ASTM A36 وASTM A572 نوعان من الفولاذ الهيكلي شائعا الاستخدام، ويُستخدمان في تطبيقات متنوعة، من الجسور والإنشاءات إلى منشآت الطاقة والتصنيع الصناعي وألواح الطرق. عند اختيار المادة المناسبة لأي مشروع، من الضروري فهم الاختلافات الجوهرية بينهما، لما لها من تأثير كبير على الأداء والتكلفة والمتانة.
1.0 A36 مقابل A572: نظرة عامة سريعة
في حين يتم تصنيف كل من ASTM A36 و A572 على أنهما من الفولاذ منخفض الكربون، إلا أنهما يختلفان بشكل كبير في القوة والتكوين وقابلية التشكيل:
| ميزة | ASTM A36 | ASTM A572 (الدرجة 50) |
| يكتب | الفولاذ الهيكلي الكربوني | الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة (HSLA) |
| قوة الخضوع | ≈ 250 ميجا باسكال (36 كيلو باسكال) | ≈ 345 ميجا باسكال (50 كيلو باسكال) |
| قوة الشد | 400–550 ميجا باسكال | 450–620 ميجا باسكال |
| يكلف | أدنى | أعلى قليلاً (بسبب عناصر السبائك) |
| قابلية العمل | ممتاز | جيد |
| قابلية اللحام | ممتاز | ممتاز |
| التطبيقات | الهياكل العامة والتصنيع | الهياكل الثقيلة والجسور والإنشاءات |
1.1 مقدمة إلى ASTM A36
ASTM A36 هو الفولاذ منخفض الكربون، تشتهر بقابليتها الممتازة للحام وسهولة تصنيعها، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الهيكلية والتصنيعية العامة. بفضل محتواها المنخفض من الكربون (عادةً لا يتجاوز 0.26%)، فهي مناسبة تمامًا لعمليات القطع واللحام والتشكيل.
| المزايا | التطبيقات الشائعة |
| منخفضة التكلفة | التطبيقات الهيكلية العامة |
| سهلة اللحام والتشغيل | تأطير حمولة خفيفة إلى متوسطة |
| متوفر على نطاق واسع | لوحات الطرق وقواعد المعدات والمزيد |
1.2 مقدمة إلى ASTM A572 (التركيز على الدرجة 50)
ASTM A572 هو فولاذ عالي القوة ومنخفض السبائك (HSLA)، يحتوي على عناصر مثل المنغنيز والفوسفور لتعزيز قوته ومتانته. الدرجة 50، وهي من أكثر الدرجات شيوعًا، تُستخدم على نطاق واسع في الهياكل ذات الأحمال الثقيلة نظرًا لقوة خضوعها العالية وقابليتها الممتازة للحام.
2.0 كيفية الاختيار بين A36 و A572
عند الاختيار بين A36 و A572، يجب مراعاة العوامل التالية:
| المزايا | التطبيقات الشائعة |
| قوة عالية (حوالي 1.4 مرة من قوة الخضوع لـ A36) | هياكل الجسور عالية القوة |
| مقاومة أفضل للتآكل | الهياكل الفولاذية للمباني الشاهقة |
| يقلل من كمية الفولاذ المطلوبة، مما يؤدي إلى إنشاء هياكل أخف وزناً | المباني الصناعية ودعم المعدات الثقيلة |
2.1 التركيب الكيميائي للفولاذ ASTM A36
| عنصر السبائك | السمك ≤ ¾” | >¾” إلى 1½” | >1½” إلى 2½” | >2½” إلى 4” | >4" |
| ماكس كاربون | 0.25% | 0.25% | 0.26% | 0.27% | 0.29% |
| المنغنيز | غير محدد | 0.80–1.20% | 0.80–1.20% | 0.85–1.20% | 0.85–1.20% |
| ماكس فوسفور | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% |
| ماكس سولفور | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% |
| السيليكون | ≤ 0.40% | ≤ 0.40% | 0.15–0.40% | 0.15–0.40% | 0.15–0.40% |
