1066 الصلب: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

يتم تصنيف الفولاذ 1066 كفولاذ سبيكة متوسط الكربون، ويتكون أساسًا من الحديد بمحتوى كربون يقارب 0.66%. يُعرف هذا الدرجة من الفولاذ بتوازنه بين القوة والصلابة ومقاومة التآكل، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية. تشمل العناصر السبائكية الرئيسية في فولاذ 1066 المنغنيز، الذي يعزز قابلية الصلابة وقوة الشد، والسيليكون، الذي يُحسن من تقليل الأكسدة أثناء صناعة الفولاذ ويساهم في القوة.

نظرة شاملة

تشمل خصائص فولاذ 1066 قابلية معالجة جيدة، وقابلية تصلب ممتازة، والقدرة على تحقيق مستويات عالٍ من القوة من خلال معالجة الحرارة. تتأثر خصائصه الأساسية، مثل قوة الشد وقوة الخضوع، بشكل كبير بمحتوى الكربون وعمليات المعالجة الحرارية التي يخضع لها.

مزايا فولاذ 1066:
- قوة عالية: يسمح محتوى الكربون المتوسط بتحقيق قوة شد وقوة خضوع عالية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الثقيلة.
- مقاومة جيدة للتآكل: تسهم العناصر السبائكية في قدرته على مقاومة التآكل، مما يجعله مثاليًا للمكونات المعرضة للاحتكاك.
- تطبيقات متعددة الاستخدامات: يمكن استخدامه بأشكال متنوعة، بما في ذلك القضبان والألواح والسبائك، مما يزيد من فائدته في قطاعات مختلفة.

قيود فولاذ 1066:
- مقاومة محدودة للتآكل: مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ، يعد فولاذ 1066 أكثر عرضة للتآكل، مما قد يحد من استخدامه في بيئات معينة.
- تحديات في قابلية اللحام: يمكن أن يؤدي محتوى الكربون الأعلى إلى التشقق أثناء اللحام، مما يتطلب اختيارًا دقيقًا لعمليات اللحام ومواد التعبئة.

تاريخيًا، تم استخدام فولاذ 1066 في تطبيقات مثل مكونات السيارات، وأجزاء الآلات، والأدوات، مما يعكس أهميته في مجال الهندسة.

الأسماء البديلة والمعايير والنظيرات

المنظمة القياسية	التسمية/الدرجة	الدولة/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
UNS	G10660	الولايات المتحدة الأمريكية	أقرب نظير إلى AISI 1066
AISI/SAE	1066	الولايات المتحدة الأمريكية	تسمية شائعة الاستخدام
ASTM	A108	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفة قياسية لقضبان الفولاذ الكربوني المنتهية الباردة
EN	1.0660	أوروبا	نظير في المعايير الأوروبية
JIS	S45C	اليابان	خصائص مشابهة ولكن مع اختلافات طفيفة في التركيب

توضح الجدول أعلاه المعايير المختلفة والتسميات المرتبطة بفولاذ 1066. من الجدير بالذكر أنه بينما يعتبر S45C غالبًا نظيرًا، قد يكون له خصائص ميكانيكية واستجابة لمعالجة الحرارة تختلف قليلاً، مما قد يؤثر على الأداء في تطبيقات معينة.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة المئوية (%)
C (الكربون)	0.60 - 0.70
Mn (المنغنيز)	0.60 - 0.90
Si (السيليكون)	0.15 - 0.40
P (الفوسفور)	≤ 0.040
S (الكبريت)	≤ 0.050

تلعب العناصر السبائكية الرئيسية في فولاذ 1066 أدوارًا حاسمة:
- الكربون (C): يعزز من الصلابة والقوة من خلال المعالجة الحرارية.
- المنغنيز (Mn): يحسن من قابلية الصلابة وقوة الشد، مما يسمح بأداء أفضل تحت الضغط.
- السيليكون (Si): يعمل كعامل إزالة الأكسجين أثناء إنتاج الفولاذ ويسهم في القوة العامة.

