51CrV4, DIN 1.8159, AISI 6150 فولاذ زنبركي من نوع AISI 6150

51CrV4 عبارة عن فولاذ من سبائك الكروم والفاناديوم متوسط الكربون تم تطويره للمكونات التي تتطلب قوة شد عالية ومقاومة قوية للإجهاد وأداءً موثوقًا به بعد التبريد والتلطيف. عند معالجته بالمعالجة الحرارية المناسبة، فإنه يوفر توازنًا ممتازًا بين الصلابة وأداء الزنبرك لنوابض السيارات والنوابض الصناعية، والمثبتات عالية القوة، وقضبان الالتواء، والأجزاء الحاملة المماثلة. يعد اختيار 51CrV4 مناسبًا عندما تحتاج إلى صلابة يمكن التنبؤ بها، ومقاومة للتآكل تحت التحميل الدوري، وثبات جيد للأبعاد أثناء المعالجة الحرارية، شريطة أن تستوعب قابلية لحام محدودة وتتبع ممارسات المعالجة الآلية والتلطيف الموصى بها.

1. ما هو الفولاذ 51CrV4؟

51CrCrV4 (رقم مادة DIN 1.8159، ويُقارن أحيانًا بأنواع عائلة SAE/AISI 6150) عبارة عن سبيكة فولاذ مروي ومقوّى مُحسَّن للأجزاء الزنبركية وعالية القوة. وبفضل ما يقرب من 0.47-0.551 تيرابايت 3 تيرابايت من الكربون، وقرابة 1.01 تيرابايت 3 تيرابايت من الكروم وإضافات الفاناديوم الصغيرة، تصلب هذه الدرجة جيدًا في التبريد بالزيت أو البوليمر وتنتج مارتينسيت مقسّى يجمع بين القوة ومقاومة التعب والصلابة المعقولة. استخدمه عندما تحتاج إلى خواص ميكانيكية قابلة للتكرار من عملية تصنيع ضخمة وعندما يمكنك التحكم في المعالجة الحرارية بدلاً من الاعتماد على اللحام الاندماجي للتجميع.

2. المعايير والمعادلات الدولية

عند تحديد 51CrV4 في الرسومات أو في المشتريات، استخدم المراجع التبادلية التالية حتى يتوافق الموردون والمعامل مع معايير الكيمياء والاختبار:

أرفق دائمًا مستند EN أو DIN الدقيق وخطة الفحص المطلوبة عند الطلب لإزالة الغموض.

3. التركيب الكيميائي (جدول وتعليق)

فيما يلي نطاق التركيب الذي ستراه عادةً عند طلب المواد حسب تفاوتات EN / DIN. يجب تقديم شهادات المطحنة لتأكيد المقايسة الفعلية لكل حرارة تسليم.

سبب أهمية هذه العناصر

• يتحكم الكربون في الصلابة ونطاق الصلابة النهائي. يعطي النطاق 0.5% إمكانية قوة قوية بعد التبريد والتلطيف.

• يعمل الكروم على تحسين الصلابة ومقاومة التآكل مع المساهمة في مقاومة التآكل.

• الفاناديوم هو عنصر من السبائك الدقيقة التي تصقل حجم الحبيبات وتزيد من القوة وتحسن الصلابة عند مستويات صلابة معينة.

• يقلل انخفاض P وS من مخاطر التقصف ويحسن قابلية الإنهاء.
  تأكد من القيم الكيميائية الفعلية على شهادة المطحنة، لأن الاختلافات الصغيرة تؤثر على استجابة المعالجة الحرارية والقيم الميكانيكية النهائية.

4. السلوك المعدني والبنية المجهرية

البنية المجهرية بعد المعالجة الصحيحة

• سيُظهر الفريت بالإضافة إلى البرليت في الصور المجهرية النموذجية المدرفلة أو المطابقة ل 51CrV4 قبل التبريد.

• بعد التصلب والتلطيف المناسب، تكون البنية المجهرية السائدة هي المارتينسيت المقسّى مع الكربيدات التي تحتوي على الكروم والفاناديوم. تكون كربيدات الفاناديوم دقيقة وتساعد على الحد من نمو الحبيبات أثناء التصلب.

