فولاذ 10B38: الخصائص والتطبيقات الرئيسية

الفولاذ 10B38 هو فولاذ سبيكة متوسط الكربون يصنف بشكل أساسي على أنه فولاذ منخفض السبيكة. يتميز بعناصر السبيكة الهامة، بما في ذلك المنغنيز، الكروم، والموليبدينوم، التي تعزز خصائصه الميكانيكية وأداؤه العام في تطبيقات متنوعة. تسهم وجود هذه العناصر في تحسين القدرة على الصلابة والقوة ومقاومة التآكل، مما يجعل 10B38 مناسبًا للتطبيقات الهندسية المت demanding.

نظرة شاملة

يُقدَّر الفولاذ 10B38 بشكل خاص لتوازنه بين القوة والليونة، مما يسمح له بتحمل الأحمال الميكانيكية الكبيرة مع الحفاظ على سلامته الهيكلية. تلعب عناصره الأساسية مثل المنغنيز (Mn)، الكروم (Cr)، والموليبدينوم (Mo) دورًا حيويًا في تحديد خصائصه. يعزز المنغنيز القدرة على الصلابة والقوة الشد، بينما يحسن الكروم مقاومة التآكل والصلابة، ويساهم الموليبدينوم في القوة عند درجات حرارة مرتفعة.

المزايا (الإيجابيات)	القيود (السلبيات)
قوة عالية وصلابة	قابلية لحام محدودة
مقاومة جيدة للتآكل	عرضة للكسر بسبب التآكل الناتج عن الإجهاد
قابلية تشغيل ممتازة	تحتاج إلى معالجة حرارية دقيقة للحصول على الخصائص المثلى
تعدد الاستخدامات لتطبيقات متنوعة	قد لا تحقق أداء جيداً في البيئات شديدة التآكل

تاريخيًا، وجد الفولاذ 10B38 مكانه في تصنيع المكونات التي تتطلب قوة عالية ومتانة، مثل التروس والمحاور وأجزاء الآلات الحرجة الأخرى. يتمتع بموقع قوي في السوق، خاصة في الصناعات التي تكون فيها الأداء تحت الضغط أمرًا حيويًا.

الأسماء البديلة والمعايير والمعادلات

المنظمة القياسية	التصنيف / الدرجة	البلد / المنطقة الأصلية	ملاحظات / ملاحظات
UNS	G10450	الولايات المتحدة الأمريكية	الأقرب إلى AISI 4130
AISI/SAE	1038	الولايات المتحدة الأمريكية	تختلف الاختلافات التركيبية الطفيفة التي يجب الانتباه لها
ASTM	A29/A29M	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفات عامة للفولاذ السبيكي
EN	1.0540	أوروبا	معادل لـ 10B38 مع اختلافات طفيفة
JIS	S45C	اليابان	خصائص مشابهة ولكن بعناصر سبيكة مختلفة

تسلط الطاولة أعلاه الضوء على معايير مختلفة ومعادلات للفولاذ 10B38. من الجدير بالذكر أنه على الرغم من أن درجات مثل AISI 4130 و S45C قد تبدو متشابهة، إلا أنها يمكن أن تختلف في عناصر السبيكة المحددة والخصائص الميكانيكية، مما يمكن أن يؤثر بشكل كبير على الأداء في التطبيقات المحددة.

الخصائص الرئيسية

المكونات الكيميائية

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة المئوية (%)
C (كربون)	0.35 - 0.45
Mn (منغنيز)	0.60 - 0.90
Cr (كروم)	0.40 - 0.60
Mo (موليبدينوم)	0.15 - 0.25
Si (سيليكون)	0.15 - 0.40
P (فوسفور)	≤ 0.035
S (كبريت)	≤ 0.035

