SGCC مقابل SGCD1 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

يُعد كل من SGCC و SGCD1 من الدرجات الشائعة لفولاذ الألواح المجلفنة المستخدمة بشكل واسع في صناعات السيارات، الأجهزة المنزلية، البناء، والتصنيع العام. غالبًا ما يقوم المهندسون ومسؤولو الشراء بموازنة الحماية من التآكل والتكلفة مقابل قابلية التشكيل ومقاومة القوى أثناء الخدمة عند اختيار أحدهما. تشمل سياقات القرار النموذجية: اختيار لوح مجلفن منخفض التكلفة للأغراض العامة للقطع غير الحرجة (SGCC) مقابل اختيار لوح مطلي قابل للسحب العميق لعمليات التشكيل المعقدة والتمدد (SGCD1).

الفرق العملي الرئيسي بين SGCC و SGCD1 يكمن في التركيب الكيميائي وهدف المعالجة: حيث تم صياغة ومعالجة SGCD1 لتعزيز قابلية التشكيل البارد (انخفاض الكربون الفعّال والتحكم الدقيق في الشوائب والسبائكية الدقيقة) في حين أن SGCC عبارة عن منتج مجلفن ذو جودة تجارية عامة مع تركيبة وخواص محسنة للاستخدام الواسع والاقتصادي. وبما أن كلاهما منتجان مجلفنان مخصصان لتطبيقات مشابهة، فإن المقارنات المباشرة تركز عادةً على الفروق القائمة على التركيب في قابلية التشكيل، والقابلية للتصلب، وقابلية اللحام، والخصائص الميكانيكية النهائية.

1. المعايير والتسميات

• JIS (اليابان): تشير تسميات SGCC و SGCD1 إلى الفولاذ المجلفن بالغمر الساخن من الألواح والشرائط. تظهر هذه التسميات في JIS G3302 (أوراق وشرائط فولاذ مجلفنة بالغمر الساخن) والمعايير الأساسية المتعلقة بالفولاذ المدلفن على البارد مثل JIS G3141 للفولاذ الكربوني المخفض باردًا.
• EN (أوروبا): تقوم الفئات DX51D / DX53D / DX54D بدور مماثل في فولاذ الألواح المجلفنة (EN 10346 / EN 10142 / EN 10152) مع مراعاة متطلبات الخصائص الميكانيكية والسطحية بدلاً من تطابق الأسماء.
• ASTM/ASME: لا تستخدم ASTM تسميات SGCC/SGCD، والمواد المماثلة تكون من الفولاذ المدلفن على البارد ذو الجودة التجارية والخاص بالسحب الطويل والذي يتم تغليفه لاحقًا حسب ASTM A653 (ألواح فولاذ مجلفنة مغطاة بالزنك) أو عائلات A527.
• GB (الصين): تستخدم معايير GB/T رموز درجات مختلفة (تظهر SGCC في بعض المعايير الصينية المترجمة أيضاً). يُنصح بالتحقق من المعادلات المحلية.

التصنيف: كلا من SGCC و SGCD1 هما من الفولاذ الكربوني (فولاذ منخفض الكربون) ولا ينتميان للصلب المقاوم للصدأ أو السبائكي أو عالي القوة منخفض السبيكة HSLA. SGCD1 فولاذ مجلفن منخفض الكربون مخصص للتشكيل العالي؛ وSGCC فولاذ مجلفن ذو جودة تجارية.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائكة

يوضح الجدول التالي نطاقات التركيب النموذجية (بالوزن %). هذه النطاقات تمثل التكوينات المعتادة للدرجات التجارية والدرجات الخاصة بالسحب وفق أسلوب JIS، وينبغي مراجعة المواصفات الدقيقة وأحدث حدود المعايير في شهادات الاختبار الخاصة بالمصنع.

