الجودة، والموثوقية، والأداء - تم التسليم
[email protected]
أرتيزونو

دليل المهندس للمعادن: الاختيار والتطبيق

آخر تحديث
يونيو 9، 2024
شاركنا إعجابك:

جدول المحتويات

الصلب الكربوني وسبائك الصلب

الفولاذ الكربوني

(1) تصنيف الفولاذ الكربوني

1) يمكن تصنيف الفولاذ الكربوني إلى نوعين رئيسيين بناءً على استخداماته: الفولاذ الهيكلي الكربوني والفولاذ الكربوني للأدوات.

يُستخدم الفولاذ الهيكلي الكربوني لتصنيع مختلف الهياكل الهندسية وأجزاء الماكينات. وعادةً ما يكون الفولاذ الكربوني المستخدم في الهياكل الهندسية من الفولاذ منخفض الكربون، والذي يتميز بقابلية لحام ممتازة ولا تتم معالجته بالحرارة بشكل عام، حيث يتم استخدامه في حالته المدرفلة على الساخن.

عادةً ما يحتوي الفولاذ الكربوني لأجزاء الماكينات على أقل من 0.61 تيرابايت 3 تيرابايت كربون بالوزن وله خواص ميكانيكية جيدة، ويتطلب معالجة حرارية قبل الاستخدام.

يستخدم فولاذ الأدوات الكربوني لصنع أدوات القطع وأدوات القياس والقوالب المختلفة. ويحتوي على نسبة عالية من الكربون، وبعد المعالجة الحرارية المناسبة، يُظهر قوة وصلابة ومقاومة عالية للتآكل.

2) بناءً على محتوى الكربون، يمكن تقسيم الصلب الكربوني إلى ثلاث فئات:

  • فولاذ منخفض الكربون: C <0.25%;
  • فولاذ متوسط الكربون: C= 0.25% إلى 0.60%;
  • فولاذ عالي الكربون: C> 0.60%.

3) وفقًا للنسب المئوية المختلفة لجودة الكبريت (S) والفوسفور (P)، يمكن تصنيف الفولاذ الكربوني إلى أربع درجات:

  • فولاذ عادي s≤0.0.050%، p≤0.045%;
  • فولاذ عالي الجودة s≤0.035%، p≤0.035%;
  • فولاذ عالي الجودة: s≤0.0.020%، p≤0.030%;
  • فولاذ عالي الجودة: s≤0.015%، p≤0.025%.

4) التصنيف حسب طريقة الصهر.

وفقًا لنوع الفرن المستخدم في الصهر، يمكن تقسيم الفولاذ الكربوني إلى فولاذ الموقد المفتوح، والفولاذ المحول، وفولاذ الفرن الكهربائي. واستنادًا إلى عملية إزالة الأكسدة أثناء الصهر، يمكن أيضًا تصنيف الفولاذ الكربوني إلى فولاذ مقتول، وفولاذ شبه مقتول، وفولاذ مطوق، وفولاذ مقتول خاص.

درجات الصلب الكربوني وخصائصه وتطبيقاته

1) الفولاذ الإنشائي الكربوني العام. يعرف أيضاً باسم الفولاذ الإنشائي الكربوني، وتتكون رتبته من الحرف الذي يمثل قوة الخضوع (Q)، والقيمة العددية لقوة الخضوع، ورموز درجة الجودة، ورموز طريقة إزالة الأكسدة، بهذا الترتيب، مثل Q235AF. يمكن الاطلاع على أمثلة للدرجات والتركيبات الكيميائية والخصائص الميكانيكية وتطبيقات الفولاذ الهيكلي الكربوني العام في الجدول 1-5.

2) الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة. يُشار إلى درجة جودة الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة برقمين يمثلان متوسط محتوى الكربون في الفولاذ كنسبة مئوية من عشرة آلاف.

على سبيل المثال، يشير الفولاذ 45 إلى فولاذ إنشائي كربوني عالي الجودة بمتوسط محتوى كربوني 0.45%. يمكن الاطلاع على أمثلة للدرجات والتركيبات الكيميائية والخصائص الميكانيكية وتطبيقات الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة في الجدول 1-6.

الجدول 1-5: الدرجات والتركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية وأمثلة على تطبيقات الصلب الإنشائي الكربوني العام

الصف المستوىتركيبة كيميائية (%) لا تزيد عنإزالة الأكسدة

الطريقة
الخواص الميكانيكيةمثال على الاستخدام
WcWMnWsiثدبليو بيσs/MPaσb/MPaδ5
(%)
Q195--0.120.50.30.0400.035واو، زاي195315~43033المكونات الإنشائية التي تتحمل أحمالاً صغيرة (مثل المسامير والحلقات ومسامير التثبيت ودبابيس التثبيت ودبابيس التثبيت وقضبان الربط وقضبان الربط وقضبان حديد التسليح الملولبة وغيرها) والختمات والأجزاء الملحومة
Q215A0.151.20.350.0500.045واو، زاي215335~45031
B0.045
Q235A0.221.40.350.0500.045واو، زاي235370~50026يمكن استخدام الألواح الرقيقة والمقاطع الجانبية والمسامير والصواميل والصواميل والمسامير وقضبان الربط والتروس والأعمدة وقضبان التوصيل وما إلى ذلك، Q235C، Q235D كمكونات هيكلية ملحومة مهمة
B0.200.045
C0.170.0400.040Z
D0.0350.035تي زد
Q275A0.241.50.350.0500.045واو، زاي275410~54022الأجزاء التي تحمل أحمالاً متوسطة، مثل المفاتيح والسلاسل وقضبان الربط والأعمدة الدوارة, أسنان مسننةومسامير وقضبان حديد التسليح الملولبة، إلخ.
B0.210.045Z
C0.20.0400.040Z
D0.0350.035تي زد

ملاحظة:

1. الرموز في الجدول: A، B، C، D تمثل درجات الجودة؛ F تمثل الفولاذ المغلي؛ Z تمثل الفولاذ المقتول؛ TZ تمثل الفولاذ المقتول الخاص.

2. يشير δ₅ إلى أن طول مقياس عينة الشد يساوي خمسة أمثال قطرها، أي L0=5d0.