تلعب العناصر الأساسية في الفولاذ 10B38 أدوارًا مهمة:
- الكربون (C): يزيد من الصلابة والقوة من خلال المعالجة الحرارية.
- المنغنيز (Mn): يعزز القدرة على الصلابة والقوة الشد.
- الكروم (Cr): يحسن مقاومة التآكل ومقاومة الصلابة.
- الموليبدينوم (Mo): يساهم في القوة عند درجات حرارة مرتفعة ويحسن الصلابة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة / درجة الحرارة	القيمة بنسبة معتادة / النطاق (مترية)	القيمة بنسبة معتادة / النطاق (إمبراطورية)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة الشد	م Annealed	600 - 800 ميغاباسكال	87 - 116 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
قوة العائد (0.2% انزلاق)	م Annealed	350 - 500 ميغاباسكال	51 - 73 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
التطويل	م Annealed	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
الصلابة (برينيل)	م Annealed	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
قوة التأثير (تشيربي)	-40°C	30 - 50 J	22 - 37 قدم-جنيه	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية للفولاذ 10B38 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية وصلابة. تشير قوته الشدية وقوة العائد إلى أنه يمكنه تحمل الأحمال الكبيرة، بينما تعكس نسبة التطويل ليونة جيدة، مما يسمح له بالتشوه دون الكسر. وتقترح قيم الصلابة أنه يمكنه مقاومة التآكل، مما يجعله مثاليًا للمكونات التي تتعرض للاحتكاك والاحتكاك.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة / درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	-	7.85 غرام / سم³	0.284 رطل / بوصة³
درجة انصهار	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
الموصلية الحرارية	20°C	45 واط / م·ك	31 وحدة حرارية بريطانية·بوصة / (ساعة·قدم²·°F)
سعة الحرارة النوعية	20°C	0.46 كيلوجول / كجم·ك	0.11 وحدة حرارية بريطانية / رطل·°F
المقاومة الكهربائية	20°C	0.0000017 أوم·م	0.0000017 أوم·قدم

تشير الخصائص الفيزيائية للفولاذ 10B38، مثل الكثافة ودرجة انصهار، إلى قوته ومناسبته لتطبيقات درجات الحرارة العالية. تشير الموصلية الحرارية إلى أنه يمكنه تبديد الحرارة بشكل فعال، وهو مفيد في التطبيقات التي تكون فيها إدارة الحرارة أمرًا حاسمًا.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C/°F)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
كلورايد	3-5%	25°C/77°F	متوسط	خطر النقر
حمض الكبريتيك	10%	25°C/77°F	ضعيف	غير موصى به
هيدروكسيد الصوديوم	5%	25°C/77°F	جيد	مقاومة معتدلة

يظهر الفولاذ 10B38 مقاومة متوسطة للتآكل، خاصة في البيئات التي تحتوي على الكلورايد والمواد القلوية. إنه عرضة للتآكل التآكلي في البيئات الغنية بالكلورايد ويجب تجنبه في التطبيقات التي تتضمن أحماض قوية مثل حمض الكبريتيك. مقارنةً بدرجات أخرى، مثل 4140 و 4340، قد يظهر 10B38 أداءً أدنى في البيئات شديدة التآكل، مما يجعل من الضروري مراعاة البيئة التشغيلية عند اختيار المواد.

مقاومة الحرارة

الخاصية / الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة	400°C	752°F	مناسب لدرجات الحرارة المتوسطة
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة	500°C	932°F	يوصى بالتعرض المحدود
درجة حرارة التآكل	600°C	1112°F	خطر التأكسد بعد هذه الحدود

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحافظ الفولاذ 10B38 على قوته ولكن قد يبدأ في فقدان الصلابة والصلابة. تقل مقاومته للتأكسد عند درجات حرارة تتجاوز 600°C، مما يستلزم أخذ الحذر عند التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	معدن التعبئة الموصى به (تصنيف AWS)	غاز / فلكس الحماية الشائع	ملاحظات
MIG	ER70S-6	أرجون + CO2	يوصى بالتسخين المسبق
TIG	ER70S-2	أرجون	قد يكون المعالجة الحرارية بعد اللحام مطلوبة
Stick (SMAW)	E7018	-	يتطلب التحكم الدقيق لتجنب الكسر

يواجه الفولاذ 10B38 تحديات في اللحام بسبب محتواه المتوسط من الكربون، مما قد يؤدي إلى الكسر إذا لم يتم إدارته بشكل صحيح. غالبًا ما تكون الحاجة إلى التسخين المسبق ومعالجة حرارية بعد اللحام ضرورية للحد من هذه الأخطار وضمان سلامة اللحام.

