ما هي المعالجة الحرارية ASTM A536 درجة 65-45-12؟

ASTM A536 الدرجة 65-45-12 هي سبيكة من حديد الدكتايل معروفة بقوتها وليونتها المتوازنة، حيث تبلغ قوة شدها 65 كيلو باسكال (450 ميجا باسكال)، وقوة خضوعها 45 كيلو باسكال (310 ميجا باسكال)، واستطالة 12%. تعمل المعالجة الحرارية لهذه الدرجة على تعزيز خواصها الميكانيكية وتحسين قابليتها للتشغيل الآلي والصلابة وتخفيف الضغط. تشمل طرق المعالجة الحرارية الشائعة التلدين، والتطبيع، والتبريد والتلطيف، اعتمادًا على الأداء المطلوب. يستكشف هذا الدليل أفضل عمليات المعالجة الحرارية لحديد الدكتايل ASTM A536 A536 65-45-12 وتطبيقاته وكيفية تحسين أداء المواد في مكونات السيارات والبناء والآلات الثقيلة.

1. مقدمة إلى ASTM A536 درجة 65-45-12

ASTM A536 A536 درجة 65-45-12 هي مواصفات لمسبوكات حديد الدكتايل والمعروف أيضًا باسم حديد الجرافيت الكروي (SG). تتميز هذه الرتبة بمزيجها من قوة الشد العالية والاستطالة المعتدلة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها القوة أمرًا بالغ الأهمية، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى درجة ما من الليونة.

تشير التسمية "65-45-12" إلى الحد الأدنى من الخواص الميكانيكية للمادة:

• 65: الحد الأدنى لقوة الشد 65,000 رطل لكل بوصة مربعة (448 ميجا باسكال تقريباً)

• 45: الحد الأدنى لمقاومة الخضوع 45,000 رطل لكل بوصة مربعة (310 ميجا باسكال تقريباً)

• 12: الحد الأدنى للاستطالة 12% في 2 بوصة (50 مم)

يتم تحقيق هذه الخصائص من خلال التحكم الدقيق في عملية الصب والتركيب الكيميائي للسبيكة.

2. التركيب الكيميائي

على الرغم من أن ASTM A536 لا تحدد التركيبات الكيميائية الدقيقة، إلا أنها توفر إرشادات للمجموعة النموذجية للعناصر الموجودة في حديد الدكتايل من الدرجة 65-45-12:

• الكربون (C): 3.40% إلى 3.80%

• السيليكون (Si): من 2.20% إلى 2.80%

• المنجنيز (Mn): 0.20% إلى 0.80%

• الفوسفور (P): ≤ 0.08%

• الكبريت (S): ≤ 0.02%

• المغنيسيوم (Mg): من 0.03% إلى 0.05% (يضاف لتعزيز تكوين الغرافيت الكروي)

يعد التوازن الدقيق بين هذه العناصر أمرًا حاسمًا في تحقيق الخواص الميكانيكية والبنية المجهرية المطلوبة.

3. الخواص الميكانيكية

يُظهِر حديد الدكتايل من الرتبة 65-45-12 الخواص الميكانيكية التالية:

• قوة الشد: الحد الأدنى 65,000 رطل لكل بوصة مربعة (448 ميجا باسكال)

• قوة المردود: الحد الأدنى 45,000 رطل لكل بوصة مربعة (310 ميجا باسكال)

• الاستطالة: الحد الأدنى 12% في 2 بوصة (50 مم)

• صلابة برينل: 160 إلى 210 HB 160 إلى 210 HB

• معامل المرونة: حوالي 180 جيجا باسكال

• قوة القص: حوالي 450 ميجا باسكال

هذه الخصائص تجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب توازنًا بين القوة والليونة.

4. البنية المجهرية وهيكل المصفوفة

وتتكون البنية المجهرية لحديد الدكتايل ASTM A536 درجة ASTM A536 65-45-12 بشكل أساسي من عقيدات الجرافيت الكروية المدمجة في مصفوفة من الفريت والبيرلايت. يمكن التحكم في نسبة الفريت إلى البرليت أثناء عملية الصب لتحقيق التوازن المطلوب بين القوة والليونة.

يضفي هيكل الجرافيت الكروي خصائص ميكانيكية محسّنة مقارنةً بحديد الزهر الرمادي التقليدي، بما في ذلك تحسين مقاومة الصدمات وقوة التعب.

5. عمليات المعالجة الحرارية

5.1. التبريد بالزيت

يمكن تقسية حديد الدكتايل من الدرجة 65-45-12 من حديد الدكتايل من درجة 65-45-12 بإخماده بالزيت من 1600 درجة فهرنهايت (885 درجة مئوية) لتحقيق صلابة روكويل C بحد أدنى 50 على الأسطح الخارجية. ستكون صلابة اللب أقل من صلابة السطح. تعمل هذه العملية على تعزيز صلابة السطح مع الحفاظ على صلابة جوهر المادة.

