوضوح لقوة أعلى (ومن ثم ملاءمته لسمك مقطع أقل أو قدرة تحميل أعلى)، ولكن على حساب المرونة وعادةً مع متطلبات أكثر صرامة للتحكم في اللحام والحرارة. - Q235NH أكثر مرونة وعادةً أسهل في التشكيل واللحام؛ يُفضل حيث تتطلب التشوهات الكبيرة أو امتصاص الطاقة.

5. قابلية اللحام

تعتمد قابلية اللحام على محتوى الكربون، ومعادلات الكربون، والسبيكة الدقيقة. يساعد استخدام معادلات الكربون في تقييم الحاجة إلى التسخين المسبق، والمواد الاستهلاكية منخفضة الهيدروجين، أو PWHT.

مؤشرات مفيدة: - معهد اللحام الدولي لمعادلة الكربون: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (معامل قابلية اللحام التجريبي): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

التفسير النوعي: - Q235NH: ينتج عن الكربون المنخفض والسبيكة المحدودة قيم منخفضة من $CE_{IIW}$ و$P_{cm}$ - عمومًا قابلية لحام ممتازة مع متطلبات تسخين مسبق منخفضة للأبعاد الشائعة. لا يزال يُوصى بالتحكم في الهيدروجين للحامات الحرجة. - B480GNQR: تزيد القوة الأعلى والسبيكة الدقيقة المحتملة من الصلابة وبالتالي ترفع $CE_{IIW}$ / $P_{cm}$؛ يمكن أن يزيد ذلك من القابلية للتشقق البارد في منطقة اللحام. بالنسبة لـ B480GNQR، اتبع إرشادات اللحام الخاصة بالمورد: التسخين المسبق المناسب، درجات حرارة بينية خاضعة للرقابة، أقطاب منخفضة الهيدروجين، وربما PWHT للأقسام السميكة أو المكونات الحرجة.

دائمًا قم بإجراء تصميم الوصلات وتأهيل إجراءات اللحام عند الانتقال من درجة معيارية إلى مادة مملوكة عالية القوة.

6. التآكل وحماية السطح

• لا يعتبر كل من Q235NH وB480GNQR النموذجي مقاومًا للصدأ بشكل افتراضي؛ مقاومة التآكل هي تلك الخاصة بالفولاذ الكربوني منخفض السبيكة العاري.
• خيارات الحماية القياسية:
• التغليف بالغمس الساخن لتحسين مقاومة التآكل الجوي.
• الطلاءات العضوية (الدهانات، الطلاءات المسحوقة) والمعالجات السطحية المسبقة.
• أنظمة التكسية أو الأنظمة التضحية في البيئات العدائية.
• المؤشرات الخاصة بالمقاومة للصدأ مثل PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ غير قابلة للتطبيق على الفولاذ الكربوني/HSLA غير المقاوم للصدأ.
• ملاحظة اختيار: للتعرض الطويل الأمد في الهواء الطلق أو البحري، حدد أنظمة حماية من التآكل بدلاً من توقع أن توفر كيمياء الفولاذ الأساسي مقاومة للتآكل.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• Q235NH
• قابلية التشكيل: جيدة - يمكن تشكيلها باردة، وثنيها، ودرفلتها باردة وفقًا للممارسات القياسية.
• قابلية التشغيل: جيدة؛ الصلابة المنخفضة تسهل تآكل أدوات القطع.
• التصنيع: ارتداد منخفض، سلوك تخريم متوقع.
• B480GNQR
• قابلية التشكيل: أقل مقارنة بـ Q235NH؛ تتطلب الزوايا الضيقة والتشوهات الكبيرة التحقق من العملية أو درجات حرارة تشكيل مرتفعة.
• قابلية التشغيل: أقل بسبب الصلابة الأعلى؛ قد تتطلب أدوات وتغذيات خاصة.
• التصنيع: يتطلب التحكم الدقيق في دورات الحرارة أثناء التشكيل واللحام للحفاظ على الصلابة وتجنب التشقق.

يجب على مخططي التصنيع التحقق من قوالب التشكيل وعمليات التقطيع وإجراءات اللحام على مادة عينة من المورد عند الانتقال إلى B480GNQR.

