إذا كنت تعمل على مشاريع البناء أو التصنيع اليومية - مثل بناء المباني التجارية الصغيرة, صنع أجزاء الآلات العامة, أو تصنيع مكونات السيارات الخفيفة - حيث تحتاج إلى قوة موثوقة, معالجة سهلة, والقدرة على تحمل التكاليف, S235JR الصلب الهيكلي (فولاذ منخفض الكربون يستخدم على نطاق واسع لكل en 10025 المعايير) هو الحل. على عكس الفولاذ المتخصصين, إنه يوازن بين قابلية العمل (اللحام, قطع) مع سعة الحمل الأساسية, مما يجعله العمود الفقري لعدد لا يحصى من التكلفة, المشاريع العملية. ولكن كيف تؤدي في العالم الحقيقي, تطبيقات عالية الحجم? هذا الدليل يكسر سماته الرئيسية, يستخدم, والمقارنات بالمواد الأخرى, لذلك يمكنك اتخاذ قرارات مستنيرة لكفاءة, بنيات متينة.
1. خصائص المواد من الفولاذ الهيكلي S235JR
تكمن قيمة S235JR في بسيطة, تكوين الكربون المنخفض-تم تحديده لتحديد أولويات قابلية الاستخدام وفعالية التكلفة دون المساس بالأداء الميكانيكي الأساسي. دعونا نستكشف خصائصه المحددة.
1.1 التكوين الكيميائي
ال التكوين الكيميائي من S235JR مصمم خصيصًا للتنوع وقابلية التشغيل (محاذاة مع en 10025-2 المعايير):
| عنصر | نطاق المحتوى (%) | وظيفة المفتاح |
| الكربون (ج) | ≤ 0.21 | محتوى منخفض لتعزيز قابلية اللحام والقابلية للآلات; يتجنب كسر هش |
| المنغنيز (MN) | ≤ 1.60 | محتوى معتدل لتعزيز قوة الشد; يحافظ على ليونة لتشكيل |
| السيليكون (و) | ≤ 0.55 | يحسن مقاومة الحرارة أثناء المتداول; يقوي مصفوفة الصلب قليلا |
| الكبريت (ق) | ≤ 0.045 | تم تقليله للقضاء على نقاط الضعف (حاسم للأجزاء تحت الضغط المتكرر) |
| الفسفور (ص) | ≤ 0.045 | تسيطر عليها لتحقيق التوازن بين الليونة والمقاومة الباردة (مناسبة للمناخات المعتدلة) |
| الكروم (كر) | ≤ 0.30 | مبلغ تتبع; دفعة طفيفة لصلابة السطح |
| النيكل (في) | ≤ 0.30 | مبلغ تتبع; يعزز صلابة درجات الحرارة المنخفضة قليلاً |
| الموليبدينوم (شهر) | ≤ 0.10 | مبلغ تتبع; لا يوجد تأثير كبير على الخصائص الأساسية |
| الفاناديوم (الخامس) | ≤ 0.05 | مبلغ تتبع; صقل بنية الحبوب إلى الحد الأدنى |
| عناصر السبائك الأخرى | يتعقب (على سبيل المثال, نحاس) | دفعة طفيفة لمقاومة التآكل في الغلاف الجوي |
1.2 الخصائص الفيزيائية
هؤلاء الخصائص الفيزيائية اجعل S235JR سهلاً للمعالجة والمستقر في البيئات اليومية:
- كثافة: 7.85 ز/سم (بما يتوافق مع معظم الفولاذ الهيكلي منخفض الكربون)
- نقطة الانصهار: 1450 - 1510 درجة مئوية (يتعامل مع المتداول الساخن, اللحام, وتزوير المعدات القياسية)
- الموصلية الحرارية: 47 - 51 ث/(م · ك) في 20 درجة مئوية (نقل الحرارة السريعة للحام والتبريد الفعال)
- سعة حرارة محددة: 460 j/(كجم · ك)
- معامل التمدد الحراري: 13.0 × 10⁻⁶/درجة مئوية (20 - 100 درجة مئوية, الحد الأدنى من التزييف لأجزاء دقيقة مثل الأقواس أو الأعمدة الصغيرة)
1.3 الخصائص الميكانيكية
