1074 الصلب: نظرة عامة على الخصائص والتطبيقات الرئيسية

الصلب 1074 مصنف كصلب سبيكة متوسط الكربون، يتكون أساسًا من الحديد مع محتوى كربوني يتراوح من 0.70% إلى 0.80%. يُعرف هذا الصلب بميزته الممتازة من حيث القوة، والصلابة، والليونة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية. تشمل العناصر السبائكية الرئيسية في الصلب 1074 المنغنيز، الذي يعزز القدرة على التصلب والقوة، والسيليكون، الذي يحسن إزالة الأكسدة أثناء صناعة الصلب.

نظرة شاملة

يُعترف بالصلب 1074 لقدرته العالية على المقاومة للشد ومقاومة التآكل، وهي عوامل حاسمة في التطبيقات التي تتطلب متانة وأداء تحت الضغط. يسمح محتوى الكربون المتوسط بالتشغيل الجيد واللحام، على الرغم من ضرورة توخي الحذر لتجنب التشقق أثناء عمليات اللحام.

المزايا:
- قوة وصلابة عالية: يساهم محتوى الكربون في قدرة الصلب على تحقيق مستويات صلابة عالية بعد المعالجة الحرارية، مما يجعله مثاليًا للأدوات والمكونات المعرضة للتآكل.
- ليونة جيدة: على الرغم من قوته، يحتفظ الصلب 1074 بمستوى من الليونة يسمح بالتشكيل والتشكيل بدون كسر.
- تطبيقات متعددة: يُستخدم عادة في تصنيع الينابيع، ومكونات السيارات، وأجزاء مختلفة من الآلات.

القيود:
- مقاومة محدودة للتآكل: الصلب 1074 ليس مقاومًا للتآكل بشكل طبيعي، مما يتطلب طلاءات أو معالجات واقية في البيئات التآكلية.
- مخاوف من قابلية اللحام: بينما يمكن لحامه، يزداد خطر التشقق إذا لم يتم إدارته بشكل صحيح، خاصة في الأجزاء الأكثر سمكًا.

تاريخيًا، تم استخدام الصلب 1074 في صناعات مختلفة، وخاصة في إنتاج الينابيع والأدوات عالية الأداء، نظرًا لخصائصه الميكانيكية المواتية.

أسماء بديلة، معايير، ونظائر

المنظمة القياسية	التسمية/الدرجة	الدولة/المنطقة الأصل	ملاحظات/تعليقات
UNS	G10740	الولايات المتحدة الأمريكية	أقرب نظير إلى AISI 1074
AISI/SAE	1074	الولايات المتحدة الأمريكية	صلب متوسط الكربون مع قدرة عالية على الصلابة
ASTM	A830-74	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفة معيارية لصفائح الصلب الكربوني
EN	C75S	أوروبا	خصائص مشابهة ولكن مع اختلافات طفيفة في التركيب
JIS	S45C	اليابان	درجة قابلة للمقارنة مع اختلافات طفيفة في العناصر السبائكية

يمكن أن تؤثر الاختلافات بين هذه الدرجات على الأداء، خاصة من حيث القدرة على التصلب والاستجابة للمعالجة الحرارية. على سبيل المثال، بينما تشبه AISI 1074 وC75S، قد تكون الأخيرة لها خصائص ميكانيكية مختلفة قليلاً بسبب الاختلافات في محتوى المنغنيز.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

عنصر (رمز)	نطاق النسبة المئوية (%)
الكربون (C)	0.70 - 0.80
المنغنيز (Mn)	0.60 - 0.90
السيليكون (Si)	0.15 - 0.40
الفوسفور (P)	≤ 0.04
الكبريت (S)	≤ 0.05

