1117 الفولاذ: نظرة عامة على الخصائص والتطبيقات الرئيسية

فولاذ 1117 يُصنف كفولاذ سبائك متوسط الكربون، معروف بشكل أساسي بجودته في التصنيع وخصائصه الميكانيكية الجيدة. يحتوي على تركيبة متوازنة من الكربون والمنغنيز وعناصر السبائك الأخرى التي تعزز أدائه في تطبيقات متنوعة. تشمل العناصر الرئيسية في سبائك فولاذ 1117:

• الكربون (C): عادةً حوالي 0.13% إلى 0.20%، مما يساهم في الصلابة والقوة.
• المنغنيز (Mn): تقريبًا 0.60% إلى 0.90%، مما يحسن القدرة على الصلابة والقوة الشد.
• الحديد (Fe): توازن التركيبة، موفرًا الهيكل الأساسي للفولاذ.

الخصائص والميزات

يتميز فولاذ 1117 بمرونته الجيدة وقوته وقدرته على التحمل، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات الهندسية. تشمل خصائصه الأساسية:

• جودة تصنيع عالية: يستخدم هذا النوع من الفولاذ في أغلب الأحيان في تطبيقات التصنيع الدقيقة بسبب خصائص القطع المفضلة.
• قابلية لحام جيدة: رغم أنه يمكن لحامه، يُوصى غالبًا بالتسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام لتجنب التشقق.
• قدرة متوسطة على الصلابة: يمكن معالجته حراريًا لتحقيق مستويات أعلى من الصلابة، مما يجعله متعدد الاستخدامات لمختلف التطبيقات.

المزايا والقيود

المزايا (الإيجابيات)	القيود (السلبيات)
جودة تصنيع ممتازة	مقاومة محدودة للتآكل
قابلية لحام جيدة	قدرة متوسطة على الصلابة مقارنة بالفولاذات الأخرى عالية السبائك
مناسب للمعالجة الحرارية	ليس مثاليًا لتطبيقات درجات الحرارة العالية

يمتلك فولاذ 1117 موقعًا مهمًا في السوق بسبب توازنه بين الخصائص والفعالية من حيث التكلفة. يُستخدم بشكل شائع في تصنيع مكونات السيارات، وأجزاء الآلات، ومختلف الاستخدامات الهيكلية.

أسماء بديلة، معايير، ومعادلات

المنظمة القياسية	التعيين/الدرجة	الدولة/المنطقة الأصلية	ملاحظات/تعليقات
UNS	G11170	الولايات المتحدة الأمريكية	الأقرب مكافئ لـ AISI 1018
AISI/SAE	1117	الولايات المتحدة الأمريكية	اختلافات طفيفة في التركيب مقارنة بـ AISI 1015
ASTM	A108	الولايات المتحدة الأمريكية	مواصفات قياسية للقضبان الفولاذية الكربونية المعالجة على البارد
EN	1.0718	أوروبا	معادل لـ C45E
JIS	S45C	اليابان	خصائص مشابهة لكن بمحتوى كربوني مختلف

تسلط الجدول أعلاه الضوء على التعيينات والمعايير المختلفة المرتبطة بفولاذ 1117. من الجدير بالذكر أنه بينما تُعتبر درجات مثل AISI 1018 و1117 متكافئة غالبًا، فإن 1117 عادةً ما يحتوي على محتوى منغنيز أعلى قليلاً، مما يعزز من قدرته على الصلابة وقوته.