الجدول 1-6: الدرجات والتركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية وأمثلة على استخدامات الصلب الإنشائي الكربوني عالي الجودة

الصف التركيب الكيميائي (%)الخواص الميكانيكية (لا تقل عن)مثال على الاستخدام
WcWسيWمنσb/MPaσs/MPaδ(%)ψ(%)إتش بي دبليو
(مدرفلة على الساخن)
   dK
(جول/م²)
08
10
0.05~0.11
0.07~0.13
0.17~0.37
0.17~0.37
0.35~0.65
0.35~0.65
325
335
195
205
33
31
60
55
131
137
أشكال مختلفة من الأختام، وقضبان الربط، والحشيات، وما إلى ذلك.
200.17~0.230.17~0.370.35~0.654102452555156قضبان الربط وحلقات الرفع والخطافات وغيرها.
350.32~0.390.17~0.370.50~0.805303152045197الأعمدة، والمسامير، والصواميل، وما إلى ذلك.
40
45
0.39~0.44
0.42~0.50
0.17~0.37
0.17~0.37
0.50~0.80
0.50~0.80
570
600
335
355
19
16
45
40
217
229
6×105
5×105
التروس، وأعمدة الكرنك، وقضبان التوصيل، والوصلات، والأعمدة، وما إلى ذلك.
60
65
0.57~0.65
0.62~0.70
0.17~0.37
0.17~0.37
0.50~0.80
0.50~0.80
675
710
400
420
12
10
35
30
255
255
الزنبركات، وفلاشات الزنبرك، إلخ.

3) فولاذ الأدوات الكربوني.

يُشار إلى درجات فولاذ الأدوات الكربوني بالحرف T متبوعًا برقم. يرمز الحرف T إلى فولاذ الأدوات الكربوني، بينما يشير الرقم إلى متوسط محتوى الكربون في الفولاذ، معبراً عنه بجزء من الألف.

على سبيل المثال، يمثل T10 فولاذ الأدوات الكربوني بمتوسط محتوى كربون 1.0%. يُشار إلى فولاذ الأدوات الكربوني عالي الجودة بحرف "A" بعد رقم الرتبة، مثل T10A. للحصول على تفاصيل حول الدرجات والتركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية وتطبيقات فولاذ الأدوات الكربوني، انظر الجدول 1-7.

الجدول 1-7: الرتب والتركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية وتطبيقات فولاذ الأدوات الكربوني

الصفالتركيب الكيميائي (%)درجة حرارة التسخين بالمعالجة الحرارية/درجة مئويةالصلابة

لجنة حقوق الإنسان
أمثلة على الاستخدامات
WcWسيWمنWSWPالتبريدالتقسية
T70.65~0.74≤0.40800~820
(إخماد الماء)
180~20060~62المطارق والمناشير ولقم الثقب والأزاميل وغيرها.
T80.75~0.84≤0.40780~800
(إخماد الماء)
180~20060~62اللكمات، وأدوات النجارة، وما إلى ذلك.
T10
T10A
0.95~1.04≤0.35≤0.40<0.03<0.035760~780
(إخماد الماء)
180~20060~62الصنابير، والقوالب، وشفرات المنشار، وشفرات المسويات، واللكمات الصغيرة، إلخ.
T13
T13A
1.25~1.35≤0.40760~780
(مروي بالماء)
180~20060~62الملفات وأدوات القياس والكاشطات وما إلى ذلك.

سبائك الصلب

يتم تعزيز سبائك الصلب، وهو شكل متقدم من أشكال الصلب الكربوني، بإضافة بعض عناصر السبائك، وبالتالي تحسين فائدته وقابليته للمعالجة.

وتشمل عناصر السبائك المضافة بشكل شائع المنجنيز والسيليكون والكروم والنيكل والموليبدينوم والتنجستن والفاناديوم والتيتانيوم والبورون والعناصر الأرضية النادرة. يمكن لهذه العناصر تحسين الخواص الميكانيكية العامة للفولاذ، والصلابة، والاستقرار الحراري، ومقاومة التآكل.

(1) دور عناصر صناعة السبائك في الصلب

1) تقوية المحلول الصلب: يمكن لمعظم عناصر صناعة السبائك أن تذوب في الفريت بدرجات متفاوتة، مما يزيد من قوة وصلابة الفولاذ مع تقليل مرونته وصلابته.

بعض عناصر صناعة السبائك، مثل المنغنيز والكروم والنيكل، عندما تتناسب بشكل صحيح، لا تقوي الفريت فحسب، بل تعزز أيضًا صلابة الفولاذ، وبالتالي توفر له خواص ميكانيكية ممتازة بشكل عام.

2) تقوية الطور الثانوي: عندما يكون تقارب عنصر السبيكة مع الكربون أكبر من تقارب الحديد مع الكربون، لا يمكن أن يذوب في الفريت فحسب، بل يمكن أن يشكّل أيضًا كربيدات السبائك والكربيدات. تتمتع جميع هذه المكونات بقوة وثبات عاليين، مما يعزز قوة الفولاذ وصلابته ومقاومته للتآكل.

3) تقوية صقل الحبوب: يمكن لعناصر مثل V، وTi، وNb، وZr التي تشكّل الكربيدات القوية والـAl، التي تشكّل النيتريدات القوية، أن تكوّن جسيمات كربيد ونتريد مستقرة. تمنع هذه الجسيمات نمو حبيبات الأوستينيت وتصقل حبيبات الفريت. ويتميز الفولاذ ذو الحبيبات الدقيقة بخصائص ميكانيكية فائقة، خاصةً في تعزيز صلابة الفولاذ بشكل كبير.

4) زيادة صلابة الفولاذ: باستثناء عنصر Co، يمكن لجميع عناصر السبائك التي تذوب في الأوستينيت أن تزيد من ثبات الأوستينيت فائق التبريد، مما يؤدي إلى تحويل منحنى التحول المتساوي الحرارة إلى اليمين وتقليل سرعة التبريد الحرجة للصلب.

ولذلك، يمكن تحقيق عمق أكبر للطبقة المتصلبة عند تبريدها في نفس وسيط التبريد، أو عند الرغبة في نفس عمق الطبقة المتصلبة، يمكن استخدام وسيط تبريد بقدرة تبريد أقل لتقليل إجهاد التبريد في قطعة العمل، مما يقلل من التشوه والتشقق.

5) تحسين مقاومة الفولاذ للتقسية: تؤثر عناصر السبائك بشكل كبير على عملية تقسية الفولاذ.

وبوجه عام، تجعل عناصر السبائك المارتينسيت أقل عرضة للتحلل أثناء التقسية، وتعيق نمو الكربيد، وتزيد من درجة الحرارة التي تحدث فيها هذه التحولات. يؤدي ذلك إلى إبطاء الانخفاض في صلابة الفولاذ كلما زادت درجة حرارة التقسية، مما يعزز من مقاومته للمزاج.

6) إعطاء الفولاذ خصائص خاصة معينة: عند إضافة كمية معينة من عناصر سبائك معينة إلى الفولاذ، يخضع هيكل الفولاذ وخصائصه لتغييرات فريدة من نوعها، مما ينتج عنه فولاذ من السبائك بخصائص خاصة، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المقاوم للحرارة، والفولاذ المقاوم للتآكل.

(2) أنواع سبائك الصلب

يمكن تصنيف سبائك الصلب على النحو التالي: سبائك الصلب الإنشائية، وسبائك الصلب للأدوات، وسبائك الصلب ذات الأداء الخاص، بناءً على استخدامها. اعتمادًا على محتوى عناصر السبائك، يمكن تصنيف سبائك الصلب إلى سبائك الصلب منخفضة السبائك (ثM<5%)، سبائك الصلب المتوسطة (WM= 5%% ~ 10%)، وسبائك الصلب عالية السبائك (wM>10%).