الدور الأساسي للعناصر السبائكية الرئيسية في الصلب 1074 يتضمن:
- الكربون: يزيد من الصلابة والقوة من خلال المعالجة الحرارية.
- المنغنيز: يعزز القدرة على التصلب ويحسن المتانة.
- السيليكون: يعمل كمزيل للأكسدة ويساهم في القوة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة/النطاق النموذجي (مترية)	القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري)	معيار المرجع لطريقة الاختبار
قوة الشد	ملين	600 - 850 ميجاباسكال	87 - 123 ksi	ASTM E8
قوة العائد (0.2% إزاحة)	ملين	350 - 600 ميجاباسكال	51 - 87 ksi	ASTM E8
التمدد	ملين	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
الصلابة (روكويل C)	مبرد وقاسي	50 - 60 HRC	50 - 60 HRC	ASTM E18
قوة الصدمة	-40 درجة مئوية	30 - 50 جول	22 - 37 قدم - رطل	ASTM E23

تجمع هذه الخصائص الميكانيكية بين الصلابة العالية والمتانة في الصلب 1074، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومتانة، مثل تلك المستخدمة في مكونات السيارات والآلات. تسمح قدرته على المعالجة الحرارية بتخصيص الخصائص لتلبية متطلبات التطبيقات الخاصة.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	-	7.85 جرام/سم³	0.284 رطل/بوصة³
نقطة الانصهار	-	1425 - 1540 درجة مئوية	2600 - 2800 درجة فهرنهايت
موصلية حرارية	20 درجة مئوية	50 واط/م·ك	34.5 BTU·بوصة/ساعة·قدم²·درجة فهرنهايت
قدرة الحرارة النوعية	-	460 جول/كجم·ك	0.11 BTU/رطل·درجة فهرنهايت
معامل التمدد الحراري	20 - 100 درجة مئوية	11.5 x 10⁻⁶/K	6.4 x 10⁻⁶/درجة فهرنهايت

تعتبر الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل الكثافة والموصلية الحرارية مهمة للتطبيقات حيث تكون الوزن والتبديد الحراري عوامل رئيسية. تشير نقطة الانصهار العالية نسبيًا إلى أداء جيد تحت درجات الحرارة المرتفعة، بينما يشير معامل التمدد الحراري إلى التمدد المعتدل تحت تغيرات درجة الحرارة.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°م)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
الكليوريدات	3 - 10	25 - 60	عادى	خطر التآكل
حمض الكبريتيك	10 - 30	20 - 40	ضعيف	غير موصى به
هيدروكسيد الصوديوم	5 - 20	20 - 60	عادى	خطر التآكل الناتج عن الضغط

يظهر الصلب 1074 مقاومة محدودة للتآكل، خاصة في البيئات التي تحتوي على الكليوريدات والأحماض. إنه عرضة للتآكل والتشقق الناتج عن الضغوط، خاصة في الظروف الرطبة أو المالحة. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 أو 316، فإن أداء الصلب 1074 في البيئات التآكلية أقل بكثير، مما يجعله أقل ملائمة للتطبيقات المعرضة لظروف قاسية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°م)	درجة الحرارة (°ف)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة	300	572	ملائم لدرجات الحرارة المعتدلة
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة	400	752	تعرض قصير المدى فقط
درجة حرارة التقشير	600	1112	خطر الأكسدة فوق هذه الدرجة

في درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ الصلب 1074 بقوته ولكن قد يبدأ في الأكسدة، خاصة فوق 600 درجة مئوية. يجب النظر بعناية للتطبيقات التي تتضمن تعرضًا لدرجات حرارة عالية، حيث يمكن أن يؤدي الاستخدام المطول إلى تدهور الخصائص الميكانيكية.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	الفولاذ الحشو الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلكس الحماية النموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	أرجون + CO2	يوصى بالتسخين المسبق
TIG	ER70S-2	أرجون	قد يكون هناك حاجة لمعالجة حرارية بعد اللحام

يمكن لحام الصلب 1074 باستخدام عمليات قياسية مثل MIG وTIG. ومع ذلك، يُوصى عادة بالتسخين المسبق لتقليل خطر التشقق، خاصة في الأجزاء الأكثر سمكًا. يمكن أن تساعد المعالجة الحرارية بعد اللحام في تخفيف الضغوط وتحسين المتانة.