الخصائص الميكانيكية

خاصية	الحالة/الحرارة	القيمة/النطاق النموذجي (وحدات متري - SI)	القيمة/النطاق النموذجي (وحدات إمبراطورية)	المعيار المرجعي لأسلوب الاختبار
قوة الشد	مقمرة	600 - 800 ميجا باسكال	87 - 116 كيلو باوند على البوصة المربعة	ASTM E8
قوة الخضوع (0.2% انزلاق)	مقمرة	350 - 550 ميجا باسكال	51 - 80 كيلو باوند على البوصة المربعة	ASTM E8
التمدد	مقمرة	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
الصلابة (برينيل)	مقمرة	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
قوة التأثير (شاري)	-40°C	30 - 50 جول	22 - 37 قدم-رطل	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ 1066 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة وصلابة عالية. تعكس مجموعة قوة الشد وقوة الخضوع قدرته على تحمل أحمال كبيرة، بينما تعكس نسبة التمدد قابليته للانسياب، وهو أمر ضروري لعمليات التشكيل.

الخصائص الفيزيائية

خاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (وحدات متري - SI)	القيمة (وحدات إمبراطورية)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.85 جرام/سم³	0.284 رطل/بوصة³
نقطة الانصهار/النطاق	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
موصلية حرارية	درجة حرارة الغرفة	50 واط/م·ك	34.5 BTU·بوصة/(ساعة·قدم²·°F)
سعة الحرارة النوعية	درجة حرارة الغرفة	460 جول/كغ·ك	0.11 BTU/رطل·°F
المقاومة الكهربائية	درجة حرارة الغرفة	0.000001 أوم·م	0.0000001 أوم·بوصة

تعتبر الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل الكثافة ونقطة الانصهار أمرًا حاسمًا للتطبيقات التي تنطوي على بيئات درجات حرارة عالية. تشير الموصلية الحرارية إلى مدى جودة قدرة الفولاذ على تبديد heat، وهو أمر أساسي في التطبيقات التي يكون فيها إدارة الحرارة أمرًا حيويًا.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C/°F)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
الجو	-	-	مقبول	عرضة للصدأ بدون طلاءات واقية
كلوريد	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	ضعيف	خطر التآكل النقري
أحماض	5-10	20-40 °C (68-104 °F)	ضعيف	لا يوصى به في البيئات الحمضية

يظهر فولاذ 1066 مقاومة متوسطة للتآكل، ويرجع ذلك أساسًا إلى محتواه من الكربون. فهو عرضة للصدأ في البيئات الرطبة ويمكن أن يتعرض للتآكل النقري في وجود الكلوريدات. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 أو 316، التي تقدم مقاومة ممتازة للتآكل، يعد فولاذ 1066 أقل ملاءمة للتطبيقات في البيئات التآكلية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
أقصى حرارة خدمة مستمرة	400 °C	752 °F	مناسب لتطبيقات الحرارة المتوسطة
أقصى حرارة خدمة متقطعة	500 °C	932 °F	يمكنه تحمل التعرض القصير لدرجات حرارة أعلى
درجة حرارة القشور	600 °C	1112 °F	خطر القشور عند درجات الحرارة المرتفعة

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحافظ فولاذ 1066 على قوته ولكنه قد يبدأ في فقدان الصلابة والصلابة. يمكن أن يحدث الأكسدة في درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى تدهور السطح. لذلك، من الضروري النظر في البيئة التشغيلية عند اختيار هذا الفولاذ للتطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	معدن التعبئة الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/ فليكس حماية نموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	خليط الأرجون + CO2	يفضل التسخين المسبق
TIG	ER70S-2	الأرجون	يتطلب معالجة حرارية بعد اللحام

يمكن لحام فولاذ 1066، ولكن يجب الحذر لتجنب التشقق. غالبًا ما يُوصى بالتسخين المسبق قبل اللحام لتقليل خطر الإجهاد الحراري. تساعد المعالجة الحرارية بعد اللحام في تخفيف الإجهادات المتبقية وتحسين السلامة العامة للحام.