(3) التسميات والخصائص الميكانيكية وتطبيقات سبائك الصلب الإنشائية

تشمل سبائك الصلب الإنشائية الصلب المستخدم في الهياكل الهندسية وتصنيع الآلات. وتتألف تسميات سبائك الصلب الإنشائية بشكل عام من متوسط جزء كتلة الكربون (معبراً عنه بالعشرة آلاف) + رمز عنصر السبيكة + جزء كتلة عنصر السبيكة (معبراً عنه بالنسب المئوية)، على الرغم من وجود استثناءات.

يمكن الاطلاع على أمثلة لتسميات سبائك الفولاذ الإنشائية شائعة الاستخدام وخصائصها الميكانيكية وتطبيقاتها في الجدول 1-8.

الجدول 1-8: أمثلة على التسميات والخصائص الميكانيكية والتطبيقات لسبائك الصلب الإنشائية شائعة الاستخدام

فئة الفولاذالصفدرجة حرارة المعالجة الحرارية/درجة مئويةالخواص الميكانيكيةمثال على الاستخدام
التبريدالتقسيةσb/MPaσs/MPaδ5(%)
سبائك الصلب الإنشائية منخفضة السبائك عالية القوةQ345 Q390--510~660 530~680345 39022
20
الجسور والسفن وأوعية الضغط والسفن، إلخ.
سبائك الصلب المكربن20Cr 20CrMnTi880 (ماء، زيت) 860 (زيت) 880 (ماء، زيت) 880 (زيت)200
200
834
1079
539 83410
10
التروس، ودبابيس المكبس، وتروس ناقل حركة السيارات (الجرار)، إلخ.
سبائك الفولاذ المروي والمُخفَّف من السبائك40Cr 35CrMo850 (نفط) 850 (زيت) 850 (نفط) 850 (نفط)500
550
1000 1000800 8509
12
أعمدة دوران أدوات الماكينات، وأعمدة الكرنك، وقضبان التوصيل، والتروس، إلخ.
سبائك الصلب الزنبركية60Si2Mn 50CrVA850 (نفط) 850 (زيت) 850 (نفط) 850 (نفط)480
500
981
1274
785 11275 (δ10) 10 (δ10)النوابض الورقية والنوابض اللولبية وغيرها في السيارات (الجرارات)

1) فولاذ إنشائي منخفض السبائك عالي القوة. يُشتق هذا النوع من الفولاذ من الفولاذ منخفض الكربون مع إضافة كمية صغيرة من عناصر السبائك (wM <5%). يُستخدم بشكل عام في الهياكل الهندسية، ويحافظ على قوة منخفضة نسبياً، ولكنه يمتلك مرونة وصلابة وقابلية لحام ممتازة. وهو ميسور التكلفة ويستخدم عادةً في حالة المدرفلة على الساخن، ويخضع للمعالجة بالتطبيع عند الضرورة لتعزيز قوته.

يُستخدم الفولاذ الهيكلي منخفض السبائك عالي القوة بشكل أساسي في تصنيع الجسور والسفن والغلايات وأوعية الضغط العالي وخطوط أنابيب النفط والهياكل الفولاذية الكبيرة.

2) سبائك الصلب المكربن. تشير سبائك الفولاذ المكربن إلى سبائك الفولاذ المستخدمة بعد المعالجة بالكربنة. يحتوي هذا النوع من الفولاذ على جزء كتلي أقل من الكربون (0.15% ~ 0.25%) لضمان أن يكون لُب قطعة العمل قوة وصلابة عالية، في حين أن السطح، بعد الكربنة والتلطيف بدرجة حرارة منخفضة، يُظهر صلابة عالية (58 ~ 64HRC) ومقاومة للتآكل.

تُستخدم سبائك الفولاذ المكربن بشكل رئيسي في تصنيع الأجزاء التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل والحمل الديناميكي، مثل التروس في ناقل الحركة في السيارات والجرارات، وأعمدة الكامات في محركات الاحتراق الداخلي، إلخ. تشمل سبائك الفولاذ المكربن الشائعة الاستخدام سبائك الفولاذ المكربن 15Cr، 20Cr، 20CrMnTi، وغيرها.

3) سبائك الصلب المقسى. يحتوي هذا النوع من الفولاذ عموماً على محتوى كربوني يتراوح بين 0.25% و0.45%. بعد التبريد والتلطيف في درجات الحرارة العالية (التقسية)، يطور هذا النوع من الفولاذ هيكل سوربيت مقسّى، مما يوفر للفولاذ مزيجًا جيدًا من القوة والمتانة العالية.

ويستخدم في المقام الأول لتصنيع الأجزاء التي تتحمل أحمالاً متناوبة كبيرة وضغوطًا معقدة مختلفة، مثل قضبان التوصيل وأعمدة النقل ومغازل أدوات الماكينات والتروس والكامات وما إلى ذلك في السيارات والجرارات. وتشمل سبائك الفولاذ المقسّى الشائعة الاستخدام سبائك الفولاذ المقسّى 40Cr، و35CrMo، و40CrNiMo، وغيرها.

4) سبائك الصلب الزنبركي. تشير سبائك الصلب الزنبركي إلى نوع سبائك الصلب المستخدمة في تصنيع مختلف النوابض والمكونات المرنة. ويحتوي هذا النوع من الفولاذ بشكل عام على جزء من كتلة الكربون من 0.50%-0.65% ويحتوي على عناصر سبائك مثل Mn و Si و Cr و V.

بعد التبريد والتلطيف في درجات الحرارة المتوسطة، يطور هيكل التروستيت المقسّى الذي يُظهر مرونة عالية وقوة خضوع عالية. تشمل سبائك الفولاذ الزنبركية شائعة الاستخدام سبائك الفولاذ الزنبركي 65Mn و50CrV، من بين سبائك أخرى.

(4) الدرجات والخصائص الميكانيكية وتطبيقات سبائك الصلب المعدني

يتكون فولاذ الأدوات السبائكي الذي يشمل فولاذ أدوات القطع، وفولاذ القوالب، وفولاذ أدوات القياس، عن طريق إضافة عناصر السبائك إلى فولاذ الأدوات الكربوني. تتكون درجات سبائك فولاذ الأدوات بشكل عام من متوسط الكسر الكتلي من الكربون في الفولاذ (معبراً عنه بالبيرميليج) + رمز عنصر السبيكة + محتوى عنصر السبيكة.

إذا كان الجزء الكتلي من الكربون يتجاوز 1.0%، لا يشار إليه في الرتبة. يُرجى الرجوع إلى الجدول 1-9 للاطلاع على أمثلة لدرجات وحالة المعالجة الحرارية وتطبيقات سبائك الفولاذ الأدوات الشائعة الاستخدام.

