S250GD مقابل S280GD – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

S250GD و S280GD هما درجات شائعة من الفولاذ الهيكلي المجلفن المحددة في المعايير الأوروبية للصفائح واللفائف المجلفنة بالغمس الساخن المستمر. غالبًا ما يوازن المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع بين التكاليف وقابلية التشكيل وسعة التحميل المطلوبة عند اتخاذ القرار بين هاتين الدرجتين لتغليف المباني والأعضاء الهيكلية الخفيفة والتصنيع العام.

التمييز الأساسي بين الدرجتين هو الحد الأدنى المضمون من قوة الخضوع: يتم تحديد S280GD لقوة خضوع أعلى من S250GD، مما يؤثر بشكل مباشر على الأداء الشد وحجم المقطع المسموح به. نظرًا لأن كلاهما مصمم كفولاذ هيكلي مجلفن مُشكل على البارد، تركز المقارنات عادةً على القوة مقابل اللدونة، والقيود الناتجة عن التصنيع، والآثار المترتبة على اللحام وحماية السطح.

1. المعايير والتسميات

• EN 10346 — منتجات الفولاذ المسطحة المطلية بالغمس الساخن المستمر (التسمية الأوروبية الأساسية حيث يتم تعريف S250GD و S280GD).
• EN 10147 / EN 10152 — المعايير ذات الصلة التي تغطي المنتجات المجلفنة وظروف التسليم الفنية المخفضة على البارد.
• قد تشير الاعتمادات الوطنية / الدولية إلى تسميات مكافئة في بعض الأسواق.
• هذه الدرجات هي فولاذ هيكلي غير مقاوم للصدأ يعتمد على الكربون مع معالجة شبيهة بـ HSLA (تركيب ومعالجة محكومة لتحقيق الخصائص الميكانيكية). يتم تصنيفها كفولاذ هيكلي (مُشكل على البارد) بدلاً من فولاذ الأدوات أو الفولاذ المقاوم للصدأ.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

تم صياغة الفولاذ المجلفن من الدرجة S مع كربون منخفض ورواسب محكومة بعناية بالإضافة إلى إضافات سبائكية صغيرة في بعض الأحيان لتحقيق توازن بين القوة وقابلية التشكيل واللحام. يتم تحديد الحدود الدقيقة في المعايير الأوروبية ومن خلال شهادات المصنع؛ يجب على الممارسين دائمًا استشارة التحليل الكيميائي للمورد لتصميم وتأهيل إجراءات اللحام.

جدول: ملاحظات سبائكية نوعية لـ S250GD مقابل S280GD

عنصر	الدور النموذجي	S250GD (نوعية)	S280GD (نوعية)
C (كربون)	القوة وقابلية التصلب؛ كربون أعلى يقلل من قابلية اللحام	منخفض، محكوم للحفاظ على قابلية التشكيل واللحام	منخفض، محكوم ولكن يمكن أن يكون في الطرف الأعلى من نطاق S250GD لتحقيق قوة خضوع أعلى
Mn (منغنيز)	تقوية المحلول الصلب، مزيل الأكسدة	متوسط؛ يساهم في القوة دون زيادة مفرطة في قابلية التصلب	متوسط؛ غالبًا ما يكون مشابهًا أو أعلى قليلاً للمساعدة في تلبية القوة
Si (سيليكون)	إزالة الأكسدة، تؤثر على جودة السطح	منخفض إلى محكوم	منخفض إلى محكوم
P (فوسفور)	يقوي ولكنه يضعف المتانة وقابلية اللحام	منخفض جدًا (محفوظ إلى الحد الأدنى)	منخفض جدًا
S (كبريت)	يحسن قابلية التشغيل ولكنه يقلل من المتانة	أثر، مصغر	أثر، مصغر
Cr, Ni, Mo	عوامل تقوية / قابلية التصلب	عادةً لا تضاف عمدًا لهذه الدرجات	عادةً لا تضاف عمدًا لهذه الدرجات
V, Nb, Ti	سبائك دقيقة لتقوية الترسيب	قد تُستخدم بكميات صغيرة في بعض أنواع المصنع	قد تُستخدم بشكل انتقائي لتحقيق قوة خضوع أعلى مع الحد الأدنى من فقدان اللدونة
B	تحكم في حدود الحبيبات في بعض الفولاذات	ليس نموذجيًا في الإضافات العمدية لهذه الدرجات	ليس نموذجيًا
N	يحدد سلوك الترسيب	أثر، محكوم	أثر، محكوم