5.2. تقنيات التصلب السطحي

يمكن تطبيق طرق التصلب السطحي مثل المعالجة الحرارية باللهب أو المعالجة الحرارية بالحث على حديد الدكتايل من الدرجة 65-45-12. تعمل هذه التقنيات على زيادة صلابة الطبقة السطحية مع الحفاظ على ليونة القلب. يوفر المحتوى المنخفض للمادة من السبائك المتبقية والمصفوفة الحديدية العالية النمو المتوقع مع الحد الأدنى من التشوه الحراري.

5.3. التقشير التقويمي

المعالجة بالتقسية هي عملية معالجة حرارية تتضمن تبريد المادة من درجة حرارة التقوية إلى حمام عند درجة حرارة تتراوح بين 400 درجة فهرنهايت و600 درجة فهرنهايت (204 درجة مئوية إلى 316 درجة مئوية). تعمل هذه العملية على تحويل البنية المجهرية إلى بنية مجهرية إلى باينيت، مما يؤدي إلى تحسين القوة ومقاومة التآكل. يستجيب حديد الدكتايل من الرتبة 65-45-12 بشكل جيد للتقوية بسبب محتواه المنخفض من السبائك المتبقية والمصفوفة الحديدية.

6. التطبيقات

يُستخدم حديد الدكتايل ASTM A536 درجة 65-45-12 في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك:

• مكونات السيارات: كتل المحركات، وأعمدة الكرنك، ومكونات نظام التعليق.

• الآلات الصناعية: علب التروس، والحذافات وأغطية المضخات.

• أنظمة الأنابيب: تركيبات وصمامات لتوزيع المياه والغاز.

• معدات البناء: الأجزاء المعرضة للإجهاد والتآكل الشديدين.

إن الجمع بين القوة والليونة المعتدلة يجعلها مناسبة للمكونات التي تتعرض لأحمال ديناميكية وظروف إجهاد متفاوتة.

7. تحليل مقارن مع رتب حديد الدكتايل الأخرى

توفر الدرجة 65-45-12 توازناً بين القوة والليونة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها الاستطالة المعتدلة مقبولة. توفر الدرجات الأعلى مثل 80-55-06 و100-70-03 قوة متزايدة ولكن على حساب انخفاض الاستطالة.

8. المعادلات العالمية

يتوافق حديد الدكتايل ASTM A536 درجة 65-45-12 مع المعايير الدولية التالية:

• ISO 500-7

• EN-JS 1050

• DIN GGG50

• BS 500/7

• GB QT500-7

• JIS FCD500

تضمن هذه المعادلات أن تفي هذه المواد بالخصائص الميكانيكية ومعايير الأداء المماثلة في مختلف المناطق.

9. الأسئلة الشائعة (FAQs)

السؤال 1: ما أهمية التسمية "65-45-12"؟

تشير التسمية "65-45-12" إلى الحد الأدنى من الخواص الميكانيكية للمادة: قوة الشد 65,000 رطل لكل بوصة مربعة، وقوة الخضوع 45,000 رطل لكل بوصة مربعة، والاستطالة 12% في 2 بوصة. يوفر هذا النظام طريقة موحدة لتحديد خصائص أداء المادة.

س2: كيف يمكن مقارنة درجة ASTM A536 A536 درجة 65-45-12 برتب حديد الدكتايل الأخرى؟

مقارنةً بالدرجات الأخرى، يوفر 65-45-12 توازنًا بين القوة والليونة. وتوفر الدرجات الأعلى مثل 80-55-06 و100-70-03 قوة متزايدة ولكن مع استطالة أقل، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة أعلى ولكن بمرونة أقل.

س3: هل يمكن معالجة ASTM A536 درجة 65-45-12 بالحرارة؟

نعم، يمكن أن يخضع الصنف 65-45-12 لمعالجات حرارية مختلفة مثل التبريد بالزيت، والتصلب السطحي، والتصلب السطحي لتعزيز خصائصه. يعتمد اختيار المعالجة الحرارية على المتطلبات المحددة للاستخدام.

س4: ما هي التطبيقات النموذجية للدرجة ASTM A536 A536 65-45-12؟

تُستخدم هذه الدرجة في مكونات السيارات، والآلات الصناعية، وأنظمة الأنابيب، ومعدات البناء، خاصةً للأجزاء المعرضة لأحمال ديناميكية وظروف إجهاد متفاوتة.

المراجع:

• ASTM A536 - المواصفات القياسية لمسبوكات حديد الدكتايل
• أيزو 500-7 - حديد الزهر الجرافيت الكروي 500-7 - حديد الزهر الجرافيت الكروي
• BS 500/7 - المواصفة القياسية البريطانية لدرجات حديد الدكتايل
• DIN - المعهد الألماني للتوحيد القياسي (المعهد الألماني للتوحيد القياسي)
• صندوق الأدوات الهندسية - خواص مواد حديد الدكتايل - خواص مواد حديد الدكتايل