• ينتج عن التحكم في حجم الحبيبات من خلال درجة حرارة التصلب المناسبة وأوقات التثبيت القصيرة عمر إجهاد أفضل وتشويه أقل.

ملاحظة عملية

• تعمل آثار الفاناديوم على إبطاء نمو حبيبات الأوستينيت السابقة، مما يجعل الفولاذ أقل حساسية للسخونة الزائدة الطفيفة في الفرن مقارنةً بالفولاذ العادي المصنوع من الكروم. وهذا يدعم القوة المستقرة عبر الدفعات عند استخدام الأفران الصناعية.

5. الخواص الميكانيكية - النطاقات النموذجية والجدول

تعتمد القيم الميكانيكية الفعلية على المقطع العرضي والمعالجة الحرارية ومعيار الاختبار. تعتبر النطاقات الموضحة أدناه نموذجية بالنسبة للمادة 51CrV4 المروية والمقواة المعالجة لظروف الزنبرك أو العمود الهندسية.

الملاحظات

• بالنسبة للمكونات التي تحتاج إلى عمر افتراضي للإجهاد، اختر التقسية التي توازن بين الصلابة والمتانة بدلاً من مجرد زيادة القوة إلى أقصى حد.

• تكون طاقة الصدم في درجات الحرارة المنخفضة متغيرة وتعتمد على مستوى المزاج؛ إذا كان من المتوقع الخدمة في درجات الحرارة المنخفضة، قم بتضمين اختبار تشاربي في القبول.

6. المعالجة الحرارية: الدورات والتأثيرات الموصى بها

النوافذ النموذجية للتقسية والتقسية النموذجية ل 51CrV4. ضبط لحجم المقطع ونوع الفرن.

إرشادات عملية

• بالنسبة لتطبيقات الزنبرك، استهدف التقسية عند الحد الأدنى للحفاظ على المرونة. بالنسبة للأعمدة أو المكونات شديدة التحمل حيث تكون الأولوية للصلابة، قم بالتلطيف عند درجات حرارة أعلى لتقليل الهشاشة.

• اختبر دائمًا العينات التمثيلية لتعيين معلمات الدورة النهائية للإنتاج. تعتبر عينات وقسائم الطاحونة ذات قيمة للتحقق من صحة العملية.

7. اختيار الصلابة والتبريد؛ التحكم في التشوه

الصلابة

• يوفر 51CrV4 صلابة جيدة للمقاطع الصغيرة إلى المتوسطة. قد لا تتحول المقاطع الأكبر حجمًا بالكامل إلى مارتينسيت مع الإخماد المعتدل، لذا قم بالتقييم باستخدام اختبارات السكون النهائي من جوميني إذا كانت هندسة الجزء حرجة.

اختيار السقاية

• ينتج عن التبريد بالتبريد بالزيت أو التبريد بالبوليمر معدل تبريد مضبوط يقلل من التشقق والتشويه مع تحقيق البنية المارتنسيتية اللازمة. بالنسبة للمقاطع الرقيقة قد يكون الإخماد الأسرع مقبولاً، ولكن تزداد الضغوط الداخلية ومخاطر التشقق.

تقنيات التحكم في التشويه

• استخدام التسقية المتقطعة والتبريد المتقطع والتبريد بالحرارة المنخفضة للهندسة الحرجة.

• تطبيق التَرْكِيبات التي تقيد الجزء أثناء التبريد حيثما أمكن.

• لا تفكر في المعالجة تحت الصفر إلا إذا كان يجب تقليل الأوستينيت المحتجز.

• تنفيذ معدلات ارتفاع الفرن المضبوطة والتحميل المنتظم لتقليل التدرجات.

8. اعتبارات قابلية اللحام والربط

لا يوصى باللحام 51CrV4 كخيار أول للتصاميم الحرجة للحام للأسباب التالية:

• تتميز بقابلية لحام معتدلة إلى ضعيفة بسبب محتوى الكربون والسبائك الذي يعزز المناطق المتأثرة بالحرارة الصلبة والهشة.