تفسير - تركز استراتيجية السبائك لكلتا الدرجتين على الكربون المنخفض المحكوم والرواسب المحدودة للحفاظ على قابلية اللحام والتشكيل مع تمكين القوة المستهدفة. تستخدم بعض المصانع السبائك الدقيقة (Nb، Ti، V) أو التحكم الحراري الميكانيكي للحصول على قوة خضوع أعلى في S280GD دون زيادة كبيرة في محتوى الكربون. يجب أخذ الحدود العنصرية الدقيقة من شهادة المورد.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البنية المجهرية النموذجية - يتم إنتاج كلتا الدرجتين عن طريق التخفيض البارد والتسخين المستمر (أو التبريد المحكوم) يليه الجلفنة بالغمس الساخن. البنية المجهرية الناتجة هي في الغالب فيريتي ناعمة مع كميات صغيرة من البيرلايت / المكونات المعالجة، وربما ترسيبات سبائكية دقيقة موزعة في الأنواع ذات القوة الأعلى. - عادةً ما تظهر S250GD مصفوفة فيريتي أكثر لزوجة مع عدد أقل من الترسيبات المقوية. - قد تحصل S280GD على قوة إضافية من خلال حجم حبيبات فيريتي أدق، وكثافة أكبر من هياكل الانزلاق الناتجة عن العمل البارد، أو ترسيبات سبائكية دقيقة نادرة - يتم إنتاجها عبر التسخين المحكوم أو المعالجة الحرارية الميكانيكية.

استجابة المعالجة الحرارية والمعالجة - هذه ليست فولاذات قابلة للتبريد والتصلب. الطرق الصناعية القياسية هي الدرفلة الباردة والتسخين؛ يتم تحقيق أي زيادة في القوة من خلال العمل البارد ودورات التسخين المحكوم أو من خلال السبائك الدقيقة والتبريد المحكوم. - التوحيد ليس مسار إنتاج قياسي للصفائح المطلية؛ لذلك، فإن نطاق الخصائص الميكانيكية القابلة للتحقيق أضيق وأكثر اعتمادًا على العمل البارد ودورات تسخين اللفائف مقارنةً بالمعالجة الحرارية التقليدية.

4. الخصائص الميكانيكية

جدول: الخصائص الميكانيكية المقارنة (نوعية + قوة خضوع مضمونة)

الخاصية	S250GD	S280GD
قوة الخضوع (الحد الأدنى المضمون)	250 ميغاباسكال	280 ميغاباسكال
قوة الشد	متوسطة؛ مناسبة للاستخدامات الهيكلية والتشكيل	أعلى من S250GD في معظم الدفعات؛ تعكس نية الدرجة
التمدد / اللدونة	عادةً أعلى (قابلية تشكيل أفضل)	مخفضة قليلاً مقارنةً بـ S250GD مقابل قوة خضوع أعلى
صلابة التأثير	كافية للتطبيقات البيئية؛ تعتمد على السماكة والمعالجة	قابلة للمقارنة ولكن قد تكون أكثر حساسية للمعالجة ومحتوى السبائك الدقيقة
الصلابة	أقل، أسهل في التشكيل	أعلى قليلاً، تتوافق مع قوة خضوع أعلى

تفسير - S280GD هي الأقوى من الاثنين في الشد (قوة خضوع أدنى أعلى)، مما يمكّن من مقاطع أرق أو ضغوط مسموح بها أعلى لنفس الهندسة. يأتي ذلك مع تنازل معتدل في اللدونة وسهولة التشكيل مقارنةً بـ S250GD. تعتمد خصائص التأثير على السماكة والمعالجة ومحتوى السبائك الدقيقة ويجب التحقق منها في شهادات المواد حيث تكون المتانة في درجات الحرارة المنخفضة حرجة.

