GR350 الفولاذ: لمحة عن الخصائص والتطبيقات الرئيسية

فولاذ GR350 هو درجة فولاذ هيكلي يُستخدم عادةً في أستراليا، ويصنف كفولاذ كربوني متوسط القوة. يتميز بشكل أساسي بقدرته الجيدة على اللحام، وقابلية تكوينه، وخصائصه الميكانيكية، مما يجعله مناسبًا لمختلف التطبيقات الهندسية. تشمل العناصر المضافة الرئيسية في فولاذ GR350 الكربون والمنغنيز والسيليكون، والتي تؤثر بشكل كبير على قوته، ومرونته، وصدمة.

نظرة شاملة

يتم تصنيف فولاذ GR350 كفولاذ هيكلي متوسط الكربون، يحتوي عادةً على نحو 0.20% إلى 0.25% كربون، بالإضافة إلى عناصر أخرى مثل المنغنيز (حتى 1.5%) والسيليكون (حتى 0.5%). توفر نسبة الكربون قوة وصلابة، بينما يعزز المنغنيز القابلية للتصلب والصلابة. يساهم السيليكون في إزالة الأكسدة أثناء صناعة الفولاذ ويحسن من القوة.

تشمل الخصائص الأكثر أهمية لفولاذ GR350 قوته العالية في حد العائد (حوالي 350 ميجا باسكال)، ومرونته الجيدة، وقدرته الممتازة على اللحام. تجعل هذه الخصائص منه اختيارًا مثاليًا للتطبيقات الهيكلية، بما في ذلك العوارض، والأعمدة، والهياكل في المباني والجسور.

المزايا والقيود

المزايا	القيود
نسبة القوة إلى الوزن عالية	عرضة للتآكل بدون معالجة مناسبة
قابلية لحام ممتازة	أداء محدود في درجات الحرارة العالية
مرونة وصلابة جيدة	قد تتطلب تسخينًا مسبقًا للأقسام السميكة
هامش تكلفة منخفض للتطبيقات الهيكلية	غير مناسب للبيئات شديدة التآكل

فولاذ GR350 يحتل مكانة بارزة في السوق الأسترالية، حيث يُستخدم بشكل واسع في البناء والتصنيع. تكمن أهميته التاريخية في دوره في تطوير بنى تحتية قوية في أستراليا.

أسماء بديلة ومعايير وما يعادلها

المنظمة المعيارية	التسمية / الدرجة	الدولة / المنطقة الأصلية	ملاحظات
UNS	G350	أستراليا	أقرب ما يعادل S235 في أوروبا
AS/NZS	3678-250	أستراليا	يستخدم عادةً للتطبيقات الهيكلية
ASTM	A36	الولايات المتحدة الأمريكية	خصائص ميكانيكية مشابهة ولكن تركيب كيميائي مختلف
EN	S235JR	أوروبا	قابل للمقارنة ولكن بمتطلبات مختلفة لحد العائد

على الرغم من أن GR350 غالبًا ما يُقارن بدرجات مثل S235 و A36، فإنه من المهم ملاحظة أن GR350 عادةً ما يكون له حد عائد أعلى وصلابة أفضل، مما يجعله أكثر ملاءمة للتطبيقات الهيكلية التي تتطلب متطلبات صارمة.

الخصائص الأساسية

التركيب الكيميائي

العنصر (الرمز والاسم)	نسبة المئوية (%)
C (كربون)	0.20 - 0.25
Mn (منغنيز)	1.0 - 1.5
Si (سيليكون)	0.1 - 0.5
P (فوسفور)	≤ 0.04
S (كبريت)	≤ 0.04