السمات الميكانيكية لـ S235JR توازن القوة الأساسية مع قابلية العمل - على السعي لتحقيق الأحمال الخفيفة إلى المتوسطة:
| ملكية | نطاق القيمة |
| قوة الشد | 360 - 510 MPA |
| قوة العائد | ≥ 235 MPA |
| استطالة | ≥ 25% (لسمك ≤16mm) |
| الحد من المنطقة | ≥ 50% |
| صلابة | |
| – برينيل (HB) | 100 - 150 |
| – روكويل (B النطاق) | 60 - 80 HRB |
| – فيكرز (HV) | 105 - 155 HV |
| تأثير المتانة | ≥ 27 J في 20 درجة مئوية |
| قوة التعب | ~ 170 ميجا باسكال (10⁷ دورات) |
| ارتداء المقاومة | عدل (مناسبة لقطع الغيار المنخفضة مثل بناء إطارات; 0.7x هذا من 1045 الصلب الكربوني) |
1.4 خصائص أخرى
- مقاومة التآكل: معتدل (الصدأ الصلب غير المطلي في الرطوبة; الجلفنة أو الطلاء يمتد عمره للاستخدام في الهواء الطلق مثل أسوار الحديقة أو الجسور الصغيرة)
- قابلية اللحام: ممتاز (لا حاجة للتسخين المسبق للأقسام بسماكة 20 ملم; يعمل مع لحام القوس القياسي-مثالي للبناء في الموقع)
- القابلية للآلات: جيد جدًا (لينة ودكتايل; تخفيضات بسهولة باستخدام أدوات الصلب عالية السرعة-ارتداء أداة LOW للإنتاج الضخم)
- الخصائص المغناطيسية: المغناطيسية (يعمل مع أدوات الاختبار الأساسية غير المدمرة للكشف عن العيوب في المفاصل الملحومة)
- ليونة: عالي (يمكن أن ينحني 180 درجة دون كسر - مثالي لصنع أشكال مخصصة مثل الأقواس المنحنية أو 门框)
2. تطبيقات الفولاذ الهيكلي S235JR
إن براعة S235JR والتكلفة المنخفضة تجعلها عنصرًا أساسيًا في البناء, السيارات, والتصنيع العام. فيما يلي استخداماتها الرئيسية, مع أمثلة حقيقية:
2.1 بناء
- بناء هياكل: إطارات الحمل الخفيفة للمباني التجارية من 1 إلى 3 طابق (على سبيل المثال, مكاتب صغيرة, متاجر البيع بالتجزئة). استخدمت شركة بناء ألمانية S235JR لمخبز مكون من طابقين-مدعوم من الأطراف 4 أحمال الأرضية KN/M² (أفران, جرد) والتكلفة 20% أقل من استخدام الصلب Q345.
- الجسور: جسور المشاة الصغيرة (≤10 متر) أو جسور الطرق الريفية. تستخدم هيئة نقل بولندية S235JR لجسر قرية 8 أمتار-أحمال مركبة 5 أطنان (السيارات, شاحنات صغيرة) ويتطلب الحد الأدنى من الصيانة 12 سنين.
- المباني الصناعية: إطارات الأرفف ومنصات المعدات للمصانع الصغيرة (على سبيل المثال, طواحين النسيج). تستخدم شركة نسيج إيطالية S235JR لمنصات التخزين - معلنة 800 كجم لكل منصة وكان من السهل تجميعها في الموقع.
- قضبان التعزيز: حديد التسليح البسيطة للخرسانة غير الحرجة (على سبيل المثال, أسس المنزل, الجدران الاحتفاظ الصغيرة). يستخدم منشئ سكني إسباني S235JR حديد التسليح لصف من المنازل - مقاومة 300 كيلوغرام/متر مربع ضغط التربة والتكلفة 15% أقل من حديد التسليح عالية القوة.
2.2 السيارات
- إطارات المركبات: إطار فرعية غير حاملة للسيارات المدمجة (على سبيل المثال, يدعم المقعد الخلفي). تستخدم شركة صناعة السيارات الفرنسية S235JR لإطارها الفرعي الخلفي في هاتشباك الصغير - الوزن المضيء ورخيصًا للختم في الشكل, مع ما يكفي من القوة للاستخدام اليومي.