• تعتبر المعالجة الحرارية المسبقة والمعالجة الحرارية بعد اللحام ضرورية لتجنب التشقق في كثير من الحالات. بالنسبة لمعظم سيناريوهات الإنتاج، يُفضل الربط الميكانيكي أو التركيبات المتداخلة أو تصميم المكونات التي يتم تشكيلها ومعالجتها حراريًا كوحدة واحدة.

إذا كان اللحام لا مفر منه

• استخدم الأقطاب الكهربائية منخفضة الهيدروجين، وقم بالتسخين المسبق لدرجة الحرارة الموصى بها (عادةً 150-250 درجة مئوية)، وقم بإجراء التقسية اللاحقة للحام أو تخفيف الضغط وفقًا لمواصفات إجراء اللحام المؤهل.

• الحصول على تأهيل إجراءات اللحام وإجراء اختبارات غير مدمرة حيث تكون السلامة أمرًا بالغ الأهمية.

9. التصنيع: التصنيع الآلي، والتشكيل على البارد، وأطراف الطحن

التصنيع الآلي

• ماكينات 51CrV4 مثل العديد من سبائك الفولاذ متوسط الكربون. ستؤثر الصلابة على تآكل الأداة. استخدم إدخالات كربيد حادة وإعدادات صلبة وسائل تبريد كافٍ لإطالة عمر الأداة.

• يجب إجراء التخشين قبل المعالجة الحرارية النهائية حيثما أمكن. إذا كانت المعالجة الآلية بعد التصلب مطلوبة، استخدم أدوات الطحن أو أدوات الكربيد المصنفة للصلابة المطلوبة.

التشكيل على البارد وحدود التشكيل على البارد

• يمكن الثني والتشكيل على البارد في الحالة الطبيعية. بعد التبريد والتلطيف لا يكون الفولاذ مناسباً للتشكيل على البارد. بالنسبة لتصنيع الزنبرك، غالبًا ما يحدث التشكيل الأولي قبل التقسية النهائية.

الطحن والتشطيب

• للتحكم في الأبعاد النهائية وتشطيب السطح، يعد الطحن بدون مركز أو الطحن السطحي بعد التقسية أمرًا شائعًا. حافظ على اختيار العجلة المناسبة لنطاق الصلابة لتجنب التزجيج والحرق.

10. اعتبارات المعالجات السطحية والطلاء والتآكل

ملاحظة التآكل الأساسي

• 51CrV4 غير قابل للصدأ. لأي بيئة بها رطوبة أو عوامل تآكل استخدم الطلاءات الواقية. تشمل الخيارات النموذجية الفوسفات + الزيت للنوابض، أو الزنك المطلي بالكهرباء عند الاقتضاء، أو أنظمة الطلاء للأجزاء الكبيرة.

العمليات السطحية الشائعة

• يحسّن التقشير بالخردق من عمر الكلال للنوابض وقضبان الالتواء عن طريق إحداث إجهادات متبقية ضاغطة.

• يمكن النظر في تقسية أسطح المحامل بالحث ولكن يتطلب الأمر إجراء تجارب عملية لأن التسخين الموضعي يغير البنية المجهرية وقد يستلزم تقسية لاحقة لتخفيف الضغوط.

• يمكن إجراء عملية النيترة على كيميائيات محددة ولكنها تحتاج إلى تقييم العملية لأن السبيكة الأساسية مُحسّنة للتبريد والتلطيف بدلاً من التصلب بالانتشار.

يجب على المصممين تضمين تفاصيل المعالجة السطحية في مستندات الشراء لضمان امتثال الموردين لدورة الحياة وتوقعات الضمان.

11. التطبيقات الشائعة وأمثلة الحالات

يُستخدم 51CrV4 في صناعة السيارات، والأدوات، والأجهزة الصناعية التي تحتاج إلى تحميل دوري وقوة مرونة.

مذكرة حالة

• غالبًا ما تستخدم مكونات نظام التعليق في السيارات فولاذ زنبركي معالج بالحرارة مشابه لفولاذ 51CrV4 لأنها تتطلب أداءً طويل الأجل في ظل التحميل المتغير. وعادة ما يقوم الموردون بتسليم الموردين عادةً لفائف أو فراغات معايرة يتم طلاؤها في النهاية بطبقة سطحية ومقشرة بالخردق.