| النحاس (الحد الأدنى) | 0.20% | 0.20% | 0.20% | 0.20% | 0.20% |
2.2 التركيب الكيميائي للفولاذ ASTM A572
| درجة | 42 | 50 | 55 | 60 | 65 | 65 (سمك >½” إلى 1¼”) |
| ماكس كاربون | 0.21% | 0.23% | 0.25% | 0.26% | 0.26% | 0.23% |
| ماكس منجنيز | 1.35% | 1.35% | 1.35% | 1.35% | 1.35% | 1.65% |
| ماكس فوسفور | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% |
| ماكس سولفور | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% | 0.030% |
| السيليكون | 0.15–0.40% | 0.15–0.40% | 0.15–0.40% | 0.40% | 0.40% | 0.40% |
2.3 الخصائص الميكانيكية لصفائح الفولاذ ASTM A36 وASTM A572
| درجة | نقطة العائد (الحد الأدنى) | قوة الشد |
| أ36 | 36000 رطل لكل بوصة مربعة (250 ميجا باسكال) | [البيانات غير متوفرة في المصدر] |
| A572-50 | 50,000 رطل لكل بوصة مربعة (345 ميجا باسكال) | [عادةً ~65000 رطل لكل بوصة مربعة / 450 ميجا باسكال] |
ملاحظة: بيانات قوة الشد لـ A36 و A572-50 غير كاملة في مصدرك. يُرجى إعلامي إذا كنت ترغب في إدراج قيم كاملة من مراجع قياسية (مثل جداول ASTM أو SAE).
3.0 أيُّ الفولاذ أنسب لطاولات اللحام؟ ASTM A36 أم ASTM A572 الدرجة 50؟
يُعد اختيار الفولاذ المناسب لتصنيع طاولات اللحام أمرًا بالغ الأهمية. من الخيارات الشائعة ASTM A36 وASTM A572 Grade 50. لمساعدتك في اتخاذ قرار أكثر استنارة، سنقارن هذين الفولاذين بشكل منهجي من حيث التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية.
3.1 مقارنة التركيب الكيميائي
دعونا نبدأ بالنظر إلى التركيب الكيميائي لهاتين المادتين:
| عنصر | A572 مجموعة 50 | أ36 |
| الكربون (C) | ≤ 0.26% | ≤ 0.26% |
| المنغنيز (Mn) | ≤ 1.65% | غير محدد |
| الفوسفور (P) | ≤ 0.040% | ≤ 0.040% |
| الكبريت (S) | ≤ 0.050% | ≤ 0.050% |
| السيليكون (Si) | ≤ 0.40% | ≤ 0.40% |
| النحاس (Cu) | - | ≥ 0.20% |
تحليل:
- محتوى الكربون:كلاهما عبارة عن فولاذ منخفض الكربون (محتوى الكربون أقل من 0.30%)، مما يوفر قابلية لحام وتشكيل جيدة.
- إضافة المنغنيز:يحتوي A572-50 على كمية أكبر من المنجنيز، مما يحسن القوة والصلابة مع توفير بعض المقاومة للتآكل.
- محتوى النحاس:يحتوي A36 على ما لا يقل عن 0.20% من النحاس، مما يعزز مقاومة التآكل بشكل طفيف.
خاتمة: يعتبر تكوين سبيكة A572-50 أكثر ملاءمة لتعزيز أداء القوة والتعب، مما يجعله أكثر ملاءمة للهياكل الثقيلة والحساسة للمتانة.
3.2 مقارنة الخصائص الميكانيكية
في تطبيقات منضدة العمل، يجب أن يتمتع الفولاذ بقدرة جيدة على تحمل الأحمال ومقاومة التعب. فيما يلي مقارنة بين معايير الأداء الرئيسية:
| مقياس الأداء | A572 مجموعة 50 | أ36 | التحسين (%) |
| قوة الخضوع | ≈ 390 ميجا باسكال | ≈ 290 ميجا باسكال | +34.5% |
| قوة الشد | ≈ 500 ميجا باسكال | ≈ 400–550 ميجا باسكال | أعلى قليلاً، حسب المواصفات |
| قوة التعب | ≈ 280 ميجا باسكال | ≈ 200 ميجا باسكال | +40% |
- 56قوة الخضوع:يتفوق A572 Gr 50 بشكل كبير على A36، مما يجعله أكثر ملاءمة لهياكل طاولة العمل ذات الأحمال العالية.