العنصر	SGCC (النطاق النموذجي، بالوزن %)	SGCD1 (النطاق النموذجي، بالوزن %)
C	0.02 – 0.12	0.02 – 0.10 (مستهدف أقل لقابلية التشكيل)
Mn	0.10 – 0.60	0.10 – 0.60
Si	0.02 – 0.30	≤ 0.10 (مخفض للحفاظ على السطح وقابلية السحب)
P	≤ 0.05 (مراقب)	≤ 0.03 – 0.05 (تحكم أدق مرغوب)
S	≤ 0.05 (مخفض)	≤ 0.02 – 0.03 (أقل أفضل)
Cr	عادةً < 0.10	عادةً < 0.05
Ni	عادةً < 0.10	عادةً < 0.05
Mo	عادةً < 0.05	عادةً < 0.03
V, Nb, Ti	غير موجود أو أثر بسيط	عادةً غير موجود؛ السبائكية الدقيقة غير شائعة
B	أثر بسيط إذا وُجد	أثر بسيط إذا وُجد
N	أثر بسيط	أثر بسيط

تأثير السبائكة على الخواص: - الكربون: العامل الأساسي في تحديد القوة وقابلية التصلب. انخفاض الكربون يحسن الليونة وقابلية التشكيل والتمدد (ميزة SGCD1). زيادة الكربون ترفع القوة لكنها تقلل من قدرة السحب العميق. - المنغنيز والسيليكون: يضافان لزيادة القوة والمساعدة في إزالة الأكسجين. زيادة Si/Mn قد تؤثر سلباً على التصاق الطلاء وقابلية التشكيل؛ SGCD1 غالباً ما تحدد Si أقل. - الفوسفور والكبريت: شوائب تسبب هشاشة عند حدود الحبيبات وتقلل الليونة؛ درجات السحب تفرض حدود أدق أو تستخدم معالجات إضافية للسيطرة عليها. - السبائكية الدقيقة (V, Nb, Ti): عادة لا تستخدم في هذه الدرجات التجارية المجلفنة؛ وجودها قد يزيد من القوة وقابلية التصلب لكن قد يضر بقابلية السحب العميق.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البُنى المجهرية النموذجية: - في الحالة المُوردة كألواح مدلفنة باردة ومُعالجة حراريًا (مُخمرة)، تكون كلا الدرجتين SGCC و SGCD1 ذات بنية فيريتية غالبًا مع مصفوفة حبيبية دقيقة وكمية صغيرة من البيرليت أو أشرطة من الطور التداخلي حسب نوع المعالجة. - تخضع SGCD1 لمعالجة تخمير تهدف إلى تقليل أشرطة الطور، وتعزيز بنية متجانسة وحبيبات دقيقة لتعظيم قابلية التشكيل.

استجابة المعالجة الحرارية: - هذه الفولاذات منخفضة الكربون غير مصممة للصلابة عبر المعالجة بالتبريد والتخمير. الطرق المعالجة النموذجية هي تخفيض بارد يليه تخمير مستمر أو على دفعات (تخمير لإعادة التبلور). - لا تطبق عمليات التسخين المطبيعي أو التخمير والتبريد عادة على هذه الدرجات؛ إذ تغير المعالجة الحرارية القوة والليونة بشكل محدود. يمكن لمعالجة ميكانيكية حرارية في المصنع (لف متحكم يليه تخمير) تنقية حجم الحبيبات وتحسين توازن القوة والليونة. - تستفيد SGCD1 من دورات تخمير أكثر تحكمًا (مثل التسوية بالتوتر وتخمير إعادة التبلور) لضمان جودة سطح ممتازة وسلوك متناسق عند التشكيل والتمدد.

4. الخواص الميكانيكية

يلخص الجدول أدناه نطاقات الخواص الميكانيكية النموذجية للألواح المجلفنة SGCC و SGCD1 المزودة تجاريًا. القيم تعتمد بشدة على السماكة، نسبة التخفيض البارد، وجدول التخمير؛ وهي قيم تقديرية.

الخاصية	SGCC (النموذجي)	SGCD1 (النموذجي)
قوة الشد (MPa)	~270 – 410	~260 – 410 (حد أعلى مماثل)
مقاومة الخضوع (انحراف 0.2%, MPa)	~205 – 350	~170 – 300 (انخفاض مقاومة الخضوع للسحب العميق)
الاستطالة (%)	~20 – 40	~28 – 45 (ليونة أعلى للسحب)
متانة الصدمة	عامة؛ متوسطة	مماثلة أو محسنة قليلاً بسبب التخضير الدقيق
الصلادة (HB أو HV)	منخفضة إلى متوسطة	عادة أقل أو مماثلة، محسنة للتشكيل

التفسير: - تم تحسين SGCD1 لخفض مقاومة الخضوع الفعالة وزيادة الاستطالة لاستيعاب عمليات السحب العميق والتشكيل بالتمدد دون تشقق؛ وقوى الشد النهائية قد تكون مشابهة لـ SGCC حسب المعالجة. - SGCC هو درجة اقتصادية عامة بخصائص ميكانيكية أوسع وأقل تحكمًا، مناسبة حيث لا يكون مطلوبًا التشكيل الشديد.