- مكونات التعليق: أقواس صغيرة لأنظمة التعليق (على سبيل المثال, أقواس شريط الاستقرار). يستخدم مورد السيارات الروماني S235JR لهذه الأقواس - تم اختبارها لتدوم 150,000 كم مقابل. 100,000 كيلومتر للصلب السفلي.
- يتصاعد المحرك: حوامل من المطاط إلى المعادن الأساسية لمحركات الديزل الصغيرة (على سبيل المثال, 1.5-2.0L محركات). تستخدم شركة صناعة السيارات التركية S235JR لهذه التصميمات - الاهتزاز والتكاليف المعتدلة للمقاهنين 12% أقل من تصاعد الفولاذ.
2.3 الهندسة الميكانيكية
- أجزاء الآلة: التروس الصغيرة والأعمدة للأجهزة المنزلية (على سبيل المثال, ضواغط الثلاجة). تستخدم علامة تجارية تركية للأجهزة S235JR لأعمدة الضاغط - الحكم بما يكفي للتعامل معها 3000 دورة في الدقيقة والتكلفة 20% أقل من 1045 فُولاَذ.
- المحامل: الحمل الصغير للمشجعين والمحركات الصغيرة (على سبيل المثال, محركات مروحة السقف). تستخدم شركة إلكترونيات هندية S235JR لهذه العوامل - من السهل الإلقاء على أشكال صغيرة وتستمر 6 سنين.
- مهاوي: قصير, مهاوي منخفضة السرعة لمضخات المياه (على سبيل المثال, مضخات الري حديقة). يستخدم صانع الآلات المغربي S235JR لهذه الأعمدة - CHEAP لإنتاج ومقاومة الصدأ البسيط في الظروف الرطبة.
2.4 تطبيقات أخرى
- معدات التعدين: أجزاء ثانوية للناقلات الخفيفة (على سبيل المثال, أدلة الحزام). يستخدم منجم الفحم في جنوب إفريقيا S235JR لأدلة النقل - 15 طن/يوم فحم الأحمال والتكلفة 25% أقل من أجزاء فولاذية عالية القوة.
- الآلات الزراعية: أجزاء صغيرة للأدوات اليدوية والضوء (على سبيل المثال, مقابض أشعل النار, شفرات الحصادة الصغيرة). تستخدم علامة تجارية للمعدات الزراعية البرازيلية S235JR لمقابض Rake - وهي محنة بما يكفي للانحناء دون كسر وبأسعار معقولة للمزارعين أصحاب الحيازات الصغيرة.
- أنظمة الأنابيب: الأنابيب ذات الجدران الرقيقة لتطبيقات غير الضغط الداخلية (على سبيل المثال, القنوات الجوية, حماية الكابلات). تستخدم شركة البناء العربية السعودية أنابيب S235JR لتوافق الهواء في المبنى السكني - الوزن للتثبيت وسهل القطع إلى الطول.
3. تقنيات التصنيع لصلب S235JR الهيكلي
تكوين S235JR منخفض الكربون يحافظ على التصنيع البسيط, فعالة من حيث التكلفة, ومناسبة للإنتاج ذو الحجم العالي:
3.1 الإنتاج الأولي
- فرن القوس الكهربائي (EAF): خردة الصلب (درجات منخفضة الكربون) يذوب-سريع لإنتاج الدفعة الصغيرة من صفائح أو قضبان S235JR.
- فرن الأكسجين الأساسي (bof): يتم تحويل مكواة الخنزير ذات المحتوى المنخفض للكربون إلى الصلب-يستخدم لإنتاج حدود عالية الحجم من حديد التسليح S235JR, الأنابيب, أو أوراق (الطريقة الأكثر شيوعا على مستوى العالم).
- صب مستمر: الصلب المنصهر يلقي في بيليتس (120-180 مم سميكة) أو الألواح - تشكل تكوينًا موحدًا وأقل عيوبًا للأجزاء الهيكلية الأساسية.
3.2 المعالجة الثانوية
- المتداول الساخن: الطريقة الأولية. يتم تسخين الصلب إلى 1100 - 1200 درجة مئوية وتدحرجت في ملاءات (1-15 مم سميكة), الحانات (6-25 ملم قطر), حديد التسليح, أو الحزم-تصنيع الموازنة وقابلية التشغيل لتشكيل الموقع.