- قوة التعب:يؤدي A572-50 أداءً أفضل تحت الأحمال المتكررة، مما يجعله مثاليًا للاستخدام على المدى الطويل.
- قابلية اللحام:كلا النوعين من الفولاذ منخفض الكربون، مما يوفر قابلية لحام ممتازة. ومع ذلك، يُعد الفولاذ A36 أسهل في اللحام والتشكيل، خاصةً في العمليات المعقدة.
3.3 المواد الموصى بها لطاولات عمل اللحام
A36 مقابل A572: اختيار الفولاذ لطاولات عمل اللحام
عند اختيار الفولاذ لتصنيع طاولات العمل الخاصة باللحام، يجب مراعاة كلا من أ36 و A572 الدرجة 50 خيارات شائعة. سنقارن تركيبها الكيميائي وخصائصها الميكانيكية لمساعدتك على اتخاذ قرار أكثر استنارة.
مقارنة التركيب الكيميائي:
| عنصر | A572 مجموعة 50 | أ36 |
| الكربون (C) | ≤ 0.26% | ≤ 0.26% |
| المنغنيز (Mn) | ≤ 1.65% | غير محدد |
| الفوسفور (P) | ≤ 0.040% | ≤ 0.040% |
| الكبريت (S) | ≤ 0.050% | ≤ 0.050% |
| السيليكون (Si) | ≤ 0.40% | ≤ 0.40% |
| النحاس (Cu) | - | ≥ 0.20% |
مقارنة الخصائص الميكانيكية:
| مؤشر الأداء | A572 مجموعة 50 | أ36 | تحسين |
| قوة الخضوع | ≈ 390 ميجا باسكال | ≈ 290 ميجا باسكال | +34.5% |
| قوة الشد | ≈ 500 ميجا باسكال | ≈ 400–550 ميجا باسكال | أعلى قليلا |
| قوة التعب | ≈ 280 ميجا باسكال | ≈ 200 ميجا باسكال | +40% |
قوة الخضوع: تتمتع A572 Gr 50 بقوة خضوع أعلى بكثير من A36، مما يجعلها أكثر ملاءمة لهياكل طاولة العمل ذات الأحمال العالية.
قوة التعب: يؤدي A572-50 أداءً أفضل عند التحميل المتكرر، مما يجعله مثاليًا للاستخدام طويل الأمد.
قابلية اللحام: كلاهما من الفولاذ منخفض الكربون، ويتميزان بقابلية لحام جيدة. ومع ذلك، يُعدّ الفولاذ A36، بفضل محتواه المنخفض من السبائك، أسهل نسبيًا في اللحام والمعالجة.