5. قابلية اللحام

عمومًا، تتمتع الفولاذات المجلفنة منخفضة الكربون بقابلية لحام جيدة، لكن الطلاء والتركيب الكيميائي يؤثران على الممارسة.

العوامل الرئيسية: - محتوى الكربون وقابلية التصلب تؤثر على احتمال حدوث تشققات باردة - انخفاض الكربون وضعف القابلية للتصلب يحسنان اللحام ويقللان من الحاجة للتسخين القبلي. - طلاء الزنك المتبقي يخلق أبخرة وقد يؤدي إلى تكوين سبائك هشة عند حافة اللحام إذا لم يُدار بشكل صحيح؛ اتباع إجراءات لحام مناسبة (إزالة الطلاء عند مناطق اللحام، استخدام تهوية مناسبة ومعادن حشو ملائمة) ضروري.

صيغ معادلات مكافئ الكربون لتقييم الحساسية للتشقق: - مكافئ الكربون IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - المكافئ الدولي 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 (بدون حساب رقمي): - كلا الدرجتين تظهران قيم منخفضة لمكافئ الكربون CE_{IIW} وP_{cm} بسبب كونها فولاذات منخفضة الكربون ومنخفضة السبيكة، مما يجعلها مناسبة للحام بعمليات شائعة. - SGCD1، مع تحكم أدق في الكربون والسيليكون والفوسفور والكبريت، قد تظهر مقاومة أفضل قليلاً للتشقق البارد في وصلات ملحومة مقيدة مقارنة بـ SGCC. - الطلاء المجلفن يستلزم تحضير السطح: إزالة الزنك من منطقة اللحام أو اعتماد عمليات تحكم إلزامي للحد من أبخرة الزنك والفراغات.

6. الحماية من التآكل وحماية السطح

• لا يُعد كلا من SGCC أو SGCD1 فولات مقاومة للصدأ؛ هما يعتمدان على طلاء الزنك (الطلاء بالغمر الساخن) للحماية من التآكل. يوفر الطلاء حماية تضحوية وحاجزًا للسطح.
• خيارات الحماية السطحية والتشطيب النموذجية:
• الطلاء بالغمر الساخن (كما يشير اسم الدرجة) يوفر مقاومة قوية للتآكل الجوي.
• المعالجة بعد التشغيل: يمكن تطبيق المعالجة الكيميائية السطحية (passivation)، وطبقات تحويل خالية من الكرومات، والطلاء، أو الطلاء باللفائف لتمديد العمر وتحسين المظهر الجمالي.
• الرقم المكافئ لمقاومة النقش (PREN) ذو صلة فقط بالسبائك المقاومة للصدأ ولا ينطبق على SGCC/SGCD1 لكونها ليست من الفولاذ المقاوم للصدأ: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• ملاحظة عملية: تتطلب عمليات السحب العميق (SGCD1) مراقبة دقيقة لالتصاق الطلاء ومواضع التشحيم لتجنب تقشر الطلاء أو تشققه أثناء التشكيل الشديد؛ بعض الشركات المصنعة توفر أنواع معالجة خصيصًا للجلدنيل المجلفن أو المجلفن كهربائيًا لضمان توافق الطلاء مع التشكيل.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• قابلية التشكيل: صممت SGCD1 للسحب العميق والتشكيل المعقد—تمتاز بإجهاد تمدد أعلى وقوة خضوع أقل وأكسيدات سطحية محسنة تدعم عمليات السحب الممتدة والثني المائل. أما SGCC فتؤدي أداءً جيدًا في الثني والتشكيل الخفيف لكنها ليست مثالية للسحب الشديد.
• القطع والقص: يتصرف كلا النوعين بشكل مشابه في عمليات التقطيع، القص، والقطع بالليزر. قد يؤثر الطلاء الزنك على تكوين الحواف الخارجية (البَرَرات) وتآكل الأدوات؛ لذلك قد تتطلب الأدوات صيانة متكررة عند تشغيل الفولاذ المطلي.
• قابلية التشغيل: كونها من الفولاذ منخفض الكربون، تتمتع هذه الأنواع بقابلية تشغيل جيدة عمومًا؛ يؤثر الطلاء والسماكة الرقيقة أكثر من التركيبة المعدنية الأساسية على عمليات التشغيل. يجب أن تكون سوائل التقطيع قادرة على التعامل مع الشرائح الملوثة بالزنك.
• التشطيب: عادة ما يكون التصاق الطلاء جيدًا بعد المعالجة المسبقة المناسبة. تُطبق الطلاءات باللفائف والطبقات البوليمرية العلوية بشكل شائع؛ ومع ذلك يجب التحقق من قابلية التشكيل للمنتج المطلي في SGCD1 لمنع تكسر الطلاء.

