1. ما هي مقاييس الصلابة الرئيسية المستخدمة لاختبار الملفات الفولاذية المجلفنة؟ ما هي النطاقات المطبقة الخاصة بكل منها؟
مقياس روكويل للصلابة B (HRB) هو الأكثر استخدامًا لاختبار صلابة الملفات الفولاذية المجلفنة، يليه صلابة فيكرز (HV) وصلابة برينل (HB). يتضمن اختبار صلابة روكويل ضغط كرة فولاذية صلبة بقطر معين على سطح العينة تحت حمل محدد. يتم تحديد قيمة الصلابة عن طريق قياس عمق المسافة البادئة؛ كلما زاد العمق، انخفضت الصلابة. هذه الطريقة سريعة ولا تتطلب قياس المسافة البادئة، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع لمراقبة الجودة في الإنتاج. نظرًا لأن المادة الأساسية للصفائح الفولاذية المجلفنة تتكون في الغالب من الفولاذ الكربوني المنخفض- وسبائك الفولاذ المنخفضة-، مع سمك يتراوح عادةً من 0.3 إلى 5.0 مم، فإن مقياس HRB مناسب بشكل خاص. حمولتها الإجمالية هي 100 كجم، وذلك باستخدام كرة فولاذية ذات قطر 1/16 بوصة. عندما تكون قوة المادة الأساسية عالية وتتجاوز الصلابة HRB 100، يمكن استخدام مقياس HRC أو HRA (باستخدام مسافة بادئة مخروطية ماسية)، وينبغي التحكم في عمق المسافة البادئة لتجنب فشل المسافة البادئة. تتميز صلابة فيكرز (HV) بأنها متعددة الاستخدامات ومناسبة لتقييم صلابة المقاطع العرضية للصفائح الرقيقة أو المناطق المجهرية. ومع ذلك، فهو بطيء في الاختبار ويتطلب تسطيحًا عاليًا لسطح العينة، لذلك يتم استخدامه في الغالب لفحص تحكيم الجودة. في الممارسة الهندسية، تُستخدم أيضًا أجهزة اختبار صلابة Leeb بشكل شائع في-الاختبارات غير المدمرة في الموقع-، حيث يكون HRB وHV هما الأفضل. يتم بعد ذلك تحويل نتائج الاختبار إلى قيم قوة الشد لتحديد المواد.
2. كيف يتم تصنيف درجات صلابة الملفات المجلفنة من الأكثر ليونة إلى الأصعب حسب درجة تصلب عملها؟
ج: يتم تصنيف درجات صلابة الملفات المجلفنة إلى خمسة مستويات من الأكثر ليونة إلى الأصعب وفقًا لدرجة تصلب المادة الأساسية بعد الدرفلة على البارد وحالة التلدين. تتوافق الحالة الصلبة الملدنة (عادةً ما يتم تحديدها S) مع صلابة تبلغ حوالي HRB 85-110. خضعت المادة الأساسية للتليين الكامل لإعادة البلورة، مما أدى إلى تكوين هيكل موحد ولدونة جيدة، ومناسب للسحب العميق. 1/8 الصلب الذي يتوافق مع HRB 50-71, HV 95-130. خضعت المادة الأساسية لتصلب طفيف أثناء الدرفلة على البارد، وتستخدم في الثني السطحي وأجزاء الثني العامة. 1/4 بقوة تتوافق مع HRB 65-80، HV 115-150. يتمتع بقوة معينة ويحافظ على قابلية تشكيل جيدة، ومناسب لرسم الأجزاء الأسطوانية الضحلة والدعامات الهيكلية. 1/2 الصلب يتوافق مع HRB 74-89، HV 135-185. تم تحسين القوة بشكل أكبر، حيث يتم استخدامها للأجزاء والمكونات الهيكلية العامة ذات متطلبات حمل معينة. تتوافق المواد الصلبة تمامًا مع HRB 85 وما فوق وHV 170 وما فوق. المادة الأساسية غير ملدنة أو ملدنة قليلاً فقط، مما يحافظ على الحالة الصلبة عالية القوة بعد الدرفلة على البارد. يتم استخدامها في التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية ولا يكون التشكيل المعقد ضروريًا، مثل ألواح السقف والبلاط المموج.
3. كيف يتم التعبير عن درجة صلابة الملف المجلفن في الفولاذ عالي القوة - والمواد الهيكلية؟
ج: بالنسبة إلى -السبائك العالية-الفولاذ المنخفض والملفات المجلفنة بالفولاذ المزدوج، لم يعد من الممكن استخدام قيمة الصلابة بشكل مباشر كتسمية للدرجة، ولكن يمكن أن تنعكس درجة القوة بشكل غير مباشر من خلال نطاق الصلابة. على سبيل المثال، وفقًا لمعيار EN 10292، يتم تقسيم الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن-المقوى بالترسيب-إلى عدة درجات بناءً على قوة الخضوع، مثل HX260LAD، وHX300LAD، وHX340LAD، وHX380LAD، وHX420LAD. تم تحسين القوة عن طريق إضافة عناصر السبائك الدقيقة مثل Nb وTi من خلال تقوية الترسيب وصقل الحبوب. من بينها، HX380LAD والدرجات الأعلى يمكن أن تصل إلى قوة شد تزيد عن 550 ميجا باسكال، مما يتوافق مع الصلابة التي تبلغ تقريبًا HRB 85~95 وHV 170~210. في معيار ASTM A653، تشير درجة سبائك الفولاذ العالية-المنخفضة-(HSLAS) مباشرةً إلى الحد الأدنى من قوة الخضوع من خلال تعيين الدرجة. يتم إدراج درجات الفولاذ التي تحتاج إلى تلبية متطلبات الصلابة الإلزامية بشكل منفصل في المعيار، ويتم تحديد شروط اختبار الصلابة بوضوح. بالنسبة لصفائح الفولاذ المجلفنة من الدرجة الهيكلية (سلسلة S) مثل S220GD وS350GD في المعيار الأوروبي EN 10147، فإن المعيار نفسه لا يفرض قيمة الصلابة، ولكن في الإنتاج الفعلي، يتم استخدام الصلابة كمؤشر للتحكم في العملية لحالة التلدين واستقرار العملية.