- المتداول البارد: تستخدم للألواح الرقيقة (≤4 مم سميكة) مثل ألواح جسم السيارات أو أغلفة الأجهزة - في درجة حرارة الغرفة لإنهاء السطح الأملس والتسامح الضيق (± 0.05 مم).
- المعالجة الحرارية:
- الصلب: تسخين ل 750 - 800 درجة مئوية, التبريد البطيء - Softens Steel للآلات الدقيقة (على سبيل المثال, قطع العتاد) ويخفف من الإجهاد الداخلي من المتداول.
- التطبيع: نادرا ما تحتاج (S235JR جاهز للاستخدام بعد الدوران); تستخدم فقط للأجزاء عالية الدقة-مشبعة ل 850 - 900 درجة مئوية, تبريد الهواء لتحسين توحيد القوة.
- المعالجة السطحية:
- الجلفنة: غمس في الزنك المنصهر (50- 100 ميكرون طلاء)- يستخدم لأجزاء في الهواء الطلق مثل درابزين الجسر أو أثاث الحدائق لمقاومة الصدأ.
- تلوين: طلاء الايبوكسي أو اللاتكس - مطبق إلى أجزاء داخلية مثل إطارات الماكينة أو أعمدة بناء الجماليات وحماية تآكل طفيفة.
3.3 ضبط الجودة
- التحليل الكيميائي: القياس الطيفي يتحقق من الكربون, المنغنيز, ومحتوى الكبريت (يضمن الامتثال لـ EN 10025 معايير لحام وقوة).
- الاختبار الميكانيكي: اختبارات الشد قياس قوة العائد/الشد; اختبارات التأثير تحقق من الصلابة (حاسمة لأجزاء الحمل); تؤكد اختبارات الصلابة الاتساق.
- اختبار غير التدمير (NDT):
- اختبار الموجات فوق الصوتية: يكتشف العيوب الداخلية في أجزاء سميكة مثل حديد التسليح أو عوارض الجسر الصغيرة.
- فحص الجسيمات المغناطيسية: يجد تشققات السطح في المفاصل الملحومة (على سبيل المثال, بناء اتصالات الإطار أو أقواس الماكينة).
- التفتيش الأبعاد: الفرجار, مقاييس, أو الماسحات الضوئية بالليزر تتحقق من السماكة, قطر, والشكل (± 0.1 مم للأوراق/القضبان, ± 0.2 مم لحدية التسليح - التوافق مع المكونات الأخرى).
4. دراسات الحالة: S235JR في العمل
4.1 بناء: المخبز الألماني المكون من طابقين
استخدمت شركة بناء ألمانية S235JR لمخبز من طابقين (600 م) في برلين. احتاج المخبز إلى إطار صديق للميزانية يمكن بناؤه بسرعة لتلبية مهلة افتتاح لمدة 3 أشهر. S235JR قابلية لحام ممتازة دع الطواقم تجمع الإطار الصلب في 8 أيام (مقابل. 12 أيام الصلب Q345), و قوة العائد (-235 ميجا باسكال) تم التعامل معها بسهولة 4 أحمال الأرضية KN/M² (أفران ثقيلة, أكياس الدقيق). بعد 7 سنين, لم يظهر المخبز أي مشكلات هيكلية - تنقذ 15000 يورو في تكاليف المواد.
4.2 السيارات: الإطار الفرعي الخلفي للسيارة المدمجة الفرنسية
تحولت شركة صناعة السيارات الفرنسية من الصلب من الدرجة المنخفضة إلى S235JR لإطارها الفرعي الخلفي في هاتشباك الصغيرة. الإطار الفرعي يحتاج إلى أن يكون خفيف الوزن (لتحسين كفاءة استهلاك الوقود) ورخيصة لإنتاج. S235JR القابلية للآلات انخفاض عيوب الختم 25%, و ليونة امتصاص طاقة التصادم البسيطة دون كسر. وفرت شركة صناعة السيارات 6 يورو لكل سيارة (300,000 السيارات التي تنتج سنويا), مجموع 1.8 مليون يورو في المدخرات السنوية.