1) سبائك الصلب أداة القطع. تُستخدم سبائك الصلب لأدوات القطع لتصنيع أدوات القطع المختلفة، مثل أدوات المخرطة وقواطع الطحن ولقم الثقب والصنابير والقوالب وما إلى ذلك. وتشمل سبائك الفولاذ أداة القطع الشائعة الاستخدام سبائك الفولاذ أداة القطع منخفضة السبائك والفولاذ أداة عالية السرعة.

يحتوي فولاذ أداة القطع منخفض السبائك عادةً على جزء من كتلة الكربون (wC) من 0.75% إلى 1.45%. تتضمن عملية المعالجة الحرارية التبريد والتلطيف بدرجة حرارة منخفضة. لا تتجاوز درجة حرارة التشغيل القصوى لهذا النوع من الفولاذ 300 درجة مئوية.

يُستخدم فقط لتصنيع أدوات القطع منخفضة السرعة أو الأدوات ذات متطلبات مقاومة التآكل العالية مثل المسطحات، والصنابير، والقوالب، ولقم الثقب، وما إلى ذلك. تشمل الدرجات الشائعة من فولاذ أدوات القطع منخفض السبائك 9SiCr، وCrWMn، وغيرها.

فولاذ الأدوات عالي السرعة هو نوع من الفولاذ عالي الكربون عالي السبائك، مع جزء من كتلة الكربون (wC) من 0.7% إلى 1.6%، ويحتوي على كمية كبيرة من W، والكروم، والمويد، والخامس، وعناصر السبائك الأخرى. تتضمن المعالجة الحرارية لصلب الأدوات عالي السرعة التبريد متبوعًا بالتبريد المتعدد في درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى هيكل مارتينسيت + كربيد مقسّى.

بعد التقسية العادية، تكون الصلابة بشكل عام 63 ~ 66HRC، مما يدل على مقاومة جيدة للحرارة. لا تزال الأدوات المصنوعة من فولاذ الأدوات عالي السرعة تحافظ على صلابة عالية تبلغ حوالي 60HRC تحت درجة حرارة قطع 600 درجة مئوية، وبالتالي فهي مناسبة للقطع عالي السرعة. تشمل الدرجات الشائعة W18Cr4V و W6Cr5Mo4V2 وغيرها.

الجدول 1-9: أمثلة لدرجات سبائك الفولاذ الأدوات الشائعة وظروف المعالجة الحرارية والتطبيقات

أنواع الفولاذالدرجاتالمعالجة الحرارية والصلابةمثال على الاستخدام
التبريدالتقسية
درجة حرارة التدفئة / ℃صلابة HRCدرجة حرارة التدفئة / ℃صلابة HRC
فولاذ الأدوات منخفض السبائك9سيكر 9SiCr
CrWMn
860 ~ 880 (إخماد الزيت)
820 ~ 840 (إخماد الزيت)
≥62 
≥62
150~200 140~16060~62 62~65الصنابير، والقوالب، والمثاقب، وما إلى ذلك.
فولاذ الأدوات عالي السرعةW18Cr4V
W6Mo5Cr4V2
1280 (تسقية الزيت)
1220 (تسقية الزيت)
60~65 ≥64560 
560
63~66 64~66قواطع التفريز، وأدوات الخراطة، وأدوات الخراطة، ومثاقب الحفر، وماكينات التسوية وغيرها.
فولاذ القوالب على الساخن5CrNiMo
3Cr2W8V
830 ~ 860 (إخماد الزيت)
1050 ~ 1100 (إخماد الزيت)
≥47 
>50
530~550 560~58030~47 45~48كبير تشكيل القوالب، قوالب الكبس الساخن، شفرات القص الساخن، قوالب الصب بالقالب، إلخ.
فولاذ القوالب على الباردCr12
Cr12MoV
950 ~ 1000 (إخماد الزيت)
1020 ~ 1040 (إخماد الزيت)
62~65 62~63180~220 160~18060~62 61~62بارد قوالب التثقيبوقوالب التشذيب، وقوالب السحب بالأسلاك، وقوالب الحواف وقوالب الخرز وغيرها.

2) سبائك الصلب يموت. ينقسم فولاذ القوالب المصنوع من السبائك إلى فولاذ القوالب المصنوع على الساخن وفولاذ القوالب المصنوع على البارد.

يُستخدم فولاذ القوالب الساخنة لتصنيع مختلف قوالب التثقيب الساخنة، وقوالب البثق الساخنة، وقوالب الصب بالقالب، وما إلى ذلك، مع درجة حرارة سطح التجويف التي تصل إلى أكثر من 600 درجة مئوية أثناء التشغيل؛ ويستخدم فولاذ القوالب الباردة لتصنيع مختلف قوالب التثقيب الباردة، وقوالب التثقيب الباردة، وقوالب البثق الباردة، وقوالب سحب الأسلاك، وما إلى ذلك، مع درجة حرارة عمل لا تتجاوز 300 درجة مئوية.

يحتوي فولاذ القوالب المشغولة على البارد على جزء كتلة الكربون wc ≥ 1.0% وعناصر السبائك المضافة يمكن أن تقوي المصفوفة وتشكل الكربيدات وتحسن صلابة الفولاذ ومقاومة التآكل. بعد التبريد والتلطيف في درجات الحرارة المنخفضة، يحصل فولاذ القوالب على البارد على هيكل مارتينسيت مقسّى ومارتنسيت وكربيد حبيبي. تشمل أنواع فولاذ القوالب المستخدمة بشكل شائع على البارد فولاذ القوالب Cr12، Cr12MoV، إلخ.

يتراوح جزء كتلة الكربون من فولاذ القوالب الساخنة بشكل عام من 0.3% إلى 0.6%، ويمكن لعناصر السبائك المضافة أن تحسن من صلابة الفولاذ ومقاومته للحرارة ومقاومته للتعب الحراري.

بعد التسقية والتبريد والتلطيف بدرجة حرارة عالية أو التلطيف بدرجة حرارة متوسطة، يحصل فولاذ القوالب الساخنة على هيكل سوربيت مقسى أو تروستيت مقسى. يشمل فولاذ القوالب الساخنة المستخدمة بشكل شائع 5CrNiMo، 3Cr2W8V، إلخ.

(5) الفولاذ ذو الأداء الخاص

يشير الفولاذ ذو الأداء الخاص إلى الفولاذ ذو خصائص الاستخدام الفريدة. هناك أنواع عديدة من الفولاذ ذو الأداء الخاص، ولكن هذا القسم سيتناول فقط أنواع الفولاذ شائع الاستخدام في الصناعة الميكانيكية: الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المقاوم للحرارة، والفولاذ المقاوم للتآكل.

1) الفولاذ المقاوم للصدأ.

يشير الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الفولاذ القادر على مقاومة الوسائط الجوية أو التآكل. وتشمل الأنواع الشائعة الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي 12Cr13، والفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي 10Cr17، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 18-8 من الكروم والنيكل.

