1215 الفولاذ: الخصائص والتطبيقات الرئيسية المفسرة
شارك
Table Of Content
Table Of Content
الفولاذ 1215 هو فولاذ سبائكي منخفض الكربون يعرف بقدرته الممتازة على التشغيل وخصائصه الميكانيكية الجيدة. يصنف على أنه فولاذ متوسط الكربون، وعادة ما يحتوي على حوالي 0.12% إلى 0.15% كربون، مع كميات كبيرة من المنغنيز والكبريت. وجود هذه العناصر السبائكية يعزز قابلية العمل والأداء العام في تطبيقات متنوعة.
نظرة شاملة
يستخدم الفولاذ 1215 بشكل رئيسي في التطبيقات التي تتطلب تشغيل عالي السرعة ومكونات دقيقة. تسهم نسب الكربون المنخفضة في مرونته وقوته، بينما تحسين ، تضيف المنغنيز لتحسين القابلية للتصلب والصلابة. يتم إضافة الكبريت عمداً لتحسين القابلية للتشغيل، مما يجعل الفولاذ 1215 خيارًا مفضلًا لتصنيع الأجزاء المعقدة ذات القياسات الدقيقة.
الخصائص الرئيسية:
- قابلية التشغيل: واحدة من الميزات البارزة للفولاذ 1215 هي قابليته الاستثنائية على التشغيل، وغالبًا ما يصنف كواحد من أسهل الفولاذات في التشغيل.
- القوة والمرونة: يوفر توازنًا جيدًا بين القوة والمرونة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الميكانيكية.
- تشطيب السطح: يمكن للفولاذ تحقيق تشطيب سطح ناعم، وهو أمر مهم للمكونات الجمالية والوظيفية.
المزايا:
- قابلية التشغيل الممتازة تسمح بمعدلات إنتاج أسرع وتقليل تآكل الأدوات.
- الخصائص الميكانيكية الجيدة تجعلها مرنة لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
- فعالة من حيث التكلفة مقارنة بالفولاذات السبائكية الأعلى.
القيود:
- قابلية التصلب المحدودة مقارنة بالفولاذات عالية الكربون.
- غير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للاهتراء أو قوة قصوى.
تاريخياً، كان الفولاذ 1215 مهمًا في قطاعات السيارات والآلات، حيث الدقة والكفاءة أمران ضروريان. تظل مكانته في السوق قوية بسبب خصائصه المواتية وفعاليته من حيث التكلفة.
أسماء بديلة، معايير، ونظائر
| المنظمة القياسية | الترميز/الدرجة | البلد/المنطقة الأصلية | ملاحظات/تعليقات |
|---|---|---|---|
| UNS | G12150 | الولايات المتحدة | أقرب مكافئ لـ AISI 1215 |
| AISI/SAE | 1215 | الولايات المتحدة | الترميز الشائع الاستخدام |
| ASTM | A108 | الولايات المتحدة | المواصفة القياسية للقضبان الفولاذية الكربونية المنتهية باردة |
| EN | 1.0718 | أوروبا | اختلافات تركيبية طفيفة يجب الانتباه لها |
| JIS | S15C | اليابان | خصائص مشابهة، لكن بمحتوى كبريت مختلف |
تبرز الجدول أعلاه المعايير والنظائر المختلفة للفولاذ 1215. ينبغي أن نلاحظ أنه بينما قد تبدو درجات مثل S15C و1.0718 متشابهة، إلا أنها يمكن أن تختلف في محتوى الكبريت وغيرها من العناصر السبائكية، مما يمكن أن يؤثر على قابلية التشغيل والأداء العام في تطبيقات محددة.
الخصائص الرئيسية
التركيب الكيميائي
| العنصر (الرمز والاسم) | نطاق النسبة (%) |
|---|---|
| C (الكربون) | 0.12 - 0.15 |
| Mn (المنغنيز) | 0.60 - 0.90 |
| S (الكبريت) | 0.15 - 0.30 |
| P (الفوسفور) | ≤ 0.04 |
| Fe (الحديد) | التوازن |
تلعب العناصر السبائكية الرئيسية في الفولاذ 1215 أدوارًا حاسمة:
- الكربون (C): يوفر القوة والصلابة؛ ومع ذلك، فإن نسبة الكربون المنخفضة تحد من القابلية للتصلب.
- المنغنيز (Mn): يعزز القوة والقابلية للتصلب، مما يساهم في تحسين الخصائص الميكانيكية.
- الكبريت (S): يحسن قابلية التشغيل، مما يسمح بقطع وتشكيل أسهل أثناء التصنيع.
