الفولاذ Q235: لمحة عامة عن الخصائص والتطبيقات الرئيسية
شارك
Table Of Content
Table Of Content
يعتبر فولاذ Q235 من الدرجات الهيكلية المستخدمة على نطاق واسع في الصين، ويصنف كفولاذ طري منخفض الكربون. يتكون بشكل أساسي من الحديد مع نسبة صغيرة من الكربون، والتي عادة ما تكون حوالي 0.12% إلى 0.20%، إلى جانب عناصر سبيكة أخرى مثل المنغنيز والسيليكون والفوسفور. تعطي هذه التركيبة خصائص Q235 المميزة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهندسية.
نظرة شاملة
يُعرف فولاذ Q235 بقدرته الممتازة على اللحام والآلات والسهولة في التشكيل، مما يجعله خيارًا شائعًا في صناعات البناء والتصنيع. تساهم محتوياته المنخفضة من الكربون في مرونته الجيدة ومتانته، مما يسمح له بتحمل تشوه كبير دون انكسار. يظهر الفولاذ قوة عائد تبلغ حوالي 235 ميجا باسكال، وهذا هو مصدر اسمه.
مزايا فولاذ Q235:
- فاعلية التكلفة: يُعتبر Q235 رخيصًا نسبيًا مقارنة بالفولاذات ذات الدرجات الأعلى، مما يجعله خيارًا اقتصاديًا للمشاريع الكبيرة.
- تعدد الاستخدامات: تسمح خصائصه باستخدامه في تطبيقات متنوعة، من المكونات الهيكلية إلى أجزاء الآلات.
- سهولة التصنيع: يمكن لحام الفولاذ وقصه وتشكيله بسهولة، مما يبسط عمليات التصنيع.
قيود فولاذ Q235:
- مقاومة للتآكل: يتمتع Q235 بمقاومة محدودة للتآكل، مما يمكن أن يكون عيبًا في بيئات قاسية.
- قيود القوة: بينما يعد كافيًا للعديد من التطبيقات، إلا أن قوته أقل من تلك الخاصة بالفولاذات العالية الجودة، مما قد يحد من استخدامه في التطبيقات الهيكلية المت demanding.
تاريخياً، لعب Q235 دورًا مهمًا في التنمية الصناعية في الصين، حيث كان بمثابة مادة أساسية في مشاريع البنية التحتية، بما في ذلك الجسور والمباني والآلات.
الأسماء البديلة والمعايير والمعادلات
| المنظمة القياسية | التسمية/الدرجة | البلد/المنطقة الأصلية | ملاحظات/تعليقات |
|---|---|---|---|
| UNS | G3101 Q235 | الصين | أقرب مكافئ لـ ASTM A36 |
| ASTM | A36 | الولايات المتحدة الأمريكية | اختلافات صغيرة في التركيب |
| EN | S235JR | أوروبا | خصائص ميكانيكية مماثلة |
| JIS | SS400 | اليابان | قابلة للمقارنة لكن مع قوة عائد مختلفة |
| GB | Q235 | الصين | معيار وطني للفولاذ الهيكلي |
بينما غالبًا ما يتم مقارنة Q235 بدرجات مثل ASTM A36 وS235JR، من المهم ملاحظة أن هذه المعادلات قد تحتوي على اختلافات طفيفة في التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية، مما يمكن أن يؤثر على الأداء في التطبيقات المحددة.
الخصائص الرئيسية
التكوين الكيميائي
| العنصر (الرمز والاسم) | نطاق النسبة (%) |
|---|---|
| C (الكربون) | 0.12 - 0.20 |
| Mn (المنغنيز) | 0.30 - 0.70 |
| Si (السيليكون) | 0.10 - 0.40 |
| P (الفوسفور) | ≤ 0.045 |
| S (الكبريت) | ≤ 0.045 |
تشمل العناصر الأساسية في سبائك فولاذ Q235 الكربون والمانغنيز والسيليكون. يعزز الكربون القوة والصلابة، بينما يحسن المنغنيز المتانة والقدرة على الصلابة. يعمل السيليكون كمزيل للأكسدة ويساهم في القوة العامة للفولاذ.
