يتم استخدام ألواح الصلب الكربوني في البناء والآلات والنقل ومعدات الطاقة وتصنيع المعادن العامة. يعتمد أدائها على عوامل مثل التركيب الكيميائي، ودرجة الفولاذ، والسمك، والمعالجة الحرارية، وحالة التصنيع. ونتيجة لذلك، يجب أن يأخذ اختيار المواد في الاعتبار متطلبات الخدمة والتصنيع الفعلية بدلاً من السمك أو الأبعاد وحدها.
توفر الدرجات المختلفة مجموعات مختلفة من القوة والمتانة وقابلية اللحام وقابلية التشكيل والصلابة. تعتبر هذه الاختلافات مهمة عند اختيار المواد للمكونات الهيكلية والآلات ومعدات الضغط وغيرها من المنتجات المصنعة.
لوحة من الصلب الكربونيهو منتج فولاذي مسطح يكون فيه الكربون هو العنصر الرئيسي في صناعة السبائك، مع وجود المنغنيز وعناصر أخرى ضمن حدود محددة. تؤثر التركيبة والصف على خصائص مثل قوة الشد والصلابة والليونة وقابلية اللحام.
يتم إنتاج المادة عادةً عن طريق الدرفلة على الساخن ويتم توفيرها بسماكات وعروض وأطوال ودرجات مختلفة. اعتمادًا على التطبيق، يمكن قطعها أو تشكيلها أو لحامها أو تصنيعها أو معالجتها بشكل أكبر أثناء التصنيع.
غالبًا ما يتم تجميع الفولاذ الكربوني حسب محتوى الكربون، على الرغم من أن المواصفات الهندسية تعتمد عادةً على درجة ومعيار معين. تتميز المواد منخفضة ومتوسطة وعالية الكربون بخصائص مختلفة، وبالتالي تستخدم لأغراض مختلفة.
يحتوي الفولاذ منخفض الكربون على كمية صغيرة نسبيًا من الكربون، وهو بشكل عام أسهل في اللحام والتشكيل من الدرجات الأعلى من الكربون. يتم استخدامه بشكل شائع في التصنيع الهيكلي، والإطارات، والأقواس، والآلات العامة، والمكونات الأخرى التي تتطلب قوة معتدلة ومعالجة مباشرة.
يوفر الفولاذ الكربوني المتوسط مستوى أعلى من القوة والصلابة مقارنة بالدرجات منخفضة الكربون. يمكن استخدامه لمكونات الآلات، والأعمدة، والأجزاء الهيكلية، والتطبيقات الأخرى حيث يكون الأداء الميكانيكي أكثر أهمية من الحد الأقصى للتشكيل.
يمكن أن يؤدي ارتفاع محتوى الكربون إلى زيادة الصلابة والقوة مع تقليل الليونة وقابلية اللحام. وبالتالي فإن هذه المواد أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب صلابة متزايدة أو مقاومة للتآكل، وفقًا لمتطلبات الدرجة المحددة.
يتم تحديد خصائص اللوحة الفولاذية حسب درجتها وتركيبها الكيميائي وسمكها ومعالجتها الحرارية وحالة الإنتاج. تتم مراجعة الخصائص التالية بشكل شائع أثناء اختيار المواد.
تعتمد الدرجة المناسبة على بيئة الخدمة، وظروف التحميل، وعملية التصنيع، والمعايير المطبقة. تتضمن التطبيقات الشائعة ما يلي.
تُستخدم الألواح الفولاذية للألواح الأساسية، وإطارات الدعم، والمنصات، والأقواس، والأعضاء الهيكلية، والهياكل الفولاذية المصنعة. يأخذ اختيار المواد عمومًا في الاعتبار القوة والسمك وقابلية اللحام والمواصفات الهيكلية ذات الصلة.
في تصنيع الآلات، يمكن استخدام هذه المواد لإطارات المعدات، والدلاء، والأقواس، والتجمعات الهيكلية، والأجزاء المصنعة الأخرى. عندما يكون التآكل أو التحميل المتكرر مصدر قلق كبير، يمكن تحديد درجات أعلى قوة أو مقاومة للتآكل.
يتم استخدام درجات مختارة في الغلايات وأوعية الضغط والخزانات والمعدات ذات الصلة. قد تتطلب مثل هذه التطبيقات خصائص ميكانيكية محددة، واختبار التأثير، والمعالجة الحرارية، وضوابط السُمك، وإجراءات الفحص التي يحددها المعيار المعمول به.
تُستخدم الألواح الفولاذية أيضًا في المقطورات ومعدات السكك الحديدية وهياكل السفن والمكونات الأخرى المتعلقة بالنقل. تعتمد المواد المطلوبة على الأحمال الهيكلية وظروف التشغيل وإجراءات اللحام والمواصفات الصناعية المعمول بها.
يجب أن يبدأ اختيار المواد بشروط الخدمة المقصودة وعملية التصنيع. إن تلبية السماكة المطلوبة لا تعني بالضرورة أن درجة معينة مناسبة. وينبغي أيضًا مراجعة الخواص الميكانيكية وخصائص اللحام وظروف درجة الحرارة والمعايير المطبقة.
تشمل الاعتبارات الرئيسية الدرجة والسمك والأبعاد وقوة الخضوع وقوة الشد ومتطلبات التأثير وطريقة اللحام ومتطلبات التشكيل ودرجة حرارة التشغيل ومواصفات ASTM أو EN أو JIS أو أي مواصفات أخرى.
بالنسبة للهياكل الملحومة، قد يلزم أيضًا أخذ مكافئ الكربون في الاعتبار، خاصة عند العمل بدرجات أعلى قوة أو أعلى من الكربون. قد تحتوي معدات الضغط والتطبيقات الأخرى الخاضعة للتنظيم على متطلبات إضافية للمواد والاختبار والفحص.
يتم تصنيع الألواح الفولاذية وفقًا لمعايير وطنية ودولية مختلفة. يمكن أن تحدد هذه المواصفات التركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية، وتفاوتات الأبعاد، وطرق الاختبار، وشروط التسليم.
على سبيل المثال، يرتبط ASTM A36 عادةً بالتطبيقات الهيكلية العامة، بينما يغطي ASTM A516 الدرجات المستخدمة في بعض تطبيقات أوعية الضغط. لا يعني تعيين درجة مماثلة بالضرورة أن مادتين قابلتان للتبديل. يجب مراجعة المعيار الكامل والتركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية وحالة التسليم قبل إجراء الاستبدال.
يجب أن توفر المواصفات الكاملة معلومات كافية عن المواد التي سيتم تصنيعها وفحصها واستخدامها بشكل صحيح. تشمل التفاصيل النموذجية ما يلي:
يساعد تحديد هذه المتطلبات قبل الإنتاج على ضمان توافق المواد المحددة مع التصميم وعملية التصنيع ومتطلبات الفحص وشروط الخدمة المقصودة.