الخصائص الرئيسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نطاق النسبة (%)
C (الكربون)	0.13 - 0.20
Mn (المنغنيز)	0.60 - 0.90
Fe (الحديد)	التوازن

تلعب العناصر الرئيسية في سبائك فولاذ 1117 أدوارًا حاسمة في تعريف خصائصه. يزيد الكربون من الصلابة والقوة، بينما يعزز المنغنيز من القدرة على الصلابة والقوة الشد، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة جيدة للتآكل.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الحرارة	القيمة/النطاق النموذجي (مقياس متري)	القيمة/النطاق النموذجي (مقياس إنجليزي)	المرجع المعياري لطريقة الاختبار
قوة الشد	مخمرة	450 - 650 ميجاباسكال	65 - 95 ksi	ASTM E8
قوة الإنبثاق (0.2% إزاحة)	مخمرة	250 - 400 ميجاباسكال	36 - 58 ksi	ASTM E8
التمدد	مخمرة	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
صلابة (روكويل B)	مخمرة	80 - 90 HRB	80 - 90 HRB	ASTM E18
قوة التأثير (شاري)	-40°C	30 - 50 جول	22 - 37 قدم-رطل	ASTM E23

تشير مجموعة هذه الخصائص الميكانيكية إلى أن فولاذ 1117 مناسب بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب قوة جيدة ومرونة، مثل تلك الموجودة في قطاعات السيارات والآلات. تسمح قوته المتوسطة لعوامل الإنبثاق والشد بتحمل الأحمال الميكانيكية الكبيرة مع الحفاظ على التكامل الهيكلي.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/الحرارة	القيمة (مقياس متري)	القيمة (مقياس إنجليزي)
الكثافة	-	7.85 غم/سم³	0.284 رطل/إنش³
درجة الانصهار	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
التوصيل الحراري	20°C	50 واط/م·ك	34.5 BTU·إنش/ساعة·قدم²·°F
السعة الحرارية النوعية	-	460 جول/كغم·ك	0.11 BTU/رطل·°F

تشير كثافة ودرجة انصهار فولاذ 1117 إلى ملاءمته للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، بينما توحي موصلية الحرارة بتبديد فعال للحرارة، وهو مفيد في عمليات التصنيع.

مقاومة التآكل

ال agent التآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
الكلوريدات	3-5	25	جيد	خطر التآكل بالتنقيط
حمض الكبريت	10-20	20	سيء	لا يُوصى به
هيدروكسيد الصوديوم	5-10	25	جيد	عرضة للتشقق نتيجة إجهاد التآكل

يظهر فولاذ 1117 مقاومة متوسطة للتآكل، خاصة في البيئات التي تحتوي على الكلوريدات والمواد القلوية. ومع ذلك، لا يُوصى باستخدامه في البيئات ذات التآكل الشديد، مثل تلك التي تشمل الأحماض القوية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 أو 316، فإن فولاذ 1117 أقل بكثير مقاومة للتآكل، مما يجعله أقل ملاءمة للتطبيقات التي تتعرض لبيئات قاسية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة	400	752	مناسب لدرجات الحرارة المتوسطة
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة	500	932	يمكن أن يتحمل التعرض لفترات قصيرة
درجة حرارة التآكل	600	1112	خطر التأكسد بعد هذه الدرجة

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحافظ فولاذ 1117 على قوته ولكن قد يحدث تأكسد إذا تعرض لفترات طويلة. أداؤه في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية محدود مقارنة بالفولاذات ذات السبيكة العالية.

خصائص التشغيل

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن الملئ الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فليكس حماية نموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	أرجون + CO2	يُوصى بالتسخين المسبق
TIG	ER70S-2	أرجون	قد يتطلب معالجة حرارية بعد اللحام

يمتاز فولاذ 1117 عمومًا بإمكانية اللحام، لكن يجب أخذ الحيطة لتجنب التشقق. يمكن أن يساعد التسخين المسبق قبل اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام في تقليل هذه المخاطر، لضمان تركيبة لحام قوية.