قابلية التشغيل

معلمة التشغيل	الصلب 1074	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	60	100	1074 أقل قابلية للتشغيل من 1212
سرعة القطع النموذجية (الدوران)	30 م/دقيقة	50 م/دقيقة	تعديل الأدوات وفقًا لذلك

يظهر الصلب 1074 قابلية تشغيل معتدلة. تشمل الظروف المثلى استخدام أدوات حادة وسرعات قطع مناسبة لمنع تصلب العمل. قد تنشأ التحديات بسبب صلابته، مما يتطلب اختيارًا دقيقًا لمواد الأدوات.

قابلية التشكيل

يمكن تشكيل الصلب 1074 باردًا وساخنًا، على الرغم من أن محتوى الكربون المتوسط قد يقيد قابليته للتشكيل مقارنة بالصلب منخفض الكربون. يمكن ثني المادة وتشكيلها، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب التشقق، خاصة أثناء عمليات التشكيل البارد.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°م/°ف)	مدة النقع النموذجية	أسلوب التبريد	الهدف الأساسي / النتيجة المتوقعة
تليين	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 ساعة	هواء	تليين، تحسين الليونة
تصلب	800 - 900 / 1472 - 1652	30 دقيقة	زيت أو ماء	تصلب
تخمير	400 - 600 / 752 - 1112	ساعة واحدة	هواء	تقليل الهشاشة، تحسين المتانة

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير على التركيب الدقيق وخصائص الصلب 1074. يزيد التصلب من الصلابة، بينما تقلل التخمير من الهشاشة، مما يسمح بالتوازن بين القوة والليونة.

التطبيقات الشائعة والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للصلب المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار
السيارات	الينابيع الورقية	قوة شد عالية، مقاومة التعب	التحمل تحت الحمل
التصنيع	أدوات القطع	صلابة، مقاومة للتآكل	استدامة الأداء
الفضاء	مكونات المحرك	نسبة القوة إلى الوزن	أداء حاسم

تشمل التطبيقات الأخرى:
* - العناصر السريعة
* - التروس
* - الأعمدة

يتم اختيار الصلب 1074 للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل، وخاصة حيث تتعرض المكونات لأحمال دورية أو ظروف تشغيل قاسية.

اعتبارات مهمة ومعايير الاختيار ورؤى إضافية

الميزة/الخاصية	الصلب 1074	AISI 4140	AISI 5160	ملاحظة موجزة حول الإيجابيات/السلبيات أو المقايضات
خاصية ميكانيكية رئيسية	قوة عالية	قوة متوسطة	قوة عالية	يوفر 1074 صلابة جيدة؛ 4140 لديها متانة أفضل
جانب رئيسي للتآكل	عادى	ضعيف	عادى	1074 أفضل من 4140 ولكنه أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ
قابلية اللحام	متوسطة	جيدة	ضعيفة	يتطلب 1074 ممارسات لحام دقيقة
قابلية التشغيل	متوسطة	جيدة	ضعيفة	1074 أقل قابلية للتشغيل من 4140
قابلية التشكيل	متوسطة	ضعيفة	عادى	يمكن تشكيل 1074 ولكن مع قيود
تكلفة نسبية تقريبية	متوسطة	متوسطة	عالية	فعالة من حيث التكلفة للتطبيقات عالية الأداء
توفر نموذجي	شائع	شائع	أقل شيوعًا	يتوفر 1074 على نطاق واسع بأشكال متعددة

عند اختيار الصف 1074 من الصلب، تشمل الاعتبارات خصائصه الميكانيكية، والفعالية من حيث التكلفة، والتوفر. بينما يوفر توازنًا جيدًا بين القوة والليونة، يجب معالجة قيوده في مقاومة التآكل وقابلية اللحام في تصميم وتخطيط التطبيق. هذه الدرجة من الصلب مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا، ولكن يجب أن يكون التعرض للبيئات التآكلية محدودًا.