الفولاذ S235 وS355: حد الخضوع ومقاومة الشد

Q: ما حدّ خضوع الفولاذ S355؟

355 MPa حتى سُمك 16 mm، و345 MPa لسُمك 16–40 mm، و335 لسُمك 40–63، و325 لسُمك 63–80، و315 MPa لسُمك 80–100 mm (EN 10025-2). ومقاومة الشدّ Rm بين 470 و630 MPa لسُمك 3–100 mm.

Q: ما الفرق بين S235 وS355؟

المقاومة: ReH 235 مقابل 355 MPa (حتى 16 mm)، وRm 360–510 مقابل 470–630 MPa. ويحتوي S355 على منغنيز أكثر (حتى 1.60 % مقابل 1.40 %)، لذا فحدّ CEV المسموح أعلى (0.45 مقابل 0.35 حتى 30 mm)، والقطع السميكة تحتاج إلى التسخين المسبق أبكر. في المقابل يستطيل S235 أكثر (26 مقابل 22 %).

Q: ما الفرق بين S355JR وS355J0 وS355J2 وS355K2؟

المتانة فقط؛ أمّا المقاومة فواحدة. JR: 27 J عند +20 °C، وJ0: 27 J عند 0 °C، وJ2: 27 J عند −20 °C، وK2: 40 J عند −20 °C. وللمنشآت العاملة في الصقيع يُختار J2 أو K2.

Q: ما حدّ خضوع الستانلس 1.4301 (304)؟

Rp0.2 لا يقلّ عن 230 MPa للّوح المدرفل على البارد و210 MPa للّوح السميك المدرفل على الساخن؛ وRm بين 540 و750 وبين 520 و720 MPa على التوالي، والاستطالة A لا تقلّ عن 45 % (EN 10088-2).

Q: هل يحتاج S355 إلى تسخين مسبق قبل اللحام؟

الرتبة وحدها لا تحسم ذلك. الحاسم هو CEV الفعلي من الشهادة، والسُّمك المجمّع للوصلة، والهيدروجين القابل للانتشار في مادة اللحام، والطاقة الحرارية. المعدن الرقيق ذو CEV المنخفض يُلحم عادةً دون تسخين مسبق، والقطع السميكة كثيرًا ما تحتاج إليه. احسبها في حاسبة التسخين المسبق.

الفولاذ S355 بسُمك حتى 16 mm حدّ خضوعه الأدنى ReH هو 355 MPa ومقاومة شدّه Rm بين 470 و630 MPa، أمّا S235 فـ 235 MPa و⁦360–510 MPa⁩. الرقم في اسم الرتبة هو حدّ خضوع أرقّ المنتجات: ابتداءً من 16 mm ينخفض على درجات، فلوح S355 بسُمك 50 mm لا يضمن إلا 335 MPa. في الأسفل جداول EN 10025-2 حسب السُّمك، وطاقة الصدم، والمكافئ الكربوني CEV، والفولاذ المقاوم للصدأ وفق EN 10088-2.

إجابة مختصرة

S235: ReH ≥ 235 MPa وRm بين 360 و510 MPa؛ S355: ReH ≥ 355 MPa وRm بين 470 و630 MPa (سُمك حتى 16 mm، EN 10025-2). ويقع S275 بينهما: 275 MPa و⁦410–560 MPa⁩. وفوق 16 mm يكون حدّ الخضوع أقل: S355 بسُمك 40 mm يعطي 345 MPa، وبسُمك 80 mm يعطي 325 MPa. أمّا الحروف بعد الرقم (JR وJ0 وJ2 وK2) فلا تخصّ المقاومة بل المتانة: درجة الحرارة التي تُضمن عندها 27 أو 40 J. الجدول الكامل حسب السُّمك في الأسفل.

حدّ الخضوع ReH حسب السُّمك، MPa

يضمن المعيار EN 10025-2 حدًّا أدنى لحدّ الخضوع العلوي ReH، ويتناقص هذا الضمان مع زيادة السُّمك: فاللوح السميك يبرد أثناء الدرفلة ببطء أكبر فتكبر حبيباته. السُّمك بـ mm، والقيم بـ MPa (N/mm²):

حدّ الخضوع الأدنى ReH بـ MPa حسب السُّمك الاسمي بـ mm (EN 10025-2:2019)
الرتبة	≤ 16	16–40	40–63	63–80	80–100
S235	235	225	215	215	215
S275	275	265	255	245	235
S355	355	345	335	325	315
S460	460	440	420	400	—

في إصدار 2019 من EN 10025-2 لا تشمل S460 إلا المنتجات الطويلة (المقاطع والقضبان)؛ ولأن مصادرنا تختلف في قيمة ⁦80–100 mm⁩ تُركت الخانة فارغة. ولا توجد S420 في EN 10025-2 أصلًا: تُورَّد S420 وفق EN 10025-3 (مُطبَّعة، S420N/NL) أو EN 10025-4 (مدرفلة حراريًّا ميكانيكيًّا، S420M/ML) — فراجع الشهادة على ذلك المعيار.