غالبًا ما يُستخدم الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ في المنتجات التي تتطلب خواص ميكانيكية عالية ومقاومة منخفضة نسبيًا للتآكل؛ ويستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي على نطاق واسع في صناعات حمض النيتريك والأسمدة النيتروجينية وحمض الفوسفوريك، وأيضًا كمادة مقاومة للأكسدة في درجات الحرارة العالية؛ أما الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ فهو أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ استخدامًا في الصناعة، ولكن يجب منع التآكل بين الخلايا الحبيبية.

2) فولاذ مقاوم للحرارة.

يشير الفولاذ المقاوم للحرارة إلى الفولاذ الذي يحافظ على ثبات كيميائي وقوة حرارية عالية في درجات الحرارة العالية. يشير الثبات الكيميائي إلى قدرة الفولاذ على مقاومة التآكل الكيميائي المتنوع في درجات الحرارة المرتفعة، بينما تشير القوة الحرارية إلى أداء قوة الفولاذ في درجات الحرارة المرتفعة.

ويشمل الفولاذ المقاوم للحرارة الشائع الاستخدام الفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي والفولاذ المارتنسيتي المقاوم للحرارة والفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة.

يعمل الفولاذ المقاوم للحرارة اللؤلؤي عند درجات حرارة تتراوح بين 450-550 درجة مئوية ويستخدم بشكل أساسي لتصنيع الأجزاء ذات الأحمال الصغيرة في أجهزة الطاقة، مثل أنابيب الصلب المرجل؛ ويعمل الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للحرارة عند درجات حرارة تتراوح بين 550-600 درجة مئوية ويستخدم بشكل أساسي لتصنيع شفرات التوربينات وصمامات عادم محركات الديزل، وما إلى ذلك؛ ويعمل الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة عند درجات حرارة تتراوح بين 600-700 درجة مئوية، ويمكن أن تصل إلى 850 درجة مئوية، ويستخدم بشكل أساسي لتصنيع توربينات المحركات النفاثة وأنابيب العادم. ويشمل الفولاذ المقاوم للحرارة الشائع 12Cr1MoV، و42Cr9Si2، و4Cr13Ni8Mni8MoVNb.

3) فولاذ مقاوم للاهتراء.

يشير الفولاذ المقاوم للتآكل بشكل عام إلى الفولاذ عالي المنجنيز الذي يخضع للتصلب تحت أحمال الصدمات. مكوناته الرئيسية هي: ثc= 1.01.0%-1.3%، wمن=11%-14%. يتم صبها في شكلها، وبعد المعالجة الحرارية، تحصل على بنية أوستنيتيّة بالكامل، والتي تُظهر صلابة ومقاومة جيدة للتآكل.

ويشمل الفولاذ عالي المنجنيز الشائع ZGMn13، ZGMn13Cr2، إلخ. يُستخدم الفولاذ عالي المنجنيز على نطاق واسع في تصنيع الأجزاء التي تتحمل الصدمات أو الضغوط الكبيرة، مثل دلاء الحفارات ومسارات الصهاريج وغيرها. علاوة على ذلك، فإن الفولاذ عالي المنجنيز ليس هشًا في المناخات الباردة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في المناطق الباردة.

المعادن غير الحديدية والسبائك غير الحديدية

الألومنيوم وسبائك الألومنيوم

يتميز الألومنيوم النقي بلون أبيض فضي، وبنية بلورية مكعبة متمركزة على الوجه، وعدم وجود تحول متآصل. ويتميز بنقطة انصهار منخفضة (660 درجة مئوية)، وكثافة منخفضة (2.7 جم/سم مكعب3)، قوة منخفضة (σb= 80 ميجا باسكال)، واللدونة العالية (ψ=80%)، والتوصيل الكهربائي والحراري الممتاز.

وعلى هذا النحو، فإن الألومنيوم النقي غير مناسب للهياكل الحاملة. يُستخدم بشكل أساسي في تصنيع الأسلاك والكابلات والأواني ذات المتطلبات منخفضة القوة وسبائك الألومنيوم المختلفة. الألومنيوم النقي نشط كيميائياً ويميل إلى تشكيل طبقة أكسيد قوية وكثيفة على سطحه، مما يوفر له مقاومة جيدة للتآكل في الهواء والمياه العذبة.

يمكن تقسيم سبائك الألومنيوم إلى سبائك ألومنيوم مشوهة وسبائك ألومنيوم مصبوبة بناءً على خصائص معالجتها. يوضح الشكل 1-41 مخطط تصنيف سبائك الألومنيوم. تتواجد السبائك الموجودة على يسار النقطة D، عند تسخينها، كمحاليل صلبة أحادية الطور ذات لدونة جيدة، ومناسبة للمعالجة بالضغط.

ويشار إليها باسم سبائك الألومنيوم المشوهة. تتميز السبائك التي تقع على يمين النقطة D، والتي تحتوي على جزء كتلي أكبر من عناصر السبائك ولها هياكل سهلة الانصهار، بدرجات حرارة انصهار أقل وسيولة جيدة، مما يجعلها مناسبة للصب. ويُشار إليها باسم ألومنيوم مصبوب السبائك.

عادةً ما تتم معالجة سبائك الألومنيوم المشوّهة إلى منتجات مختلفة شبه مصنعة مثل الصفائح والقضبان والأنابيب والأسلاك والمقاطع الجانبية والمطروقات. ومن بين سبائك الألومنيوم المشوّهة، تحتوي سبائك سلسلة Al-Mg وAl-Mn في الغالب على بنية أحادية الطور ولا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية. وتتميز بمقاومة جيدة للتآكل وقابلية اللحام واللدونة بالإضافة إلى الأداء الممتاز في درجات الحرارة المنخفضة.

وهذه الخصائص تجعلها واعدة في مجالات مثل الفضاء الجوي. تتمتع سبائك سلسلة Al-Cu-Mg و Al-Cu-Mn بقدرات قوية على التصلب مع تقدم العمر وقوة عالية، ولكن مقاومتها للتآكل وقابليتها للحام أقل جودة. وتستخدم بشكل أساسي كمكونات هيكلية. تتمتع سبائك سلسلة Al-Mg-Cu-Cu-Zn بأعلى قوة في درجة حرارة الغرفة بين سبائك الألومنيوم، لكنها تلين بسرعة في درجات الحرارة العالية ومقاومتها للتآكل ضعيفة.

تُستخدم في المقام الأول في الهياكل والأجزاء المهمة تحت الأحمال الثقيلة. وتتميز سبائك سلسلة Al-Mg-Si-Cu و Al-Cu-Mg-Fe-Ni باللدونة الحرارية الجيدة وقابلية الصب والخصائص الميكانيكية العالية نسبياً. تُستخدم بشكل أساسي في الأجزاء الفضائية المعقدة وأجزاء الأجهزة ويمكن استخدامها أيضًا كسبائك مقاومة للحرارة.