قابلية التشغيل

معامل التشغيل	الفولاذ 10B38	AISI 1212	ملاحظات / نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	70	100	قابلية تشغيل جيدة مع الأدوات المناسبة
سرعة القطع الشائعة (التدوير)	50-80 م/دقيقة	100-150 م/دقيقة	تعديل بناءً على أدوات التشغيل والعملية

يقدم الفولاذ 10B38 قابلية تشغيل جيدة، رغم أنه يتطلب أدوات وسرعات قطع مناسبة لتحقيق أفضل النتائج. يشير مؤشر قابلية التشغيل النسبي إلى أنه على الرغم من أنه يمكن تشغيله، إلا أنه قد لا يقدم أداءً جيدًا مثل بعض الفولاذات القابلة للتشغيل بحرية مثل AISI 1212.

قابلية التشكيل

يمكن تشكيل الفولاذ 10B38 من خلال عمليات باردة وساخنة. يمكن تشكيله باردة، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب زيادة العمل الصلب. يفضل تشكيله بالحرارة للأشكال المعقدة، حيث يقلل من خطر الكسر ويسمح بتحكم أفضل في الخصائص النهائية.

المعالجة الحرارية

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°C/°F)	مدة النقع الشائعة	طريقة التبريد	الهدف الأساسي / النتيجة المتوقعة
التسخين المسبق	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 ساعات	هواء	تنعيم، زيادة الليونة
التبريد السريع	800 - 850 / 1472 - 1562	-	زيت أو ماء	التصلب
تسخين تحت الضغط	400 - 600 / 752 - 1112	1 ساعة	هواء	تقليل هشاشة، تحسين الصلابة

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير على البنية الدقيقة وخصائص الفولاذ 10B38. يزيد التبريد السريع من الصلابة، في حين أن تسخين تحت الضغط ضروري لتقليل الهشاشة وزيادة الصلابة، مما يجعله مناسبًا للاستخدامات الديناميكية.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة / القطاع	مثال للتطبيق المحدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار
السيارات	تروس	قوة عالية، صلابة	durability تحت الحمل
الفضاء	مكونات هيكلية	خفيف الوزن، قوة عالية	الأداء تحت الضغط العالي
الآلات	محاور	مقاومة التآكل، قابلية التشغيل	الدقة وطول العمر

• تشمل التطبيقات الأخرى:
• مكونات الأدوات
• المثبتات
• أجزاء الآلات الثقيلة

تم اختيار الفولاذ 10B38 للتطبيقات التي تتطلب مزيجًا من القوة والصلابة ومقاومة التآكل. تجعل خصائصه منه خيارًا مناسبًا بشكل خاص للمكونات التي تتعرض لأحمال ديناميكية وتتطلب متانة عالية.

اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية

الميزة / الخاصية	الفولاذ 10B38	AISI 4140	AISI 4340	ملاحظة موجزة بشأن الإيجابيات / السلبيات أو التبادل
الخاصية الميكانيكية الرئيسية	قوة عالية	صلابة أعلى	مقاومة التعب أعلى	الفولاذ 10B38 أكثر فعالية من حيث التكلفة
الجوانب الرئيسية للتآكل	مقاومة متوسطة	مقاومة جيدة	مقاومة ممتازة	الفولاذ 10B38 أقل ملاءمة للبيئات التآكلية
قابلية اللحام	متوسطة	جيدة	متوسطة	يتطلب الفولاذ 10B38 التعامل بعناية
قابلية التشغيل	جيدة	عادلة	عادلة	الفولاذ 10B38 أسهل في التشغيل من 4140
قابلية التشكيل	جيدة	عادلة	جيدة	الفولاذ 10B38 متعدد الاستخدامات في عمليات التشكيل
التكلفة النسبية التقريبية	متوسطة	أعلى	أعلى	الفولاذ 10B38 خيار فعال من حيث التكلفة
التوافر النموذجي	شائعة	شائعة	أقل شيوعًا	الفولاذ 10B38 متوفر على نطاق واسع

عند اختيار الفولاذ 10B38، تعتبر عوامل مثل الفعالية من حيث التكلفة، والتوافر، ومتطلبات التطبيق المحددة أمرًا حاسمًا. تجعل توازنه بين الخصائص منه خيارًا متعدد الاستخدامات للتطبيقات الهندسية المختلفة، على الرغم من أنه يجب مراعاة قيوده في البيئات التآكلية واللحام بعناية.

باختصار، الفولاذ 10B38 هو فولاذ سبيكة متوسط الكربون قوي يقدم مزيجًا من القوة، الصلابة، وقابلية التشغيل، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات في بيئات demanding.