مقاومة الشدّ Rm والاستطالة A

تُعطى Rm مدىً بين حدّ أدنى وحدّ أقصى. والمنتجات الرقيقة جدًّا (أقل من 3 mm) مداها أعلى. وتُقاس الاستطالة A على عيّنة تناسبية:

مقاومة الشدّ Rm والاستطالة الدنيا A (عيّنات طولية، L₀ = 5.65√S₀)
الرتبة	Rm، MPa، t < 3 mm	Rm، MPa، ⁦3–100 mm⁩	A الدنيا، %، ⁦3–40 mm⁩
S235	360–510	360–510	26
S275	430–580	410–560	23
S355	510–680	470–630	22
S460	—	550–720	17

عند ⁦40–63⁩ و⁦63–100 mm⁩ تنخفض الاستطالة الدنيا نقطة ونقطتين (S355: 21 و20 %). وفي الألواح العريضة (من 600 mm) تؤخذ العيّنة عرضيًّا على اتجاه الدرفلة فتكون الحدود الدنيا أقل أيضًا — والشهادة تذكر اتجاه الاختبار. وللرتبة S355K2 تعطي المصادر ⁦20–22 %⁩؛ والفيصل هو الشهادة.

طاقة الصدم KV: JR وJ0 وJ2 وK2

تبيّن الحروف بعد الرقم درجة الحرارة التي أُجري عندها اختبار شاربي على عيّنة بحزّ V، والطاقة التي كان على العيّنة أن تمتصّها. فالمقاومة واحدة في JR وJ2، ولا يختلف إلا ضمان المتانة.

طاقة الصدم KV (شاربي بحزّ V) حسب رمز الجودة
رمز الجودة	درجة حرارة الاختبار، °C	KV الدنيا، J	الرتب
JR	+20	27	S235, S275, S355, S460
J0	0	27	S235, S275, S355, S460
J2	−20	27	S235, S275, S355, S460
K2	−20	40	S355, S460

للمنشآت المكشوفة في الصقيع أو المعرّضة لأحمال ديناميكية يحدّد المصمّم J2 أو K2؛ أمّا JR (+20 °C) فيعني فقط أن الفولاذ ليس هشًّا في درجة حرارة الغرفة.

المكافئ الكربوني CEV — القيم القصوى

يُحسب CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 من تحليل الصبّة. ويحدّه المعيار EN 10025-2 حسب السُّمك (mm)، بالنسبة المئوية:

الحدّ الأقصى للمكافئ الكربوني CEV بالنسبة المئوية حسب السُّمك الاسمي بـ mm (تحليل الصبّة)
الرتبة	≤ 30	30–40	40–150
S235	0.35	0.35	0.38
S275	0.40	0.40	0.42
S355	0.45	0.47	0.47

هذه حدود قصوى؛ أمّا CEV الفعلي للصبّة فمذكور في شهادة 3.1 وهو عادةً أقل. هذا الرقم، لا الجدول، هو ما تُدخله في حاسبة المكافئ الكربوني ثم في حاسبة التسخين المسبق: فالمكافئ الكربوني والسُّمك المجمّع للوصلة والهيدروجين في مادة اللحام والطاقة الحرارية تقرّر هل يلزم التسخين وإلى كم درجة. والسبب في مقال قابلية لحام الفولاذ.

كيف تقرأ S355J2+N

تتكوّن التسمية الكاملة وفق EN 10027-1 من أجزاء، لكلّ منها وظيفته:

التسمية S355J2+N جزءًا جزءًا
الجزء	المعنى
S	فولاذ إنشائي (structural)
355	حدّ الخضوع الأدنى ReH بـ MPa للسُّمك حتى 16 mm
J2	طاقة صدم 27 J عند ⁦−20 °C⁩
+N	حالة التوريد: مُطبَّع أو مدرفل درفلة تطبيعية؛ و+AR تعني كما خرج من الدرفلة
1.0577	رقم المادة للرتبة S355J2 وفق EN 10027-2

فاللوح الموسوم S355J2+N يضمن إذن 355 MPa حتى 16 mm و27 J عند ⁦−20 °C⁩ وحالة مُطبَّعة، بينما تُظهر شهادة 3.1 (EN 10204) القيم الفعلية لتلك الصبّة. المزيد عن الحروف والبدائل في جدول مكافئات درجات الفولاذ.