المواد الموصى بها:
| سيناريو التطبيق | الفولاذ الموصى به | سبب |
| الاستخدام العام، والميزانية | ASTM A36 | تكلفة أقل، ومناسبة لتطبيقات التحميل المتوسط. |
| حمل ثقيل، تأثير متكرر | ASTM A572 Gr 50 | قوة أعلى ومقاومة للتعب، مثالية لمتطلبات القوة والمتانة العالية. |
3.4 مقارنة بين ASTM A36 (الفولاذ الكربوني الهيكلي SS400/S275) وفولاذ ASTM A572 HSLA (بما في ذلك الدرجة 50)
| نوع العقار | خاصية محددة | ASTM A36 | ASTM A572 HSLA |
| الخواص الميكانيكية | صلابة برينيل (HB) | 140 | 140–190 |
| معامل المرونة (جيجا باسكال) | 190 | 190 | |
| الاستطالة عند الانكسار (%) | 22 | 18–25 | |
| قوة التعب (ميجا باسكال) | 200 | 240–340 | |
| نسبة بواسون | 0.29 | 0.29 | |
| معامل القص (جيجا باسكال) | 73 | 73 | |
| قوة القص (ميجا باسكال) | 300 | 300–380 | |
| قوة الشد القصوى، UTS (ميجا باسكال) | 480 | 470–620 | |
| قوة الخضوع (ميجا باسكال) | 290 | 330–510 | |
| الخصائص الحرارية | الحرارة الكامنة للانصهار (جول/جم) | 250 | 250 |
| أقصى درجة حرارة للخدمة (°م) | 400 | 400 | |
| درجة حرارة السائل (°م) | 1460 | 1460 | |
| درجة حرارة سوليدوس (°م) | 1420 | 1420 | |
| السعة الحرارية النوعية (جول/كجم·كلفن) | 470 | 470 | |
| الموصلية الحرارية (وات/م·ك) | 50 | 51 | |
| معامل التمدد الحراري (ميكرومتر/متر·كلفن) | 11 | 13 | |
| الخصائص الكهربائية | الموصلية الكهربائية (الحجمية % IACS) | 12 | 7.2 |
| الموصلية الكهربائية (الكتلة % IACS) | 14 | 8.2–8.3 | |
| خصائص أخرى | التكلفة النسبية (%) | 1.8 | 2.0 |
| الكثافة (جم/سم³) | 7.9 | 7.8 |
4.0 A36 مقابل A572: هل يمكن استبدالهما؟ فروق التكلفة والاستخدامات الشائعة
خلال مرحلة التصميم الهندسي واختيار المواد، هناك سؤال شائع وهو: هل يمكن تبديل ASTM A36 و A572؟ على الرغم من أن كلاهما عبارة عن فولاذ هيكلي منخفض الكربون، إلا أنهما غير قابلين للتبادل بشكل كامل من حيث الأداء وتكوين السبائك وسيناريوهات التطبيق والتكلفة.
4.1 هل يمكن تبديل A36 و A572؟
لا، لا يمكن تبادلهما ببساطة.
في حين يتم استخدام كل من A36 و A572 (وخاصة الدرجة 50) بشكل شائع في التطبيقات الهيكلية (مثل الجسور وأعضاء دعم المباني)، فإن A572 يوفر قوة أعلى ومقاومة للتآكل، مما يجعله أكثر ملاءمة لسيناريوهات الهياكل ذات الأحمال العالية، مثل أبراج النقل، أو الجمالونات الكبيرة، أو الإطارات الصناعية الثقيلة.
إذا كان تطبيقك يتطلب قوة تحمل عالية وعمرًا طويلاً، فلا يمكن لـ A36 أن يحل محل A572. من ناحية أخرى، إذا كان مشروعك يتطلب سهولة التصنيع والتحكم في التكلفة، فإن A36 هو الخيار الأفضل.
4.2 مقارنة التكلفة
| غرض | أ36 | A572-50 |
| قوة الخضوع | 36000 رطل لكل بوصة مربعة (≈ 250 ميجا باسكال) | 50,000 رطل لكل بوصة مربعة (≈ 345 ميجا باسكال) |
| مصدر القوة | الكربون + المنغنيز | الكربون + المنغنيز + النيوبيوم/الخزف وسبائك التقوية الأخرى |
| فرق سعر الوحدة | - | 2.5%–5% أعلى |
خاتمة: تكلفة A572-50 أعلى قليلاً بفضل عناصر السبائك وتحسينات المتانة. ومع ذلك، في التطبيقات عالية المتانة، يُمكنه تقليل كمية الفولاذ المُستخدم، مما يُوفر موادًا ومزايا أداء في الهيكل العام.
4.3 مقارنة الاستخدامات الشائعة
✅ الاستخدامات الشائعة لـ A36 (السيناريوهات سهلة المعالجة والحساسة للتكلفة):
- طاولات عمل اللحام وقواعد التثبيت
- تصنيع المكونات الهيكلية العامة (القطع والانحناء وما إلى ذلك)
- الإطارات ذات الأحمال الخفيفة، والأسوار، والأقواس، وما إلى ذلك.