يمكن تقوية سبائك الألومنيوم من سلسلة Al-Cu-Mg، وAl-Cu-Mg، وAl-Mg-Cu-Mn، وAl-Mg-Cu-Cu-Zn، وAl-Mg-Si-Cu، وAl-Cu-Mg-Fe-Ni، عن طريق المعالجة الحرارية. وترد في الجدول 1-10 أمثلة على سبائك الألومنيوم المشوهة شائعة الاستخدام، وتركيبها الكيميائي وخصائصها الميكانيكية واستخداماتها.

الجدول 1-10: أمثلة على سبائك الألومنيوم المشوهة شائعة الاستخدام، بما في ذلك تسمياتها وتركيباتها الكيميائية وخواصها الميكانيكية وتطبيقاتها

الفئةالكودالتركيب الكيميائي (%)المعالجة الحرارية

النظرية
الخواص الميكانيكيةأمثلة على التطبيقات
WالنحاسWالمغنيسيومWمنWزنكσb/MPaδ(%)الصلابة
إتش بي دبليو
سبيكة ألومنيوم مقاومة للصدأ5A054.5~5.50.3~0.6M2702370القطع متوسطة الحمولة، والمسامير، وخزانات النفط الملحومة، وأنابيب النفط، إلخ.
3A211.0~1.61302330
سبائك الألومنيوم الصلبة2A012.2~3.00.2~0.5تشيكوسلوفاكيا3002470متانة متوسطة ودرجة حرارة التشغيل أقل من 100 درجة مئوية من مادة البرشام
2A113.8~4.80.4~0.80.4~0.842018100الأجزاء والمكونات الهيكلية متوسطة القوة، مثل الإطارات، وشفرات المروحة، والمسامير، إلخ.
2A123.8~4.91.2~1.80.3~0.947017105المكونات عالية القوة والأجزاء التي تعمل تحت 150 درجة مئوية، مثل الإطارات والعوارض وغيرها.
سبائك ألومنيوم فائقة الصلابة7A041.4~2.01.8~2.80.2~0.65~7CS60012150الهياكل الرئيسية الحاملة، مثل عوارض الطائرات، والدعامات، وإطارات التسليح، وتروس الهبوط، إلخ.
سبائك الألومنيوم المطروقة2A501.8~2.60.4~0.80.4~0.842013105أشكال معقدة ومطروقات متوسطة القوة ومطروقات القوالب، إلخ.
2A701.9~2.71.4~1.844012120المطروقات المعقدة والأجزاء الهيكلية التي تعمل في درجات حرارة عالية، ومكابس محركات الاحتراق الداخلي، إلخ.
2A143.9~4.80.4~0.80.4~1.048019135الأشكال البسيطة والمطروقات ذات الأحمال العالية ومطروقات القوالب، إلخ.

ملحوظة: M-التلدين؛ CZ-التبريد + الشيخوخة الطبيعية؛ CS-التبريد + الشيخوخة الاصطناعية.

النحاس وسبائك النحاس

تبلغ كثافة النحاس النقي 8.94 جم/سم مكعب ودرجة انصهاره 1083 ℃. له بنية بلورية مكعبة متمركزة على الوجه وليس له أي تآصل. يتميز النحاس النقي بتوصيل كهربائي جيد وتوصيل حراري ومقاومة جيدة للتآكل. في حين أن النحاس النقي له ليونة جيدة، فإن قوته وصلابته منخفضة، مما يجعله غير مناسب للاستخدام المباشر كمادة هيكلية.

وغالبًا ما يُستخدم لتصنيع المواد الموصلة والموصلة للحرارة والأجهزة المقاومة للتآكل، ويمكن أن يُستخدم أيضًا كمادة خام لصنع سبائك النحاس. لا يمكن تقوية النحاس النقي من خلال المعالجة الحرارية. واعتماداً على التركيبات الكيميائية المختلفة، يمكن تقسيم سبائك النحاس إلى ثلاث فئات: النحاس الأصفر والبرونز والنحاس الأبيض.

(1) نحاس

يُشار إلى سبائك النحاس مع الزنك كعنصر أساسي في السبائك باسم النحاس الأصفر. واعتماداً على التركيب الكيميائي، يمكن تقسيم النحاس الأصفر إلى نحاس بسيط ونحاس خاص. النحاس البسيط هو سبيكة ثنائية من النحاس والزنك. عندما يكون الجزء الكتلي من الزنك بين 30% و32%، يكون هيكلها عبارة عن محلول صلب α مكعب محوره الوجه، يُعرف باسم النحاس الأحادي الطور.

ويتمتع هذا النوع من النحاس الأصفر بقابلية ممتازة للتشكيل وقابلية لحام وقدرة جيدة على الطلاء بالقصدير. عندما يتجاوز الجزء الكتلي من الزنك 32% (ولكن ليس أكثر من 45%)، يكون هيكله عبارة عن هيكل ثنائي الطور α+β، والمعروف باسم النحاس الأصفر ثنائي الطور.

يتمتع هذا النحاس الأصفر بليونة جيدة في درجات الحرارة العالية ومناسب للمعالجة الساخنة. وتتكون تسمية النحاس الأصفر العادي من "H+رقم"، حيث يرمز H إلى النحاس الأصفر، ويشير الرقم إلى الجزء الكتلي من النحاس. على سبيل المثال، H80 هو نحاس عادي يحتوي على 80% من النحاس الأصفر و20% من الزنك.

يتكون النحاس الأصفر الخاص بإضافة عناصر سبائك أخرى إلى سبيكة النحاس والزنك. وبالإضافة إلى الزنك، تشمل عناصر السبائك الشائعة الرصاص والألومنيوم والمنغنيز والقصدير والحديد والنيكل والسيليكون وغيرها. وتحسّن إضافة عناصر السبائك هذه من قوة النحاس الأصفر ومقاومته للتآكل ومقاومته للتآكل.

اعتمادًا على عناصر السبيكة الأولية المضافة، يمكن تقسيم النحاس الأصفر الخاص إلى نحاس رصاص ونحاس ألومنيوم ونحاس منجنيز وغيرها. وتتكون تسمية النحاس الأصفر الخاص من "H+ رمز عنصر سبيكة أولي + جزء كتلي من النحاس + جزء كتلي من عنصر سبيكة أولي".

على سبيل المثال، يمثل HPb59-1 نحاس نحاسي خاص مع جزء كتلي من 591 تيرابايت 3 تيرابايت من النحاس و11 تيرابايت 3 تيرابايت من الرصاص، والباقي من الزنك. وترد في الجدول 1-11 التسميات والتركيبات الكيميائية والخواص الميكانيكية وأمثلة على استخدامات النحاس الأصفر الشائع الاستخدام.

(2) البرونز

يشير البرونز إلى سبائك النحاس مع عناصر السبائك الرئيسية بخلاف الزنك والنيكل. وتتكون تسميته من "Q+ رمز عنصر السبيكة الأساسي + جزء كتلة عنصر السبيكة الأساسي". إذا كان من البرونز المصبوب، يُضاف حرف "Z" قبل التسمية. يمكن تقسيم البرونز إلى برونز عادي وبرونز خاص.