4. ما هي علاقة التحويل بين الصلابة والقوة وما هي تطبيقاتها في الهندسة؟
ج: بالنسبة للصلب الكربوني والركائز الفولاذية المنخفضة-المستخدمة في الملفات المجلفنة، هناك علاقة خطية إيجابية جيدة بين صلابة روكويل (HRB) وقوة الشد. في الممارسة الصناعية، يتم استخدام صيغة تجريبية بشكل شائع للتحويل التقريبي: قوة الشد (MPa) ≈ 3.2 × HRB + 150 (هذه الصيغة قابلة للتطبيق على الفولاذ منخفض الكربون - مع نطاق HRB من 50 إلى 100). يعد اختبار الصلابة بسيطًا وسريعًا، ويمكن إجراؤه بشكل مستمر على خطوط إنتاج الشرائط، بينما يتطلب اختبار الشد قطع عينات قياسية ويستغرق وقتًا-. لذلك، يتم استخدام اختبار الصلابة على نطاق واسع في مراقبة جودة العمليات لتقدير الخواص الميكانيكية للأجزاء بسرعة. في الموقع الهندسي، يستخدم المشغلون أجهزة اختبار صلابة Leeb أو أجهزة اختبار صلابة Rockwell المحمولة لإجراء اختبارات الصلابة على الملفات المجلفنة أو المنتجات النهائية، وتحويل قيمة HRB إلى قيمة قوة الشد من خلال الرجوع إلى الجداول، ثم تحديد ما إذا كانت المادة تلبي متطلبات التصميم وفقًا لمعايير مثل GB/T 700 وGB/T 1591. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن علاقة التحويل هذه تنطبق فقط على مقارنة نفس درجة الفولاذ وظروف المعالجة الحرارية المماثلة. بالنسبة للملفات المجلفنة ذات أنظمة التركيب المختلفة (مثل الفولاذ IF والفوسفور-الذي يحتوي على فولاذ عالي القوة-)، لا يمكن تطبيق نفس صيغة التحويل مباشرة عبر المواد.
5. هل تؤثر طبقة طلاء الزنك نفسها على نتائج اختبار الصلابة؟ كيف تعمل بشكل صحيح للحصول على الصلابة الحقيقية للركيزة؟
ج: إن تأثير طبقة طلاء الزنك على نتائج اختبار صلابة الركيزة لا يكاد يذكر بشكل عام. تتراوح سماكة طبقة طلاء الزنك بشكل عام بين 5 و30 ميكرومتر (الإجمالي لكلا الجانبين، حوالي 2.5 إلى 15 ميكرومتر لجانب واحد)، في حين أن عمق المسافة البادئة لموضع الكرة الفولاذية لاختبار صلابة روكويل على السطح المعدني يصل عادة إلى 0.1 إلى 0.5 ملليمتر. عمق المسافة البادئة يتجاوز بكثير سمك طبقة طلاء الزنك. لذلك، يتم تحديد قيمة الصلابة المقاسة بشكل أساسي بواسطة الركيزة الفولاذية؛ توفر طبقة الزنك طبقة سطحية ضحلة فقط وتكون مساهمتها في مقاومة المسافة البادئة ضئيلة. كما تنص شركة Baosteel بوضوح في المواصفات الفنية لمنتجها على أن تأثير طبقة طلاء الزنك نفسها على قيمة الصلابة لا يكاد يذكر. ومع ذلك، لضمان دقة نتائج الاختبار، يجب ملاحظة النقاط التشغيلية التالية: أولاً، قبل الاختبار، يمكن إزالة الطبقة الغنية بالزنك-وبقع الزيت الموجودة على سطح نقطة الاختبار بلطف باستخدام ورق الصنفرة الناعم، ولكن يجب تجنب الصنفرة المفرطة لمنع تلف الركيزة؛ ثانيًا، يجب أخذ 35 نقطة اختبار على الأقل في اتجاهي العرض والطول لإزالة أخطاء النقطة-المفردة؛ أخيرًا، عندما تكون هناك تقلبات واضحة في الصلابة الطولية في الملفات المجلفنة، فإنها غالبًا ما تعكس مشاكل العملية مثل درجة حرارة التلدين غير المتساوية قبل الجلفنة، بدلاً من الانحرافات الناجمة عن الطلاء نفسه، ويجب تأكيدها عن طريق اختبار الشد وتحليل البنية المجهرية. بالنسبة إلى -المنتجات المطلية السميكة ذات سماكة طلاء كبيرة جدًا (مثل أن تتجاوز 80 ميكرومترًا)، يوصى بطحن سطح الاختبار للعينة قليلاً وصولاً إلى طبقة الركيزة قبل إجراء اختبار الصلابة للحصول على قيمة صلابة الركيزة الأكثر دقة وموثوقية.