الخصائص الميكانيكية
| الخاصية | الحالة/النوع | درجة الحرارة للاختبار | القيمة/النطاق النموذجي (متري) | القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري) | المعيار المرجعي لطريقة الاختبار |
|---|---|---|---|---|---|
| قوة الشد | مخمرة | درجة حرارة الغرفة | 450 - 550 ميغاباسكال | 65 - 80 كيس | ASTM E8 |
| قوة العائد (0.2% انزلاق) | مخمرة | درجة حرارة الغرفة | 250 - 350 ميغاباسكال | 36 - 51 كيس | ASTM E8 |
| التمدد | مخمرة | درجة حرارة الغرفة | 20 - 30% | 20 - 30% | ASTM E8 |
| الصعوبة (برينيل) | مخمرة | درجة حرارة الغرفة | 120 - 160 هـ ب | 120 - 160 هـ ب | ASTM E10 |
| قوة الصدمة | شاربي (عند -20°C) | -20°C | 20 - 30 جول | 15 - 22 قدم-باوند | ASTM E23 |
تجعل الخصائص الميكانيكية للفولاذ 1215 مناسبًا للتطبيقات التي تتضمن أحمال متوسطة حيث تكون سهولة التشغيل أمرًا حاسمًا. توفر قوتهما في الشد والعائد أداءً كافيًا في التطبيقات الهيكلية، بينما تشير نسبة التمدد الجيدة إلى مرونة جيدة، مما يسمح بالتشويه دون كسر.
الخصائص الفيزيائية
| الخاصية | الحالة/درجة الحرارة | القيمة (متري) | القيمة (إمبراطوري) |
|---|---|---|---|
| الكثافة | درجة حرارة الغرفة | 7.85 غرام/سم³ | 0.284 رطل/بوصة³ |
| نقطة انصهار/نطاق | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| التوصيل الحراري | درجة حرارة الغرفة | 50 واط/م·ك | 34.5 BTU·بوصة/ساعة·قدم²·°F |
| السعة الحرارية النوعية | درجة حرارة الغرفة | 0.46 كج/كغ·ك | 0.11 BTU/رطل·°F |
| المقاومة الكهربائية | درجة حرارة الغرفة | 0.00065 أوم·م | 0.00038 أوم·بوصة |
تعتبر الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل الكثافة والتوصيل الحراري مهمة للتطبيقات التي يكون فيها الوزن وتبديد الحرارة أمرين حاسمين. تجعل كثافة الفولاذ 1215 مناسبًا للمكونات خفيفة الوزن، بينما يسمح توصيله الحراري بنقل فعال للحرارة في تطبيقات مثل أجزاء محركات السيارات.
مقاومة التآكل
| عامل التآكل | التركيز (%) | درجة الحرارة (°C/°F) | تصنيف المقاومة | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| الكوريدات | 3-5 | 25°C/77°F | متوسطة | خطر تآكل النقر |
| حمض الكبريتيك | 10 | 25°C/77°F | رديئة | لا يُوصى به |
| هيدروكسيد الصوديوم | 5-10 | 25°C/77°F | جيدة | مقاومة متوسطة |
يظهر الفولاذ 1215 مقاومة متوسطة للتآكل، خاصة في البيئات التي تحتوي على الكوريدات، حيث قد يكون عرضة للتآكل النقر. أداؤه في الظروف الحمضية والقلوية محدود، مما يجعله أقل ملاءمة للتطبيقات المعرضة للمواد الكيميائية القاسية. مقارنة بالفولاذات غير القابلة للصدأ، مثل 304 أو 316، فإن مقاومة الفولاذ 1215 للتآكل منخفضة بشكل ملحوظ، وهو اعتبار مهم عند اختيار المواد لبيئات معينة.
مقاومة الحرارة
| الخاصية/الحد | درجة الحرارة (°C) | درجة الحرارة (°F) | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| أقصى درجة حرارة للخدمة المستمرة | 300°C | 572°F | مناسب لدرجات الحرارة المتوسطة |
| أقصى درجة حرارة للخدمة المتقطعة | 400°C | 752°F | تعرض قصير الأجل فقط |
| درجة حرارة التقشر | 600°C | 1112°F | خطر الأكسدة عند درجات حرارة أعلى |
عند درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ الفولاذ 1215 بخصائصه الميكانيكية حتى حد معين ولكن قد يتعرض للأكسدة والتقشر بعد 600°C. يحد هذا من استخدامه في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، حيث ستكون المواد مثل الفولاذات الآلية أو السبائك ذات درجات الحرارة العالية أكثر ملاءمة.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
| عملية اللحام | المعدن الملء الموصى به (تصنيف AWS) | غاز/فلكس الحماية الشائعة | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | خليط الأرجون/ثاني أكسيد الكربون | قد تكون هناك حاجة للتسخين المسبق |
| TIG | ER70S-2 | الأرجون | جيد للأجزاء الرقيقة |
| Stick | E7018 | غير متاح | يتطلب التعامل بعناية |
عادة ما يكون الفولاذ 1215 قابلًا للحام، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب التشقق بسبب محتواه من الكبريت. يمكن أن يساعد التسخين المسبق قبل اللحام في تقليل هذا الخطر. تعتبر اختيار المعدن الملء أمرًا حيويًا لضمان التوافق والحفاظ على الخصائص الميكانيكية في منطقة اللحام.