الجدول 1-11: التسميات التمثيلية، والتركيبات الكيميائية، والخواص الميكانيكية، وأمثلة على استخدامات سبائك الألومنيوم المشوَّهة الشائعة الاستخدام

الفئةالصفالتركيب الكيميائي (%)الخواص الميكانيكيةأمثلة على التطبيقات
WالنحاسWباء باءWسيWآلWمنσb/MPaδ(%)الصلابة
إتش بي دبليو
نحاس شائعH9088~913205253الطلاءات والزخارف، إلخ.
H6867~706603150علب الخراطيش، أنابيب المكثف، إلخ.
H6260.5~63.56003164الغسالات، والنوابض، والبراغي، إلخ.
نحاس خاصالرصاص النحاسيإتش بي بي 59-157~600.8~1.965016140المسامير، والبراغي، والأجزاء الأخرى المختومة أو المشغولة آليًا
ألومنيوم نحاسيHAl59-3-2-257~602.5~3.565015150أجزاء عالية القوة ومستقرة كيميائياً
نحاس المنغنيزHMn58-257~601.0~2.070010175قطع غيار للسفن والاستخدام الكهربائي الضعيف

يشير البرونز العادي إلى برونز القصدير، حيث يعتبر القصدير (Sn) عنصر السبائك الأساسي. يعتبر الجزء الكتلي من Sn هو مفتاح أداء برونز القصدير. يتمتع برونز القصدير الذي يحتوي على جزء من كتلة Sn من 5% إلى 7% بأفضل مرونة، وهو مناسب لمعالجة التشوه البارد والساخن. أما برونز القصدير الذي تزيد كتلته الكتلية عن 10% فيتميز بقوة عالية ولكن بمرونة ضعيفة، وهو مناسب فقط للصب.

يُظهر برونز القصدير مقاومة ممتازة للتآكل في الغلاف الجوي، ومياه البحر، ومحاليل الأملاح غير العضوية، ولكنه يُظهر مقاومة تآكل أضعف في الأمونيا، وحمض الهيدروكلوريك، وحمض الكبريتيك.

يشير البرونز الخاص إلى البرونز الذي لا يحتوي على Sn. واعتمادًا على عنصر السبائك الأساسي، يمكن تقسيمه إلى برونز الألومنيوم وبرونز البريليوم وبرونز السيليكون وما إلى ذلك. يحتوي برونز الألومنيوم على جزء من كتلة الألومنيوم من 5% إلى 10%، وثبات كيميائي عالٍ، ومقاومة جيدة للتآكل والتآكل، وقوة وليونة أعلى، وقابلية تشغيل جيدة.

ويستخدم في المقام الأول في الأجزاء المقاومة للتآكل عالية القوة التي تعمل في مياه البحر أو درجات الحرارة العالية. يحتوي برونز البريليوم على جزء من كتلة البريليوم يتراوح بين 1.71 تيرابايت إلى 2.51 تيرابايت. يمكن أن يخضع لتقوية المحلول والتصلب مع تقدم العمر، ويمتلك قوة عالية، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للتآكل، وموصلية كهربائية وحرارية.

كما أنه يتميز بخصائص خاصة مثل مضاد المغناطيسية وعدم توليد شرارة عند الاصطدام، ويستخدم في المقام الأول للعناصر المرنة في الأدوات الدقيقة والأجزاء المقاومة للانفجار في المحركات. يحتوي برونز السيليكون على جزء من كتلة السيليكون يتراوح بين 3% و4.6%، مع خواص ميكانيكية أعلى من برونز القصدير وأداء جيد في الصب والمعالجة على البارد/الساخن.

يمكن أن تؤدي إضافة النيكل إلى برونز السيليكون إلى تحسين قوته ومقاومته للتآكل بشكل كبير، ويستخدم بشكل رئيسي في صناعة الطيران وخطوط الهاتف العلوية لمسافات طويلة وخطوط الكهرباء وما إلى ذلك. يمكن الاطلاع على رقم العلامة التجارية، والتركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية، وأمثلة على استخدامات البرونز شائع الاستخدام في الجدول 1-12.

(3) النيكل الفضي

تشير فضة النيكل، والمعروفة أيضاً باسم النحاس الأبيض، إلى فئة من سبائك النحاس التي تتكون أساساً من النيكل. وتنقسم إلى نوعين: فضة النيكل العادية وفضة النيكل الخاصة.

الجدول 1-12: أمثلة لدرجات البرونز الشائعة، والتركيبات الكيميائية، والخواص الميكانيكية، والاستخدامات

الفئةالصفالتركيب الكيميائي (%)الخواص الميكانيكيةأمثلة على الاستخدامات
WسنWآلWسيأخرىσb/MPaδ(%)الصلابة
برونز عاديكيو إس إن 4-33.5~4.5الزنك:
2.7~3.3
350~5504~4060~160
إتش بي دبليو
عناصر مرنة ومقاومة للاهتراء ومضادة للاهتراء ومضادة

المكونات المغناطيسية
كيو إس إن 6.5-0.16.0~7.0P:
0.10~0.25
350~45060~7070~90
إتش بي دبليو
قطع التلامس والنوابض والأجزاء المقاومة للتآكل
برونز خاصبرونز البريليومQBe2يكون: 1.8 إلى 2.1.1
ني: 0.2 ~ 0.5
500~8503~4090~250
الجهد العالي
نوابض مهمة وعناصر مرنة

المحامل، إلخ.
برونز السيليكونQSi3-12.7~
3.5
من:
1~1.5
80~180
الجهد العالي
النوابض والأجزاء التي تعمل في الوسائط المسببة للتآكل

تتميز فضة النيكل العادية، التي تحتوي على النحاس والنيكل فقط، بقوة جيدة وليونة ممتازة. يمكن أن تخضع للمعالجة بالضغط البارد والساخن على حد سواء. مقاومته للتآكل ممتازة، وله مقاومة كهربائية عالية مع معامل مقاومة صغير لدرجات الحرارة.

ويستخدم في المقام الأول في تصنيع أجزاء أدوات السفن وأجزاء الآلات الكيميائية والمعدات الطبية وغيرها. وتتكون درجة فضة النيكل من "B + متوسط الكسر الكتلي من النيكل". على سبيل المثال، يمثل B19 فضة النيكل العادية التي تحتوي على نسبة نيكل 19%.

يتم إنتاج فضة النيكل الخاصة بإضافة عناصر سبائك أخرى إلى فضة النيكل. تختلف خواص واستخدامات فضة النيكل حسب نوع عنصر السبيكة المضاف. على سبيل المثال، يمكن استخدام فضة النيكل المنجنيز والنيكل مع جزء كبير من المنجنيز لتصنيع أسلاك المزدوجات الحرارية وأدوات القياس وما إلى ذلك. على سبيل المثال، يمثل BZn15-20 فضة النيكل الخاصة بمحتوى سيليكون 15% ومحتوى زنك 20%.