8. التطبيقات النموذجية

SGCC (استخدامات شائعة)	SGCD1 (استخدامات شائعة)
الأغطية الخارجية للمباني، الألواح السقفية، المزاريب، قنوات HVAC	لوحات داخلية للسيارات، ألواح هيكل خارجية مع خصائص سحب عميق
ألواح خزائن الأجهزة حيث لا يتطلب التشكيل المكثف	مكونات أجهزة ذات أشكال معقدة (مثل هياكل الطبول) تتطلب التمدد السحب
التصنيع العام، الأرفف، إطارات اللافتات	صناديق كهربائية مع ميزات مسحوبة؛ قطع مطبوعة بأقطار حافة ضيقة
مقاطع خفيفة الوزن بنية حيث التكلفة المنخفضة هي الأساس	مكونات تتطلب استمرارية سطح عالية بعد التشكيل

مبررات الاختيار: - اختر SGCC عندما تكون التكلفة، توفر المخزون، والحماية العامة من التآكل هي الاعتبارات الأساسية والأجزاء لا تتطلب تشكيلًا شديدًا. - اختر SGCD1 عندما يكون التشكيل العميق، التمدد، أو الطباعة المعقدة ضرورية وحيث يكون تقليل الكسور وتحقيق سطح متناسق بعد التشكيل أمرًا حاسمًا.

9. التكلفة والتوفر

• التكلفة: عادةً ما يكون SGCC الخيار الأقل تكلفة بسبب مرونة تركيبته الكيميائية وتحملات المعالجة الأوسع. بينما يفرض SGCD1 علاوة بسيطة بسبب التحكم الدقيق في العملية والمعالجة الحرارية المحسنة لقابلية السحب.
• التوفر: كلا الدرجتين متوفرتين على نطاق واسع في شكل لفائف وألواح من موردين رئيسيين. SGCC كمنتج مجلفن عام متوفر بكثرة في عدة سماكات؛ بينما قد يكون SGCD1 أقل توفرًا في بعض المناطق وعادة ما يتم توريده حسب الطلب مع خصائص معالجة حرارية محددة.
• أشكال المنتجات: لفائف، ألواح مقطوعة حسب الطول، لفائف مقطعة شرائح، وأنواع مطلية أو مغلفة باللفة.

10. الملخص والتوصية

جدول ملخص (نوعي)

الخاصية	SGCC	SGCD1
قابلية اللحام	جيدة؛ ممارسات قياسية للفولاذ المجلفن	أفضل قليلاً بسبب انخفاض نسبة الكربون والشوائب
توازن القوة والمتانة	متوسطة؛ معممة الاستخدامات	مضبوطة لزيادة اللدونة وانخفاض حد الخضوع (تحسين القابلية للتشكيل)
التكلفة	أقل (اقتصادية)	أعلى قليلاً (علاوة لقابلية التشكيل)

التوصيات: - اختر SGCC إذا كنت بحاجة إلى لوح مجلفن اقتصادي متعدد الاستخدامات للأجزاء التي تتطلب تشكيلاً معتدلاً، حماية جيدة من التآكل، وتوفر واسع (مثل الأسقف، القنوات، الألواح الأساسية). - اختر SGCD1 إذا كان تطبيقك يتطلب سحبًا عميقًا، تمددًا كبيرًا، جودة سطح ممتازة بعد التشكيل الشديد، أو حيث يكون الحد من التشققات على الحواف والأطراف أمرًا بالغ الأهمية (مثل الألواح الداخلية للسيارات، قطع الأجهزة المطبوعة المعقدة).

ملاحظة عملية نهائية: يُعد SGCC وSGCD1 من الأنواع القريبة في عائلة الفولاذ المجلفن. يعتمد الاختيار الصحيح بشكل رئيسي على شدة التشكيل المطلوبة ومتطلبات التشطيب السطحي والطلاء. تأكد دائمًا من شهادة اختبار المصنع واطلب عينات لأجزاء رئيسية عند وجود تشكيل شديد أو لحام حرج.