8. التطبيقات النموذجية

جدول: الاستخدامات النموذجية لكل درجة

Q235NH (فولاذ هيكلي كربوني قياسي)	B480GNQR (عالي القوة مملوك)
فولاذ هيكلي عام للمباني والجسور والهياكل	مكونات هيكلية عالية القوة للآلات الثقيلة والرافعات والعوارض حيث الحاجة إلى تقليل الوزن
مكونات أوعية الضغط في الخدمة المنخفضة إلى المتوسطة عندما تكون الصلابة المعالجة مطلوبة	أجزاء تتطلب قوة خضوع/شد أعلى لكل وحدة مساحة (مما يسمح بأقسام أرق)
أقسام مشكّلة باردة، هياكل ملحومة، ألواح	معدات التعدين والحفر، روابط وموصلات عالية الحمل
مكونات مصنعة مع تشكيل كبير	حيث تتطلب مراقبة جودة المورد، وتتبع، ونوافذ خصائص ميكانيكية ضيقة

مبررات الاختيار: - اختر Q235NH حيث تكون المرونة وسهولة التصنيع والتكلفة المنخفضة هي الأولويات الرئيسية. - اختر B480GNQR حيث تبرر وفورات الوزن الهيكلي، أو الضغوط المسموح بها الأعلى، أو التحكم الأكثر صرامة في الخصائص تكلفة المواد الأعلى والتحكم الأكثر صرامة في التصنيع.

9. التكلفة والتوافر

• Q235NH: تكلفة منخفضة عمومًا ومتاحة على نطاق واسع في أشكال الألواح والأوراق والأقسام من عدة منتجين؛ عادةً ما تكون أوقات التسليم قصيرة وقابلية التغيير عبر المصانع قابلة للإدارة للتطبيقات القياسية.
• B480GNQR: المنتجات المملوكة ذات الأداء العالي تتطلب سعرًا مرتفعًا - تعتمد التكاليف على تسعير Baosteel، والشكل، والمعالجة الحرارية المطبقة. قد يكون التوافر مقيدًا مقارنةً بالدرجات المعيارية الوطنية، ويجب على المشترين تأكيد أوقات التسليم ووثائق اختبار المصنع. بالنسبة للمشاريع الحرجة، قد يتطلب الأمر الموافقة على المصدر واختبار الدفعات.

نصائح الشراء: - اطلب شهادات اختبار المصنع (كيميائية وميكانيكية)، تأهيل إجراءات اللحام، وبيانات اختبار التأثير عند درجات الحرارة المطلوبة. - بالنسبة لـ B480GNQR، تحقق مما إذا كان المنتج المقدم قد تم معالجته حراريًا إلى الحالة المزعومة وما إذا كانت ظروف التسليم السطحية تؤثر على التصنيع (مثل المعالجات الحرارية بعد اللحام).

10. الملخص والتوصية

جدول: ملخص نوعي سريع

محور المقارنة	Q235NH	B480GNQR
قابلية اللحام	ممتازة (كربون منخفض، CE منخفض)	جيدة إلى مشروطة (تتطلب التحكم في الإجراءات؛ CE أعلى)
توازن القوة والصلابة	قوة معتدلة، مرونة/صلابة عالية	قوة عالية، صلابة مصممة؛ مرونة أقل
التكلفة	منخفضة / متاحة على نطاق واسع	أعلى / علامة تجارية مميزة
سهولة التصنيع	عالية (تشكيل، تشغيل)	معتدلة (تشكيل محدود، تشغيل أصعب)

التوصية: - اختر Q235NH إذا: - كانت أولويات المشروع هي تكلفة المواد المنخفضة، وسهولة التصنيع (التشكيل/اللحام)، ومرونة/صلابة جيدة للتطبيقات الهيكلية القياسية. - كنت بحاجة إلى مادة متاحة على نطاق واسع، معيارية وطنية مع إمداد يمكن التنبؤ به. - اختر B480GNQR إذا: - كنت بحاجة إلى قوة خضوع/شد أعلى لتقليل سمك المقطع، وتحسين قدرة التحميل، أو تلبية هدف قوة إلى وزن مرتفع، ويمكنك استيعاب تكلفة المواد الأعلى ومتطلبات التحكم الأكثر صرامة في اللحام/المعالجة. - كنت بحاجة إلى التحكم الأكثر صرامة في خصائص المواد، والتتبع، وثبات الجودة التي تقدمها عادةً المنتجات المملوكة.

ملاحظة نهائية: عند الاستبدال بين درجة معيارية وطنية (Q235NH) ومنتج عالي القوة مملوك (B480GNQR)، احصل دائمًا على الشهادات الكيميائية والميكانيكية الدقيقة من المصنع، وأجرِ تأهيل إجراءات اللحام (WPQR) على المادة المقدمة، وتحقق من أداء التشكيل والتعب عند الاقتضاء. يضمن ذلك أن يتطابق الأداء المصمم مع نية التصميم ويخفف من مخاطر التصنيع.