الخصائص الميكانيكية
| الخاصية | الحالة/الحرارة | درجة الحرارة للاختبار | القيمة/النطاق النموذجي (مترية) | القيمة/النطاق النموذجي (إمبراطوري) | المعيار المرجعي لأسلوب الاختبار |
|---|---|---|---|---|---|
| قوة الشد | مدلفن على الساخن | درجة حرارة الغرفة | 370 - 500 ميجا باسكال | 54 - 73 كيس | ASTM E8 |
| قوة العائد (0.2% انحراف) | مدلفن على الساخن | درجة حرارة الغرفة | ≥ 235 ميجا باسكال | ≥ 34 كيس | ASTM E8 |
| التمدد | مدلفن على الساخن | درجة حرارة الغرفة | ≥ 20% | ≥ 20% | ASTM E8 |
| الصلابة (برينيل) | مدلفن على الساخن | درجة حرارة الغرفة | ≤ 160 HB | ≤ 160 HB | ASTM E10 |
| قوة التأثير | مدلفن على الساخن | -20°C (-4°F) | ≥ 27 J | ≥ 20 قدم-رطل | ASTM E23 |
تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ Q235 مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الهيكلية. يسمح قوة العائد له بدعم أحمال كبيرة، في حين يشير مدى التمدد إلى مرونة جيدة، وهو أمر أساسي لتطبيقات تتطلب التشوه دون فشل.
الخصائص الفيزيائية
| الخاصية | الحالة/الحرارة | القيمة (مترية) | القيمة (إمبراطوري) |
|---|---|---|---|
| الكثافة | درجة حرارة الغرفة | 7.85 جرام/سم³ | 0.284 رطل/بوصة³ |
| نقطة الانصهار | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| التوصيل الحراري | درجة حرارة الغرفة | 50 واط/م·ك | 29 وحدات حرارية بريطانية·بوصة/(ساعة·قدم²·°F) |
| السعة الحرارية النوعية | درجة حرارة الغرفة | 0.49 كيلوجول/كغ·ك | 0.12 وحدات حرارية بريطانية/رطل·°F |
| المقاومة الكهربائية | درجة حرارة الغرفة | 1.7 x 10^-7 Ω·م | 1.7 x 10^-7 Ω·قدم |
تشير كثافة فولاذ Q235 إلى كتلته لكل وحدة حجم، وهو أمر حاسم لحسابات الوزن في التطبيقات الهيكلية. تعتبر نقطة الانصهار مهمة للعمليات التي تشمل درجات حرارة عالية، بينما يؤثر التوصيل الحراري على توزيع الحرارة في تطبيقات مثل الآلات.
مقاومة التآكل
| العامل المسبب للتآكل | التركيز (%) | درجة الحرارة (°C/°F) | تقييم المقاومة | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| جوي | - | - | جيد | عرضة للصدأ |
| كلوريدات | منخفض | البيئة | ضعيف | خطر التآكل |
| أحماض | منخفض | البيئة | ضعيف | غير موصى به |
| قلوي | منخفض | البيئة | جيد | مقاومة متوسطة |
يظهر فولاذ Q235 مقاومة متوسطة للتآكل، خاصة في الظروف الجوية. ومع ذلك، فهو عرضة للصدأ والتآكل في بيئات الكلور، مما يجعله أقل ملاءمة للتطبيقات البحرية. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 أو 316، فإن مقاومة Q235 للتآكل أقل بشكل ملحوظ، مما يتطلب طلاءات أو معالجة وقائية في البيئات المسببة للتآكل.
مقاومة الحرارة
| الخاصية/الحد | درجة الحرارة (°C) | درجة الحرارة (°F) | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| أقصى درجة حرارة خدمة مستمرة | 400 °C | 752 °F | مناسب للاستخدام الهيكلي |
| أقصى درجة حرارة خدمة متقطعة | 500 °C | 932 °F | تعرض لفترات قصيرة فقط |
| درجة حرارة التقشير | 600 °C | 1112 °F | خطر الأكسدة بعد هذه الدرجة |
عند درجات الحرارة المرتفعة، يحافظ فولاذ Q235 على سلامته الهيكلية حتى حوالي 400 °C. بعد هذه النقطة، قد يتعرض للأكسدة وفقدان الخصائص الميكانيكية، مما يمكن أن يؤثر على أدائه في التطبيقات ذات الحرارة العالية.
خصائص التصنيع
قابلية اللحام
| عملية اللحام | المعدن الملحق الموصى به (تصنيف AWS) | الغاز/الفلور المستخدم عادة | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | أرجون + CO2 | جيد للأجزاء الرقيقة |
| TIG | ER70S-2 | أرجون | مناسب لأعمال الدقة |
| SMAW | E7018 | - | يتطلب تسخين مسبق للأجزاء السميكة |
يعتبر فولاذ Q235 قابلًا للحام بشكل كبير، مما يجعله مناسبًا لمختلف عمليات اللحام، بما في ذلك MIG وTIG وSMAW. قد يكون من الضروري تسخين الأجزاء السميكة مسبقًا لتجنب التشقق. يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية بعد اللحام الخصائص الميكانيكية للوصلة.