تلعب العناصر المضافة الأساسية في فولاذ GR350 أدوارًا حيوية:
- الكربون: يزيد القوة والصلابة.
- المنغنيز: يعزز الصلابة والقابلية للتصلب.
- السيليكون: يحسن القوة ويعمل كعامل إزالة الأكسدة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة / النوع	درجة حرارة الاختبار	القيمة / النطاق النموذجي (مترية)	القيمة / النطاق النموذجي (إمبراطوري)	القياسية المرجعية لطريقة الاختبار
قوة العائد (0.2% انزلاق)	مخمّل	درجة حرارة الغرفة	350 ميجا باسكال	50.8 كيلوجرام/بوصة مربعة	ASTM E8
قوة الشد	مخمّل	درجة حرارة الغرفة	450 - 550 ميجا باسكال	65.3 - 79.8 كيلوجرام/بوصة مربعة	ASTM E8
التمدد	مخمّل	درجة حرارة الغرفة	20%	20%	ASTM E8
الصلابة (برينيل)	مخمّل	درجة حرارة الغرفة	130 - 160 HB	130 - 160 HB	ASTM E10
قوة الصدمة	شهادة ريشة شاربى	-20°C	27 J	20 قدم-رطل	ASTM E23

يؤدي الجمع بين هذه الخصائص الميكانيكية إلى جعل فولاذ GR350 مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومرونة جيدة، مثل المكونات الهيكلية الخاضعة للأحمال الديناميكية.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة / درجة الحرارة	القيمة (مترية)	القيمة (إمبراطورية)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7850 كجم/م³	490 رطل/قدم³
نقطة الانصهار	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
الموصلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	50 W/m·K	34.5 BTU·in/h·ft²·°F
السعة الحرارية النوعية	درجة حرارة الغرفة	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F

تعتبر الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل الكثافة والموصلية الحرارية مهمة للتطبيقات التي تكون فيها الوزن وتبديد الحرارة عوامل حاسمة، مثل المكونات الهيكلية المعرضة لدرجات حرارة متغيرة.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C/°F)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
كلوريدات	يختلف	محلي	مقبول	خطر تآكل النقاط
أحماض	يختلف	محلي	ضعيف	غير موصى به
محاليل قلوية	يختلف	محلي	جيدة	مقاومة معتدلة

يعرض فولاذ GR350 مقاومة تآكل متوسطة، خاصة في الظروف الجوية. ومع ذلك، فإنه عرضة للتآكل النقطي في بيئات الكلور ويجب حمايته بطلاءات أو معالجة بالزنك في التطبيقات التآكلية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 أو 316، فإن مقاومة الصدأ لفولاذ GR350 أقل بكثير، مما يجعله أقل ملاءمة للبيئات البحرية أو شديدة التآكل.

مقاومة الحرارة

الخاصية / الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة	400 °C	752 °F	مناسب للتطبيقات الهيكلية
أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة	500 °C	932 °F	تعرض قصير الأمد فقط
درجة حرارة التآكل	600 °C	1112 °F	خطر الأكسدة بعد هذه الحرارة

عند درجات الحرارة المرتفعة، يحافظ فولاذ GR350 على قوته ولكنه قد يتعرض للأكسدة. لا يُوصى به للتطبيقات التي تتطلب تعرضًا لفترات طويلة لدرجات الحرارة العالية، حيث يمكن أن تتدهور خصائصه الميكانيكية.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن المملوء الموصى به (تصنيف AWS)	غاز/فلور الشيلد النموذجي	ملاحظات
MIG	ER70S-6	أرغون + CO2	نتائج جيدة مع التقنية المناسبة
TIG	ER70S-2	أرغون	ممتاز للأقسام الرفيعة
SMAW	E7018	-	يُوصى بالتسخين المسبق للأقسام السميكة

فولاذ GR350 لديه قابلية لحام عالية، مما يجعله مناسبًا لمختلف عمليات اللحام. قد يكون من الضروري تسخين الأقسام السميكة مسبقًا لتجنب التشقق. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد اللحام من صلابة اللحامات.