12. قائمة مراجعة المواصفات والمشتريات لتسعير المصنع

عند طلب عروض الأسعار بهدف الحصول على شفافية أسعار المصنع 100% من المطاحن أو التجار، قم بتضمين:

• الرتبة الدقيقة EN/DIN: 51CrV4, 1.8159 ومراجع البند.

• الحالة المطلوبة: المدرفلة على الساخن، أو المدرفلة على البارد، أو المدرفلة على البارد، أو المدرفلة على البارد، أو المروية والمقواة.

• المتطلبات الميكانيكية: أهداف الشد والإخضاع والاستطالة والصلابة.

• جدول المعالجة الحرارية أو شروط القبول.

• متطلبات تشطيب السطح والطلاء.

• متطلبات اختبار العينة: مؤشر مديري المشتريات، والتحليل الكيميائي، وتقرير اختبار الشد، ومخطط الصلابة، والتشاربي عند درجة حرارة محددة إذا لزم الأمر.

• إمكانية التتبع: رقم حراري مرتبط بشهادة المطحنة.

• شكل التسليم: قضيب، أو شريط، أو شريط، أو لوحة، أو لفائف، أو فراغات.

• التفاوتات المسموح بها والفحص الخاص (الموجات فوق الصوتية، الجسيمات المغناطيسية) إذا كانت السلامة حرجة.

غالبًا ما يعني طلب سعر المصنع الشراء المباشر من مطحنة أو موزع معتمد. قارن دائمًا بين شهادات المطاحن المعروضة والمهل الزمنية. ستعرض المطاحن الأسعار حسب الوزن وقد توفر تكاليف أقل للوحدة للأطوال المدرفلة الأكبر أو كميات المنصات النقالة.

13. مراقبة الجودة والاختبار

الحد الأدنى من الاختبارات المطلوبة للأجزاء الحرجة

• التركيب الكيميائي عن طريق شهادة المطحنة والفحص الطيفي الموضعي.

• اختبار الشد وحمل الإثبات عند تحديده.

• ملف الصلابة عبر المقطع العرضي للأجزاء المروية.

• اختبار تشاربي للصدمات إذا كان الجزء يعمل في درجات حرارة منخفضة أو به أحمال صدمات ديناميكية.

• الاختبارات غير المدمرة: الجسيمات المغناطيسية أو السائل المخترق على الأسطح الحرجة بعد المعالجة الحرارية؛ الموجات فوق الصوتية للمطروقات الكبيرة.

خطط أخذ العينات

• اتبع خطط القبول الخاصة بالمنظمة الدولية لتوحيد المقاييس ISO أو EN أو العميل. بالنسبة للإنتاج بالجملة، ضع مقاييس إحصائية للتحكم في العمليات لتباين المعالجة الحرارية وانحراف الصلابة والتشويه.

14. التخزين والمناولة والتتبع

• قم بتخزين الملفات والقضبان في الداخل وبعيداً عن الخرسانة لتجنب ملامسة الرطوبة.

• للتخزين الطويل، استخدم زيتاً خفيفاً وقم بتدوير المخزون لتجنب التعرض الطويل الأمد.

• الحفاظ على إمكانية تتبع الرقم الحراري من شهادة المطحنة من خلال خطوات التصنيع إلى الجزء النهائي. هذا أمر بالغ الأهمية عندما يجب التحقيق في الأعطال الميدانية.

15. الملاحظات المتعلقة بالبيئة والصحة والسلامة

• أثناء التصنيع الآلي والطحن، استخدم شفط الغبار. يمكن أن يشكل الغبار المعدني مخاطر استنشاق.

• زيوت التسقية قابلة للاشتعال؛ قم بمناولتها وتخزينها وفقًا لقوانين السلامة في مكان العمل. أثناء عمليات التسقية يتم جمع ومعالجة نفايات الزيوت وفقاً للوائح البيئية المحلية.

• يجب استخدام معدات الوقاية الشخصية والتشطيب السطحي باستخدام معدات الوقاية الشخصية والالتقاط الموضعي للتحكم في الجسيمات المحمولة في الهواء.

16. الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. ما هو التركيب الكيميائي الدقيق للمادة 51CrV4؟
   النطاق النموذجي هو 0.47-0.55% C، و0.70-1.10% Mn، وما يصل إلى 0.40% Si، وحوالي 0.90-1.20% Cr، و0.10-0.25% V. اطلب شهادة المطحنة لكل حرارة.

2. هل 51CrV4 هو نفسه AISI 6150؟
   وغالبًا ما تتم مقارنتها واستخدامها بالتبادل في التجارة، ولكن تحقق دائمًا من التفاوتات الكيميائية والميكانيكية في ورقة بيانات المورد لأنه قد توجد اختلافات صغيرة.

3. هل يمكنني لحام الأجزاء المصنوعة من 51CrV4؟
   يمثل اللحام تحديًا. هناك حاجة إلى التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام لتجنب التشقق. بالنسبة للأجزاء الحرجة تجنب اللحام قدر الإمكان.

4. ما وسيط الإخماد الذي يجب أن أستخدمه؟
   تعتبر مواد التبريد الزيتية أو البوليمرية نموذجية لتحقيق التوازن بين الصلابة وتقليل مخاطر التشقق والتشويه الناتج عن التبريد. يعتمد الاختيار على حجم المقطع.

5. ما هي الصلابة التي يمكن تحقيقها؟
   بعد التسقية والتلطيف تصل درجة الحرارة عادةً إلى ما بين 35 و52 HRC حسب درجة حرارة التلطيف والخصائص المستهدفة.

6. هل يوصى بالتقشير بالخردق للنوابض؟
   نعم، يعتبر الصقل بالحقن بالخردق عملية تشطيب قياسية للنوابض لتحسين عمر الكلال من خلال إحداث إجهاد متبقي ضاغط على السطح.

7. ما البدائل التي يجب أن أضعها في الاعتبار؟
   وللحصول على صلابة أعلى في قوة مماثلة، ضع في اعتبارك درجات الكروم والفاناديوم الأخرى أو عائلات السبائك. للحصول على قابلية لحام أفضل، اختر الفولاذ منخفض الكربون والنيكل المخصب بالنيكل. قم دائمًا بمطابقة الدرجة مع متطلبات التطبيق.

8. ما الاختبارات التي يجب أن أطلبها عند الولادة؟
   شهادة مطحنة لاختبارات الكيمياء والصلابة والشد واختبارات الشد والاختبار غير القابل للامتحان عندما تتطلب الهندسة أو السلامة ذلك. تضمين تواتر أخذ العينات في طلب الشراء.

9. كيف يؤثر الفاناديوم على الخصائص؟
   يصقل الفاناديوم حجم الحبيبات ويشكل كربيدات دقيقة تعزز قوة الخضوع والصلابة دون الحاجة إلى كربون أعلى. وهذا يساعد في مقاومة الإجهاد.

10. هل هناك أي قواعد تخزين خاصة؟
    احتفظ بالمواد في الداخل وجافة وموثقة بأرقام حرارية. بالنسبة للأجزاء المطلية أو المقشورة بالخردق، تجنب التكديس الذي يضر بالطبقة النهائية.

17. نموذج الشراء والمواصفات

استخدم هذا النموذج المختصر عند إعداد طلبات تقديم العروض للحصول على أسعار دقيقة من المصنع:

• المادة: 51CrV4 (EN 1.8159).

• تحمل الكيمياء: حدود EN المطلوبة، إرفاق النطاقات المستهدفة.

• حالة التسليم:

• المتطلبات الميكانيكية: الشد، والخضوع، والاستطالة، والصلابة.

• المعالجة الحرارية: توفير أ/دورات درجة الحرارة أو طلب من المورد تحديد العينة والموافقة عليها.

• تشطيب السطح: مقشور بالرصاص / فوسفات وزيت / مطلي / مطلي بالزنك.

• الفحص: شهادة ماكينة التفريز 3.1 أو 3.2، مخطط الصلابة، الشد، الفحص غير القابل للامتحان حسب الحاجة.

• إمكانية التتبع: الرقم الحراري مطلوب على جميع الأجزاء.

• الكمية، والأبعاد، والتعبئة والتغليف، والمهلة الزمنية.