- المنتجات التي تتطلب أوقات معالجة أطول
✅ الاستخدامات الشائعة لـ A572 Gr 50 (سيناريوهات تحمل الأحمال عالية القوة):
- أبراج النقل ومكونات الجسر
- أطر المباني عالية الضغط
- تصميمات تعمل على تحسين أقسام المكونات وتقليل الوزن
- إطارات الآلات الثقيلة
4.4 توصيات استخدام المواد
| بُعد المقارنة | مزايا A36 | مزايا A572 |
| قابلية اللحام | أفضل، مناسب للحام الدقيق ومشاريع اللحام ذات المعايير العالية | أقل قليلاً، بسبب عناصر السبائك التي تعقد عملية اللحام قليلاً |
| قابلية العمل | ممتاز، مناسب للطحن والحفر والتشكيل وما إلى ذلك. | جيد، لكنه أصعب، ويزيد من صعوبة التشغيل قليلاً |
| التحكم في التكاليف | تكلفة أقل، مثالية لمنتجات الدفعات منخفضة القوة | التكلفة الأولية أعلى قليلاً، ولكنها تقلل من استخدام المواد |
| القوة والمتانة | مناسب للاحتياجات الهيكلية العامة | مثالي للمشاريع الشاقة والمشاريع التي تتطلب عمرًا طويلاً |
4.5 النتيجة: كيف تختار؟
إذا كان مشروعك يركز على قابلية اللحام، والقدرة على التشكيل، وكفاءة المعالجة، والتحكم في الميزانية، ASTM A36 هو الخيار الأفضل.
إذا كان مشروعك يتطلب قوة هيكلية عالية ومتانة ووزنًا مثاليًا للمكونات، وخاصة في البيئات ذات الأحمال العالية، يعد ASTM A572 Grade 50 هو الخيار الأكثر ملاءمة.
| البصمة الكربونية (كجم ثاني أكسيد الكربون/كجم) | 1.4 | 1.6 | |
| الطاقة المتجسدة (ميجا جول/كجم) | 18 | 22 | |
| استخدام المياه (لتر/كجم) | 44 | 47 | |
| مقاييس الأداء | طاقة الكسر النوعية (MJ/m³) | 92 | 100–110 |
| معامل الصلابة (كيلوجول/م³) | 220 | 290–690 | |
| نقاط القوة المحورية | 13 | 13 | |
| درجة قوة الانحناء (نقاط) | 24 | 24 | |
| مؤشر القوة: محوري/انثناءي | 17 / 17 | 17–22 / 17–21 | |
| الانتشار الحراري (مم²/ثانية) | 14 | 14 | |
| تصنيف مقاومة الصدمات الحرارية (نقاط) | 16 | 14–18 |
5.0 A36 مقابل A572: اختيار الفولاذ المناسب لمعدات تشغيل المعادن
فولاذ A36: مثالية للمعدات الخفيفة مثل آلات لف الصفائح, آلات مكابح الضغط، مما يوفر قابلية لحام ممتازة وسهولة في التصنيع وكفاءة من حيث التكلفة للأحمال المعتدلة.
A572 الفولاذ من الدرجة 50: الأفضل للمعدات الثقيلة مثل آلات قطع الأنابيب بالليزر و آلات فك اللفائف. يوفر قوة أعلى ومقاومة فائقة للتعب ومتانة للتطبيقات الصعبة.
الاعتبارات الرئيسية:
- متطلبات التحميل: A36 مناسب للمعدات الخفيفة، بينما A572 أفضل للمعدات الثقيلة ذات الاحتياجات العالية من التحميل والمتانة.
- قابلية التشغيل: A36 أسهل في التشغيل، مما يجعله مثاليًا للألواح الأساسية وإطارات آلات لف الألواح وآلات مكابح الضغط، بينما تتطلب A572 المزيد من الدقة للمعدات الثقيلة.
- اعتبارات التكلفة: A36 أكثر فعالية من حيث التكلفة للآلات خفيفة الوزن، بينما A572، على الرغم من أنه أكثر تكلفة، يوفر وفورات طويلة الأجل بسبب قوته الفائقة واستخدامه المنخفض للمواد.
مرجع:
https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_steel
www.bushwickmetals.com/a572-vs-a36-grade-comparison-and-uses/