قابلية التشغيل

بارامتر التشغيل	فولاذ GR350	AISI 1212	ملاحظات / نصائح
مؤشر القابلية النسبي للتشغيل	70	100	قابلية تشغيل متوسطة
سرعة القطع النموذجية	30 م/دقيقة	50 م/دقيقة	تعديل حسب الأدوات المستخدمة

فولاذ GR350 له قابلية تشغيل متوسطة، تتطلب سرعات قطع وأدوات مناسبة لتحقيق النتائج المثلى. يمكن أن يكون تآكل الأدوات مصدر قلق، لذا يُوصى باستخدام أدوات فولاذية عالية السرعة أو أدوات من كربيد.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ GR350 قابلية جيدة للتشكيل، مما يسمح بعمليات التشكيل على البارد والساخن. يمكن ثنيه وتشكيله دون خطر كبير من التشقق، مما يجعله مناسبًا لمختلف التطبيقات الهيكلية. ومع ذلك، يجب توخي الحذر فيما يتعلق بنصف القطر عند الانحناء لتجنب تصلب العمل.

معالجة الحرارة

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°C/°F)	الوقت النموذجي للنقع	طريقة التبريد	الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
التخميل	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 ساعات	تبريد في الهواء	تحسين المرونة وتقليل الصلابة
التبريد	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 دقيقة	ماء / زيت	زيادة الصلابة والقوة
التخميد	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	ساعتان	تبريد في الهواء	تقليل الهشاشة وتحسين الصلابة

يمكن أن تؤثر عمليات المعالجة الحرارية مثل التخميل والتخميد بشكل كبير على التركيب المجهري لفولاذ GR350، مما يعزز خصائصه الميكانيكية. يُحسن التخميل من المرونة، بينما يقلل التخميد من الهشاشة بعد التبريد.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة / القطاع	مثال على التطبيق المحدد	خصائص الفولاذ الرئيسية المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار (باختصار)
البناء	عوارض هيكلية	قوة عائد عالية، قابلية لحام جيدة	أساسي للهياكل الحاملة للأحمال
التصنيع	إطارات الآلات	الصلابة، مرونة	التحمل تحت الأحمال الديناميكية
السيارات	مكونات الهيكل	نسبة قوة إلى وزن عالية	تصميم خفيف لكن قوي

تتضمن التطبيقات الأخرى:
* الجسور والطرق العلوية
* المعدات الصناعية
* خزانات التخزين

يتم اختيار فولاذ GR350 لهذه التطبيقات بسبب توازنه بين القوة والمرونة والفعالية من حيث التكلفة، مما يجعله مثاليًا لسلامة الهيكل والمتانة.

اعتبارات مهمة ومعايير الاختيار وأفكار إضافية

الخاصية / الميزة	فولاذ GR350	فولاذ S235	فولاذ A36	ملاحظة موجزة حول المزايا / العيوب أو المقايضة
قوة العائد	350 ميجا باسكال	235 ميجا باسكال	250 ميجا باسكال	قوة أعلى في GR350
مقاومة التآكل	مقبول	جيدة	ضعيف	يتطلب GR350 طلاءات حماية
قابلية اللحام	ممتازة	جيدة	مقبول	من الأسهل اللحام مع GR350
قابلية التشغيل	متوسطة	جيدة	ممتازة	GR350 أقل قابلية للتشغيل
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	مقبول	لدى GR350 قابلية تشكيل أفضل
تقدير التكلفة النسبية	متوسطة	منخفضة	منخفضة	GR350 موفر في التكلفة من أجل القوة
التوفر النموذجي	مرتفع	مرتفع	مرتفع	جميع الدرجات متاحة بسهولة

عند اختيار فولاذ GR350، يجب أن تشمل الاعتبارات خصائصه الميكانيكية، وفعاليته من حيث التكلفة، وتوفره. من الضروري تقييم المتطلبات المحددة للتطبيق، بما في ذلك العوامل البيئية وظروف الحمولة. يعتبر GR350 مفيدًا بشكل خاص في التطبيقات التي تكون فيها القوة وقابلية اللحام حرجة، في حين يجب معالجة قيوده في مقاومة التآكل من خلال تدابير الحماية.