قابلية التشغيل
| معلمة التشغيل | فولاذ Q235 | AISI 1212 | ملاحظات/نصائح |
|---|---|---|---|
| مؤشر قابلية التشغيل النسبي | 70 | 100 | قابلية تشغيل متوسطة |
| سرعة القطع النموذجية (التدوير) | 30 م/دقيقة | 50 م/دقيقة | يجب تعديلها بناءً على الأدوات |
يظهر Q235 قابلية تشغيل متوسطة، مما يجعله مناسبًا لعمليات التشغيل مثل التدوير والطحن. يجب اختيار سرعات القطع والأدوات المثلى لتحقيق أفضل النتائج.
قابلية التشكيل
يظهر فولاذ Q235 قابليته الممتازة للتشكيل، مما يسمح بعمليات التشكيل البارد والساخن. يمكن ثنيه وتشكيله بسهولة إلى تكوينات متنوعة، مما يجعله مثاليًا للمكونات الهيكلية. يجب مراعاة تأثير العمل المتصلب خلال عمليات التشكيل لتفادي التشقق.
المعالجة الحرارية
| عملية المعالجة | نطاق درجة الحرارة (°C/°F) | الوقت النموذجي للنقع | طريقة التبريد | الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة |
|---|---|---|---|---|
| تطرية | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 ساعات | هواء | تحسين الليونة وتقليل الصلابة |
| تقنين | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 - 2 ساعات | هواء | تنقيح بنية الحبوب |
| تجمد وتطرية | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 ساعة | ماء/زيت | زيادة الصلابة والقوة |
يمكن أن تغير عمليات المعالجة الحرارية مثل التطرية والتقنين بنية فولاذ Q235 الدقيقة بشكل كبير، مما يعزز خصائصه الميكانيكية. يمكن أن تحسن هذه المعالجات الليونة والقوة، مما يجعل الفولاذ أكثر ملاءمة للتطبيقات الضاغطة.
التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية
| الصناعة/القطاع | مثال على التطبيق المحدد | الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق | سبب الاختيار (باختصار) |
|---|---|---|---|
| البناء | إطارات المباني | قوة عالية، قابلية لحام جيدة | مادة هيكلية فعالة من حيث التكلفة |
| التصنيع | أجزاء الآلات | مرونة، قابلة للتشغيل | سهل التصنيع والتشغيل |
| السيارات | مكونات الشاسيه | قوة، قابلية للتشكيل | مادة خفيفة لكنها قوية |
| بناء السفن | هياكل البدن | مقاومة للتآكل، قابلية للحام | اقتصادية للهياكل الكبيرة |
يستخدم فولاذ Q235 بشكل شائع في صناعات البناء والتصنيع والسيارات وبناء السفن نظرًا لخصائصه الميكانيكية المواتية وفاعليته من حيث التكلفة. تسمح تعدديته باستخدامه في تطبيقات متنوعة، من المكونات الهيكلية إلى أجزاء الآلات.
اعتبارات هامة، معايير الاختيار، وأفكار إضافية
| الميزة/الخاصية | فولاذ Q235 | ASTM A36 | S235JR | ملاحظة موجزة عن المزايا/العيوب أو التوازن |
|---|---|---|---|---|
| الخاصية الميكانيكية الرئيسية | متوسطة | متوسطة | متوسطة | ملفات قوة مماثلة |
| المعاملة للتآكل الرئيسية | جيدة | جيدة | جيدة | S235JR توفر مقاومة أفضل للتآكل |
| قابلية اللحام | ممتازة | ممتازة | جيدة | جميعها قابلة للحام، لكن Q235 مفضل لسهولة اللحام |
| قابلية التشغيل | متوسطة | جيدة | جيدة | Q235 أقل قليلاً في قابلية التشغيل |
| قابلية التشكيل | ممتازة | جيدة | جيدة | Q235 تتفوق في عمليات التشكيل |
| التكلفة النسبية التقريبية | منخفضة | متوسطة | متوسطة | Q235 أكثر فعالية من حيث التكلفة |
| التوفر النموذجي | مرتفع | مرتفع | مرتفع | متوفرة على نطاق واسع في الأسواق |
عند اختيار فولاذ Q235 لمشروع، تعد اعتبارات مثل التكلفة والتوفر والخصائص الميكانيكية المحددة أمرًا حاسمًا. إن فعاليته من حيث التكلفة وسهولة التصنيع تجعله خيارًا شائعًا، لكن قيود مقاومته للتآكل يجب تقييمها بناءً على بيئة التطبيق. علاوة على ذلك، يمكن أن تساعد مقارنة Q235 مع الدرجات البديلة مثل ASTM A36 أو S235JR في اتخاذ قرارات مستنيرة بناءً على متطلبات المشروع.
في الملخص، فولاذ Q235 هو خيار متنوع واقتصادي لمجموعة واسعة من التطبيقات، ولكن مراعاة خصائصه وقيوده أمر ضروري لتحقيق أداء مثالي في المشاريع الهندسية.