التيتانيوم وسبائك التيتانيوم

تبلغ كثافة التيتانيوم النقي 4.5 غم/سم مكعب ودرجة انصهاره 1667 درجة مئوية، وهو يخضع للتآصل. ويمتلك التيتانيوم النقي تحت 882.5 درجة مئوية بنية بلورية سداسية متقاربة تُعرف باسم α-Ti. وفوق 882.5 درجة مئوية فوق 882.5 درجة مئوية، يكون للتيتانيوم بنية بلورية مكعبة متمركزة حول الجسم، ويُشار إليها باسم β-Ti.

يمتاز التيتانيوم النقي (α-Ti) بمعامل مرونة منخفض نسبياً، ومقاومة جيدة للصدمات، وقوة نوعية عالية، وليونة ممتازة، لكن خواصه الميكانيكية حساسة للغاية للشوائب.

الخصائص الرئيسية لسبائك التيتانيوم هي القوة العالية والكثافة المنخفضة والمقاومة الجيدة للحرارة ومقاومة التآكل. ومع ذلك، فإن قابليتها للتشغيل الآلي ضعيفة وحساسة للتآكل ومكلفة نسبياً. تُصنَّف سبائك التيتانيوم إلى النوع α (TA)، والنوع β (TB)، والنوع α+β (TC) استناداً إلى هياكلها الملدنة.

ترد في الجدول 1-13 أمثلة على الدرجات والتركيبات الكيميائية والخواص الميكانيكية والاستخدامات لسبائك التيتانيوم شائعة الاستخدام.

(1) سبائك التيتانيوم من النوع ألفا

إنّ البنية الملدنة لسبائك التيتانيوم من النوع α هي عبارة عن محلول صلب أحادي الطور α، ولا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية. تتمتّع هذه السبائك بهياكل مستقرة، ومقاومة ممتازة للتآكل، وليونة جيدة، وقابلية تشكيل. كما أنها تتميز بأداء لحام ممتاز وخصائص ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة.

تُستخدم عادةً في تصنيع جلود الطائرات، والإطارات، وأقراص وشفرات ضاغط المحركات، وأغلفة التوربينات، والحاويات ذات درجات الحرارة المنخفضة للغاية.

الجدول 1-13: أمثلة على سبائك التيتانيوم شائعة الاستخدام، وتركيباتها الكيميائية، وخواصها الميكانيكية، وتطبيقاتها

الفئةالصفمجموعة التركيب الكيميائيالمعالجة الحراريةالخواص الميكانيكية في درجة حرارة الغرفةالخواص الميكانيكية لدرجات الحرارة العاليةأمثلة على الاستخدام
σb/MPaδ(%) لا تقل عندرجة حرارة الاختبار/℃لحظية

القوة
/MPa
قوة التحمل  /MPa
سبيكة ألفا تيتانيومTA28Ti-3Alالتلدين70012العمل تحت 500 ℃

أجزاء مثل وقود الصواريخ

الخزانات، وأغلفة توربينات الطائرات، إلخ.
TA5Ti-4Al-0.005Bالتلدين70015
TA6Ti-5Alالتلدين70012~20350430400
سبيكة بيتا تيتانيوم بيتاTB2Ti-5Mo-5Mo-5V-8Cr-3Alالتبريد100020العمل تحت 350 ℃

أجزاء مثل شفرات الضاغط

الأعمدة، والأقراص، وغيرها من الأجزاء الدوارة ذات الأحمال الثقيلة، ومكونات الطائرات، إلخ.
التسقية + الشيخوخة13508
سبيكة ألفا + بيتا تيتانيوم ألفا + بيتاTC1Ti-2Al-1.5Mnالتلدين600~80020~25350350350العمل تحت 400 ℃

الأجزاء مثل مكونات المحرك ذات قوة حرارة عالية معينة؛ والصواريخ ذات درجة الحرارة المنخفضة، وخزانات وقود الهيدروجين السائل الصاروخي، إلخ.
TC2Ti-4Al-1.5Mnالتلدين70012~15350430400
TC3Ti-5Al-4Vالتلدين9008~10500450200
TC4Ti-6Al-4Vالتلدين95010400630580
التسقية + الشيخوخة12008

①持久强度表示材料在给定温度下经过100h后,试样发生断裂时的应力值。

(2) سبائك بيتا تيتانيوم بيتا

تحتوي سبائك التيتانيوم بيتا على بنية ملدنة في طور بيتا. عن طريق التبريد، يمكن الحصول على سبائك التيتانيوم في طور بيتا المستقر. يمكن معالجة هذه السبائك بالحرارة لتعزيز قوتها، ولها قوة عالية في درجة حرارة الغرفة، وخصائص تشكيل على البارد جيدة. ومع ذلك، فإن هذه السبائك ذات كثافة عالية، وبنيتها غير مستقرة بما فيه الكفاية، ومقاومتها للحرارة ضعيفة. تُستخدم سبائك بيتا تيتانيوم بيتا بشكل أساسي لتصنيع مكونات الطائرات التي لا تتطلب درجات حرارة عالية ولكنها تحتاج إلى قوة عالية، مثل النوابض والمثبتات والمكونات ذات القطاعات السميكة.

(3) سبائك التيتانيوم ألفا + بيتا ألفا + بيتا

إنّ البنية الملدنة لسبائك التيتانيوم ألفا + بيتا هي المرحلة (ألفا + بيتا)، التي تجمع بين خصائص سبائك التيتانيوم ألفا وبيتا. تتمتّع هذه السبائك بخصائص ميكانيكية شاملة ممتازة وهي أكثر سبائك التيتانيوم استخداماً. على سبيل المثال، يُستخدم TC4 (Ti-6Al-4V) على نطاق واسع في قطاع الطيران والقطاعات الصناعية الأخرى.

لا تنس أن المشاركة تعني الاهتمام! : )
طلب عرض أسعار مجاني
نموذج الاتصال

أحدث المنشورات
ابق على اطلاع دائم على آخر المستجدات والمحتوى الجديد والمثير حول مواضيع مختلفة، بما في ذلك النصائح المفيدة.
تحدث إلى خبير
اتصل بنا
مهندسو المبيعات لدينا على استعداد للإجابة على أي من أسئلتك وتزويدك بعرض أسعار فوري مصمم خصيصاً لتلبية احتياجاتك.

طلب عرض أسعار مخصص

نموذج الاتصال

طلب عرض أسعار مخصص
احصل على عرض أسعار مخصص مصمم خصيصًا لاحتياجاتك الفريدة من نوعها من الماكينات.
© 2024 أرتيزونو. جميع الحقوق محفوظة.
احصل على عرض أسعار مجاني
سيصلك رد خبرائنا خلال 24 ساعة.
نموذج الاتصال