قابلية المعالجة

معامل المعالجة	[فولاذ 1066]	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية المعالجة النسبي	60	100	1066 أقل قابلية للمعالجة من 1212
سرعة القطع النموذجية	30 م/دقيقة	50 م/دقيقة	استخدم أدوات كربيد لتحقيق أفضل النتائج

يمتاز فولاذ 1066 بقابلية معالجة متوسطة. يُستحسن استخدام الفولاذ عالي السرعة أو أدوات الكربيد لعمليات المعالجة. يمكن أن تعزز سرعات القطع والتغذية المناسبة من عمر الأداة ونوعية السطح.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ 1066 قابلية تشكيل جيدة، خاصة في الحالة المقمرة. يمكن تنفيذ عمليات التشكيل الباردة، ولكن يجب الحذر لتجنب العمل الزائد الذي يؤدي إلى تصلب مفرط. يجب أخذ الحد الأدنى من نصف القطر عند الانحناء في الاعتبار خلال عمليات التشكيل لتجنب التشقق.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°C/°F)	مدة النقع النموذجية	طريقة التبريد	الهدف الأساسي / النتيجة المتوقعة
تطبيع	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 ساعة	هواء أو ماء	تليين، تحسين القابلية للانسياب
تصلب	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 دقيقة	زيت أو ماء	تصلب، زيادة القوة
تمويه	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 ساعة	هواء	تقليل الهشاشة، تحسين الصلابة

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير على البنية المجهرية وخصائص فولاذ 1066. يزيد التصلب من الصلابة، بينما يساعد التمويه في تقليل الهشاشة، مما يجعل الفولاذ أكثر ملاءمة للتطبيقات الديناميكية.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
السيارات	التروس والمحاور	قوة عالية، مقاومة للتآكل	مطلوبة للمتانة
الآلات	مكونات الأدوات	صلابة، قابلية المعالجة	أساسي للعمل الدقيق
البناء	مكونات هيكلية	قوة، قابلية التشكيل	مطلوبة للهياكل الحاملة للأحمال

تتضمن التطبيقات الأخرى:
- تصنيع أدوات القطع
- أجزاء الآلات الثقيلة
- المثبتات والمسامير

يتم اختيار فولاذ 1066 للتطبيقات التي تتطلب مزيجًا من القوة والصلابة، خاصة حيث تكون مقاومة التآكل حاسمة.

اعتبارات مهمة ومعايير الاختيار ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	فولاذ 1066	AISI 1045	AISI 4140	ملاحظة مختصرة حول المزايا/العيوب أو المقايضة
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	قوة عالية	قوة متوسطة	قوة عالية	يوفر 1066 توازنًا بين القوة والصلابة
الجوانب الرئيسية للتآكل	مقبول	مقبول	جيد	لدى 4140 مقاومة أفضل للتآكل
قابلية اللحام	متوسطة	جيدة	مقبولة	يتطلب 1066 ممارسات لحام دقيقة
قابلية المعالجة	متوسطة	جيدة	مقبولة	فولاذ 1066 أقل قابلية للمعالجة من 1045
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	متوسطة	مناسبة لعمليات التشكيل
التكلفة النسبية التقريبية	متوسطة	منخفضة	عالية	تتفاوت التكلفة بناءً على العناصر السبائكية
التوفر النموذجي	شائعة	شائعة	أقل شيوعًا	يتوفر 1066 على نطاق واسع بأشكال متنوعة

عند اختيار فولاذ 1066، تشمل الاعتبارات خصائصه الميكانيكية، والجدوى الاقتصادية، والتوفر. بينما هو مادة متعددة الاستخدامات، يجب تقييم قيوده في مقاومة التآكل وقابلية اللحام بعناية مقابل المتطلبات المحددة للتطبيق. يجعل توازن الخصائص منه خيارًا شائعًا في الصناعات حيث تكون القوة والصلابة ذات أهمية قصوى، لكن يجب على المستخدمين أن يكونوا على دراية بقدرته على التآكل والحاجة إلى تقنيات تصنيع مناسبة.