5. قابلية اللحام

تعتمد اعتبارات قابلية اللحام على المعادل الكربوني والسبائك الدقيقة / قابلية التصلب. هناك مؤشرين تجريبيين شائعين مفيدان كأدلة نوعية:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

و

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

تفسير (نوعي) - عادةً ما تحتوي كلتا الدرجتين على كربون منخفض وسبائك معتدلة، مما ينتج عنه قيم منخفضة نسبيًا من $CE_{IIW}$ و $P_{cm}$ مقارنةً بالفولاذات القابلة للتبريد والتصلب؛ مما يؤدي إلى قابلية لحام جيدة عمومًا مع عمليات القوس القياسية. - قد تتوافق القوة الأعلى قليلاً لـ S280GD مع قابلية تصلب أعلى بشكل طفيف (اعتمادًا على كيمياء المصنع والسبائك الدقيقة)، لذا يجب تطبيق التحكم في التسخين المسبق والفواصل عند لحام المقاطع الأكثر سمكًا أو حيث تشير بيانات المصنع إلى معادلات كربونية أعلى. - استخدم إجراءات لحام معتمدة واتبع توصيات المورد. بالنسبة للهياكل الملحومة الحرجة، احصل على التحليل الكيميائي الفعلي وتحقق من قابلية اللحام عبر حساب CE أو Pcm المناسب وتأهيل الإجراءات.

6. التآكل وحماية السطح

• كل من S250GD و S280GD هما فولاذات مطلية (تدل اللاحقة "GD" على الطلاء المجلفن بالغمس الساخن) ومصممة للاعتماد على طبقة الزنك لحماية من التآكل في البيئات الجوية النموذجية.
• نظرًا لأن هذه ليست فولاذات مقاومة للصدأ، فإن مؤشرات تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ (مثل PREN) غير قابلة للتطبيق. للرجوع:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

لكن PREN ينطبق على السبائك المقاومة للصدأ وليس له صلة بالفولاذ الكربوني المجلفن.

إرشادات عملية - تحمي الطلاءات الزنك ميكانيكيًا وتضحي؛ تحديد كتلة الطلاء (مثل، طلاءات Z وفقًا للمعيار الأوروبي) والمعالجة اللاحقة (الدهانات، المثبطات) تحدد عمر الخدمة. - بالنسبة للبيئات العدوانية، حدد طلاءات أكثر سمكًا، أو أنظمة مزدوجة (زنك + طلاء)، أو اعتبر استخدام سبائك مقاومة للتآكل بدلاً من ذلك.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• القطع والقص: كلتا الدرجتين تقطع وتقص بشكل جيد؛ S250GD أسهل قليلاً على أدوات القطع بسبب القوة / الصلابة المنخفضة.
• الانحناء والسحب العميق: عادةً ما تسمح S250GD بانحناءات أكثر ضيقًا وسحوبات أعمق بسبب اللدونة الأعلى. بالنسبة لـ S280GD، توقع أن تكون أنصاف الانحناء الدنيا أكبر قليلاً وقد يكون هناك ارتداد أعلى. اتبع دائمًا بيانات صانع الأدوات وأجرِ تجارب عند الانتقال من S250GD إلى S280GD.
• قابلية التشغيل: لا يتم تحسين أي من الدرجتين لكسر الرقائق؛ قابلية التشغيل نموذجية للفولاذات الهيكلية اللينة. ستتأثر سرعات القطع وعمر الأدوات قليلاً بقوة الدرجة.
• تشطيب السطح: تعقد الطبقة المجلفنة بعض عمليات التشطيب (مثل، التشكيل بأشعة صغيرة جدًا يمكن أن تتلف الطلاءات)، لذا اعتبر الطلاء / الإصلاح بعد المعالجة.