ماذا تعني هذه الأرقام في اللحام

لا يكون اللحام أضعف من اللوح. اختر مادة لحام لا يقلّ حدّ خضوع معدنها المترسّب عن ReH المعدن الأساسي؛ وفئة المقاومة جزء من تسمية السلك أو القطب.
المتانة عند الحرارة نفسها. مع فولاذ J2 يجب أن يجتاز معدن اللحام أيضًا اختبار الصدم عند ⁦−20 °C⁩ — تحقّق من رمز حرارة الصدم في مادة اللحام.
كلما زاد السُّمك زاد التسخين. فوق 30 mm قد يبلغ CEV في S355 حتى 0.47 بدل 0.45، والوصلة تسحب الحرارة أسرع — احسبها في حاسبة التسخين المسبق.
مقاس اللحام الزاوي من المقاومة. يُحدَّد سُمك حلق اللحام الزاوي من الحمل ورتبة الفولاذ — حاسبة مقاس اللحام الزاوي.

الفولاذ المقاوم للصدأ وفق EN 10088-2: Rp0.2 وRm وA

ليس للفولاذ المقاوم للصدأ حدّ خضوع واضح، لذلك يُعطى حدّ الإثبات الاصطلاحي Rp0.2. القيم لحالة معالجة المحلول: C — شريط ولوح مدرفلان على البارد حتى 8 mm، وP — لوح سميك مدرفل على الساخن حتى 75 mm:

الفولاذ المقاوم للصدأ بعد معالجة المحلول: Rp0.2 وRm وA وفق EN 10088-2
الرتبة EN	AISI	المنتج	Rp0.2 الدنيا، MPa	Rm، MPa	A الدنيا، %
1.4301	304	C، لوح ≤ 8 mm	230	540–750	45
1.4301	304	P، لوح سميك ≤ 75 mm	210	520–720	45
1.4307	304L	C، لوح ≤ 8 mm	220	520–700	45
1.4307	304L	P، لوح سميك ≤ 75 mm	200	500–700	45
1.4404	316L	C، لوح ≤ 8 mm	240	530–680	40
1.4404	316L	P، لوح سميك ≤ 75 mm	220	520–670	45
1.4571	316Ti	C، لوح ≤ 8 mm	240	540–690	40
1.4571	316Ti	P، لوح سميك ≤ 75 mm	220	520–670	40
1.4462	2205	C، لوح ≤ 8 mm	500	700–950	20
1.4462	2205	P، لوح سميك ≤ 75 mm	460	640–840	25

الرتب الأوستنيتية قريبة من S235 في Rp0.2 (200–240 MPa)، لكن استطالتها ⁦40–45 %⁩ بدل 26 %. أمّا الدوبلكس 1.4462 فحدّ إثباته Rp0.2 نحو ضعف الأوستنيتية. وطريقة لحامها في مقال لحام الفولاذ المقاوم للصدأ.

إلى أين بعد ذلك

مكافئات EN وGOST وAISI وPN — جدول مكافئات درجات الفولاذ. المكافئ الكربوني من الشهادة — حاسبة CE، ودرجة التسخين المسبق — حاسبة التسخين المسبق، ومقاس اللحام — حاسبة اللحام الزاوي.

أسئلة متكرّرة

ما حدّ خضوع الفولاذ S355؟

355 MPa حتى سُمك 16 mm، و345 MPa لسُمك ⁦16–40 mm⁩، و335 لسُمك ⁦40–63⁩، و325 لسُمك ⁦63–80⁩، و315 MPa لسُمك ⁦80–100 mm⁩ (EN 10025-2). ومقاومة الشدّ Rm بين 470 و630 MPa لسُمك ⁦3–100 mm⁩.

ما الفرق بين S235 وS355؟

المقاومة: ReH 235 مقابل 355 MPa (حتى 16 mm)، وRm 360–510 مقابل ⁦470–630 MPa⁩. ويحتوي S355 على منغنيز أكثر (حتى 1.60 % مقابل 1.40 %)، لذا فحدّ CEV المسموح أعلى (0.45 مقابل 0.35 حتى 30 mm)، والقطع السميكة تحتاج إلى التسخين المسبق أبكر. في المقابل يستطيل S235 أكثر (26 مقابل 22 %).

ما الفرق بين S355JR وS355J0 وS355J2 وS355K2؟

المتانة فقط؛ أمّا المقاومة فواحدة. JR: 27 J عند +⁦20 °C⁩، وJ0: 27 J عند ⁦0 °C⁩، وJ2: 27 J عند ⁦−20 °C⁩، وK2: 40 J عند ⁦−20 °C⁩. وللمنشآت العاملة في الصقيع يُختار J2 أو K2.

ما حدّ خضوع الستانلس 1.4301 (304)؟