قابلية التشغيل
| معامل التشغيل | [الفولاذ 1215] | AISI 1212 | ملاحظات/نصائح |
|---|---|---|---|
| مؤشر قابلية التشغيل النسبي | 100 | 90 | 1215 أسهل في التشغيل |
| سرعة القطع النموذجية | 30 م/دقيقة | 25 م/دقيقة | سرعات أعلى تقلل من تآكل الأدوات |
مؤشر قابلية التشغيل للفولاذ 1215 أعلى من ذلك الخاص بـ AISI 1212، مما يجعله خيارًا مفضلًا للمعالجة الدقيقة. يمكن أن تعزز سرعات القطع المثلى والأدوات من الإنتاجية وتقلل من التكاليف.
قابلية التشكيل
يوضح الفولاذ 1215 قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح لعمليات التشكيل البارد والساخن. تساهم نسبة الكربون المنخفضة في قدرته على التشكيل دون كسر. ومع ذلك، يجب توخي الحذر بشأن نصف قطر الانحناء لتجنب زيادة صعوبة العمل، مما قد يؤدي إلى العيوب.
معالجة الحرارة
| عملية المعالجة | نطاق درجة الحرارة (°C/°F) | زمن النقع النموذجي | طريقة التبريد | الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة |
|---|---|---|---|---|
| التخمير | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 ساعة | هواء | تحسين المرونة وتقليل الصلابة |
| التطبيع | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 - 2 ساعة | هواء | تنقيح هيكل الحبوب |
| التبريد | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30 دقيقة | زيت أو ماء | زيادة الصلابة |
يمكن أن تغير عمليات معالجة الحرارة مثل التخمر والتطبيع بشكل كبير الميكروهيكل للفولاذ 1215، مما يعزز من مرونته وصلابته. يمكن أن يؤدي التبريد إلى زيادة الصلابة ولكن قد يؤدي إلى الهشاشة إذا لم يتم تحسينه بشكل مناسب.
التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية
| الصناعة/القطاع | مثال على تطبيق محدد | الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق | سبب الاختيار |
|---|---|---|---|
| السيارات | التروس الدقيقة | قابلية تشغيل ممتازة، قوة جيدة | تشغيل عالي السرعة |
| الآلات | الأعمدة والمحاور | مرونة جيدة، تشطيب السطح | قياسات دقيقة |
| المثبتات | المسامير والبراغي | فعالة من حيث التكلفة، خصائص ميكانيكية جيدة | الإنتاج الضخم |
يستخدم الفولاذ 1215 بشكل شائع في قطاعات السيارات والآلات، خاصةً للمكونات التي تتطلب دقة عالية وقابلية تشغيل ممتازة. تجعل فعاليته من حيث التكلفة خيارًا شائعًا لتطبيقات الإنتاج الضخم.
اعتبارات هامة، معايير الاختيار، ورؤى إضافية
| الميزة/الخاصية | الفولاذ 1215 | AISI 4140 | AISI 1018 | ملاحظة قصيرة حول المزايا/العيوب أو التوازن |
|---|---|---|---|---|
| الخاصية الميكانيكية الرئيسية | متوسطة | عالية | منخفضة | يوفر الفولاذ 1215 توازنًا بين الخصائص |
| الجانب الرئيسي للمقاومة للتآكل | متوسطة | جيدة | رديئة | الفولاذ 1215 أقل مقاومة من 4140 |
| قابلية اللحام | جيدة | متوسطة | ممتازة | يتطلب الفولاذ 1215 الحذر في اللحام |
| قابلية التشغيل | ممتازة | جيدة | متوسطة | الفولاذ 1215 أسهل في التشغيل |
| قابلية التشكيل | جيدة | متوسطة | جيدة | يمكن تشكيل الفولاذ 1215 بسهولة |
| التكلفة النسبيةApprox. | منخفضة | متوسطة | منخفضة | فعالة من حيث التكلفة بالنسبة للأجزاء الدقيقة |
| التوافر النموذجي | عالية | متوسطة | عالية | متاحة على نطاق واسع بأشكال متنوعة |
عند اختيار الفولاذ 1215، تشمل الاعتبارات قابلية التشغيل، الفعالية من حيث التكلفة، وملاءمته للتطبيقات المحددة. بينما يتفوق في التشغيل والتشكيل، يجب تقييم قيوده في مقاومة التآكل وقابلية التصلب بعناية مقابل متطلبات المشروع. بالإضافة إلى ذلك، فإن توفره بأشكال متنوعة يجعله خيارًا عمليًا للعديد من التطبيقات الهندسية.
باختصار، يظل الفولاذ 1215 مادة قيمة في مشهد الهندسة، خاصةً للتطبيقات حيث تكون الدقة وقابلية التشغيل أمرين حاسمين. تجعل خصائصه الفريدة ومميزاته من حيث التكلفة اختيارًا مفضلًا للمصنعين في مختلف الصناعات.