4.3 الهندسة الميكانيكية: مهاوي ضاغط الثلاجة التركية
تستخدم علامة تجارية للتركية S235JR لأعمدة ضاغط الثلاجة. المهاوي اللازمة للتعامل معها 3000 دورة في الدقيقة وصدأ بسيط من التكثيف. S235JR قوة الشد (360-510 ميجا باسكال) صمدت دورات الدوران, و مقاومة التآكل المعتدلة (مع طلاء رفيع مضاد للاشتعال) منع الصدأ ل 8 سنين. وفرت العلامة التجارية 0.4 يورو لكل رمح (2 أنتجت مليون ثلاجة سنويًا)- ما مجموعه 800000 يورو في المدخرات السنوية مقابل. استخدام 1045 فُولاَذ.
5. التحليل المقارن: S235JR مقابل. مواد أخرى
كيف تتراكم S235JR إلى بدائل للخدمة الخفيفة, مشاريع ملائمة للميزانية?
5.1 مقارنة مع الفولاذ الأخرى
| ميزة | S235JR الصلب الهيكلي | 1045 الصلب الكربوني | Q345 الصلب عالي القوة | 304 الفولاذ المقاوم للصدأ |
| قوة العائد | ≥ 235 MPA | ≥ 330 MPA | ≥ 345 MPA | ≥ 205 MPA |
| استطالة | ≥ 25% | ≥ 15% | ≥ 21% | ≥ 40% |
| قابلية اللحام | ممتاز | جيد | جيد | جيد |
| القابلية للآلات | جيد جدًا | جيد | عدل | عدل |
| يكلف (لكل نغمة) | \(650 - \)750 | \(800 - \)900 | \(1,000 - \)1,200 | \(4,000 - \)4,500 |
| الأفضل ل | الهياكل الخفيفة, الأجزاء العامة | أجزاء عالية القوة | هياكل متوسطة الضغط | الأجزاء المعرضة للتآكل |
5.2 مقارنة مع المعادن غير الحديدية
- الصلب مقابل. الألومنيوم: S235JR لديه قوة العائد أعلى 1.7x من الألومنيوم (6061-T6: ~ 138 ميجا باسكال) والتكاليف 65% أقل. الألومنيوم أخف وزنا ولكنه أقل صلابة-لا يمكن ملائئه لأجزاء الحمل مثل إطارات المباني أو مهاوي الضاغط.
- الصلب مقابل. نحاس: S235JR أقوى 3.2x من النحاس والتكاليف 85% أقل. يتفوق النحاس في الموصلية ولكنه ناعم ومكلف للغاية بالنسبة للأجزاء الهيكلية.
- الصلب مقابل. التيتانيوم: تكاليف S235JR 95% أقل من التيتانيوم ولديه قوة عائد مماثلة (التيتانيوم: ~ 240 ميجا باسكال). التيتانيوم مبالغة في المشاريع الخفيفة-تستخدم فقط للفضاء أو البيئات القاسية.
5.3 مقارنة مع المواد المركبة
- الصلب مقابل. البوليمرات التي تعزز الألياف (FRP): FRP مقاوم للتآكل ولكن لديه 55% انخفاض قوة الشد من S235JR وتكلف 3x أكثر. FRP أفضل للأجزاء الزخرفية في الهواء الطلق, لا تحميل إطارات أو مهاوي.
- الصلب مقابل. مركبات ألياف الكربون: ألياف الكربون أخف وزناً ولكنها تكلف أكثر من 12x وهي هشة. يتم استخدامه للمعدات الرياضية المتطورة, لا أجزاء من الآلات ذات الإنتاج الضخم أو إطارات البناء.
5.4 مقارنة مع المواد الهندسية الأخرى
- الصلب مقابل. السيراميك: السيراميك صعبة ولكنها هشة (تأثير المتانة <10 ي) وتكلف 5x أكثر. لا يمكنهم الانحناء - عديمة الفائدة لأجزاء مثل الأقواس أو الأعمدة الصغيرة التي تحتاج إلى امتصاص آثار بسيطة.
- الصلب مقابل. البلاستيك: البلاستيك أرخص ولكن لديها قوة أقل 18x من S235JR وتذوب عند 100 درجة مئوية. يتم استخدامها للأجزاء غير الهيكلية (على سبيل المثال, أغلفة الأجهزة), لا مكونات الحمل.