8. التطبيقات النموذجية

S250GD (الاستخدامات النموذجية)	S280GD (الاستخدامات النموذجية)
أسطح المنازل، التكسية، المزاريب، الألواح الواجهة الخفيفة حيث تكون الأولوية للتشكيل والأحمال معتدلة	مقاطع هيكلية مُشكلة على البارد، عوارض، تكسية وسقف متوسطة الوزن حيث تكون سعة التحميل الأعلى أو السماكة المخفضة مطلوبة
الألواح الداخلية والمكونات في السيارات حيث تكون قابلية التشكيل العالية مرغوبة	التطبيقات التي تسمح فيها القوة الأعلى قليلاً باستخدام سماكات أرق لتوفير الوزن
التصنيع العام والعناصر الهيكلية غير الحرجة	أعضاء هيكلية خفيفة وتطبيقات تتطلب قوة خضوع أعلى مع الحفاظ على الحماية الجلفانية

مبررات الاختيار - اختر S250GD عندما تكون أقصى قابلية للتشكيل وسهولة التصنيع وكفاءة التكلفة في ظروف الخدمة القياسية هي الأولويات. - اختر S280GD عندما يمكن أن تقلل قوة الخضوع الأعلى من سماكة المقطع أو تلبي أحمال التصميم الأعلى، مع قبول قابلية تشكيل مخفضة قليلاً وتكاليف مواد محتملة أعلى.

9. التكلفة والتوافر

• التوافر: يتم إنتاج كلتا الدرجتين على نطاق واسع من قبل مصانع الفولاذ المسطح الكبرى وغالبًا ما تكون مخزنة في أشكال لفائف وصفائح مع مجموعة متنوعة من كتل الطلاء الزنك. قد يختلف التوافر الإقليمي؛ تميل أوقات التسليم إلى أن تكون قصيرة للطلاءات والسماكات القياسية.
• التكلفة النسبية: عادةً ما تكون S280GD بسعر أعلى قليلاً من S250GD بسبب التحكم في العملية، وفي بعض الحالات، السبائك الدقيقة اللازمة لتأمين القوة الأعلى. ومع ذلك، يمكن أن تكون التكلفة لكل هيكل أقل إذا استغل المصممون القوة الأعلى لتقليل سماكة المواد.

10. الملخص والتوصية

جدول: مقارنة سريعة

المعيار	S250GD	S280GD
قابلية اللحام	جيدة جدًا (قابلية التشكيل الممتازة تدعم اللحام)	جيدة جدًا، ولكن قد تتطلب مزيدًا من الاهتمام للمقاطع الأكثر سمكًا إذا كانت سبائكية
توازن القوة والمتانة	لدونة جيدة مع قوة كافية	قوة خضوع أعلى؛ لدونة مخفضة قليلاً في العديد من الدفعات
التكلفة النسبية	أقل	أعلى

الخاتمة والإرشادات - اختر S250GD إذا كانت: مشروعك يفضل التشكيل، أنصاف الانحناء الضيقة، وأقل تكلفة للمواد تتماشى مع سعة التحميل المطلوبة؛ عندما يكون اللحام متكررًا وتكون اللدونة المثلى مطلوبة. - اختر S280GD إذا كنت بحاجة إلى قوة خضوع أعلى مضمونة لتقليل سماكة المقطع أو تلبية متطلبات تحميل أقوى، ويمكنك قبول قابلية تشكيل مخفضة قليلاً وتكاليف إضافية محتملة. تحقق من شهادة المصنع للحصول على التركيب الكيميائي الدقيق، وخصائص الشد، وأي إضافات سبائكية قد تؤثر على اللحام أو التشكيل. بالنسبة للتطبيقات الملحومة الحرجة أو المُشكلة على البارد، قم بإجراء تجارب التصنيع واستشر مورد الفولاذ بشأن المعالجة الموصى بها ومعلمات اللحام.

تحقق دائمًا من شهادة المواد المحددة وبيانات المنتج قبل الاختيار النهائي؛ اسم الدرجة الاسمي ينقل الحد الأدنى المضمون من القوة ولكن ليس التفاصيل الكاملة للسبائك الكيميائية، أو فئة الطلاء، أو مسار الإنتاج الذي سيؤثر على التصنيع والأداء أثناء الخدمة.