قابلية التصنيع

معامل التشغيل	فولاذ 1117	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	100	130	فولاذ 1117 أقل قابلية للتصنيع من 1212
سرعة القطع النموذجية (التدوير)	50 م/دقيقة	60 م/دقيقة	قم بضبط السرعات بناءً على أدوات القطع

يوفر فولاذ 1117 قابلية تصنيع جيدة، على الرغم من أنه أقل قليلاً قابلية للتصنيع من AISI 1212. يجب استخدام سرعات القطع المثلى والأدوات لتحقيق أفضل النتائج.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ 1117 قابلية جيدة للتشكيل، مما يجعله مناسبًا لعمليات التشكيل الباردة والساخنة. يمكن ثنيه وتشكيله دون خطر كبير من التشقق، على الرغم من أنه يجب توخي الحذر لتجنب العمل الزائد الذي يؤدي إلى زيادة الصلابة.

المعالجة الحرارية

عملية العلاج	نطاق درجات الحرارة (°C/°F)	الوقت النموذجي للتشبع	طريقة التبريد	الهدف الأساسي / النتيجة المتوقعة
تخمير	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 ساعة	هواء	تحسين المرونة وتقليل الصلابة
تجفيف	800 - 900 / 1472 - 1652	30 دقيقة	زيت أو ماء	زيادة الصلابة والقوة
تليين	400 - 600 / 752 - 1112	ساعة واحدة	هواء	تقليل الهشاشة وتحسين الصلابة

تؤثر عمليات المعالجة الحرارية بشكل كبير على الهيكل الدقيق وخصائص فولاذ 1117. يعزز التخمر المرونة، بينما يزيد التجفيف من الصلابة. يعتبر التليين أمرًا حاسمًا لتحقيق توازن بين الصلابة والصلابة.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على التطبيق المحدد	خصائص الفولاذ الرئيسية المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
السيارات	أعمدة التروس	قوة عالية، قابلية تصنيع جيدة	أساسية للمتانة
الآلات	الأعمدة المرفقية	تحمل، مرونة	مطلوب لمقاومة الصدمات
البناء	مكونات هيكلية	قوة، قابلية لحام	حرج للتكامل الهيكلي

تتضمن التطبيقات الأخرى لفولاذ 1117:

• تصنيع الأجزاء السريعة والمسامير
• إنتاج الأجزاء المصنعة بدقة
• استخدامه في مكونات تعليق السيارات

يرجع اختيار فولاذ 1117 في هذه التطبيقات بشكل أساسي إلى توازنه بين القوة وقابلية التصنيع وقابلية اللحام، مما يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لاحتياجات الهندسة المتنوعة.

اعتبارات مهمة، معايير الاختيار، ومزيد من الرؤى

الميزة/الخاصية	فولاذ 1117	AISI 1018	AISI 4140	ملاحظة سريعة عن الإيجابيات/السلبيات أو المقايضة
الميزة الميكانيكية الرئيسية	قوة متوسطة	قوة أقل	قوة أعلى	يوفّر 1117 توازنًا بين الخصائص
الجانب الرئيسي للتآكل	جيد	جيد	ممتاز	4140 لديه مقاومة أفضل للتآكل
قابلية اللحام	جيدة	جيدة	جيدة	4140 قد يتطلب التسخين المسبق
قابلية التصنيع	جيدة	ممتازة	جيدة	فولاذ 1117 أسهل في التصنيع من 4140
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	جيدة	4140 أقل قابلية للتشكل بسبب محتوى السبيكة الأعلى
التكلفة النسبية التقريبية	متوسطة	منخفضة	مرتفعة	فولاذ 1117 فعال من حيث التكلفة لعدد من التطبيقات
التوافر النموذجي	شائع	شائع جداً	شائع	فولاذ 1117 متوفر على نطاق واسع في أشكال متنوعة

عند اختيار فولاذ 1117، تشمل الاعتبارات فعاليته من حيث التكلفة، وتوافره، وملاءمته للتطبيقات المحددة. أثناء تقديمه لخصائص ميكانيكية جيدة، قد لا يكون الأفضل في البيئات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل أو درجات حرارة قصوى. توفر قابلية تصنيعه وقابلية لحامه خيارًا مفضلًا للمكونات الدقيقة في مجموعة متنوعة من الصناعات.