S420N عبارة عن فولاذ هيكلي عالي-معياري ودقيق-يستخدم في التطبيقات الهندسية الصعبة حيث تكون القوة والمتانة أمرًا بالغ الأهمية. وهنا انهيار مفصل.
1. فك الاسم: "S420N"
باتباع معيار EN 10025-3:
S: الفولاذ الإنشائي.
420: الحد الأدنى لمقاومة الخضوع بالميجا باسكال (للسمك أقل من أو يساوي 16 مم). وهذا أعلى بكثير من درجات S355.
N: يشير إلى الحالة المدرفلة التي تمت تسويتها أو تطبيعها-. هذه المعالجة الحرارية هي المفتاح لخصائصه.
2. المعيار الحاكم
يتم تعريف S420N بواسطة EN 10025-3:2019 – *"المنتجات المدرفلة على الساخن من الفولاذ الإنشائي - الجزء 3: شروط التسليم الفنية للفولاذ الإنشائي ذو الحبوب الدقيقة المدرفلة والمقيسة والقابلة للحام."*
إنه النظير المباشر والأعلى قوة-لـ S355N ضمن نفس المعيار.
3. الخصائص الرئيسية ولماذا يتم استخدامه
يتم اختيار S420N عندما تحتاج إلى قوة أكبر من S355N ولكنك لا تزال بحاجة إلى فوائد التطبيع.
قوة أعلى:
دقيقة. قوة الخضوع (ReH): 420 ميجا باسكال (مقابل . 355 ميجا باسكال لـ S355N). وهذه زيادة بنسبة 18%.
قوة الشد (Rm): 500 - 660 ميجا باسكال.
الفائدة: تمكن من تصميم هياكل أخف وزنا وأكثر رشاقة (تقليل الوزن واستخدام المواد) أو تسمح للهياكل بحمل أحمال أثقل.
درجة حرارة منخفضة جيدة-صلابة:
اختبار التأثير: درجة Charpy V-عند -20 درجة .
الحد الأدنى من الطاقة: 40 جول (نفس متطلبات S355N).
الفائدة: يحافظ على الليونة ويقاوم الكسر الهش في البيئات الباردة، وهي ميزة أمان مهمة.
قابلية لحام ممتازة (لفئة قوتها):
وباعتباره -فولاذًا ناعم الحبيبات، فقد تم التحكم في كيمياءه بحد أقصى محدد لمكافئ الكربون (CEV)-عادةً حوالي 0.45% للسمك الشائع.
توفر الحالة الطبيعية بنية مجهرية مستقرة ومتجانسة تسمح باللحام، مما يقلل من خطر حدوث مشكلات في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
الحالة الطبيعية:
يعني الحرف "N" أنه تم إعادة تسخينه إلى 900 درجة تقريبًا وتبريده في الهواء. هذا:
ينقي بنية الحبوب.
يحسن المتانة والليونة.
يتجانس الخصائص من خلال السماكة (حيوي للألواح السميكة).
4. التركيب الكيميائي (القيم القصوى النموذجية، أقل من أو تساوي 30 مم)
لتحقيق قوتها الأعلى مع الحفاظ على قابلية اللحام والمتانة، فهي تحتوي على كيمياء أكثر صرامة من الدرجات الأدنى:
الكربون (ج): 0.20%
المنغنيز (مليون): 1.70%
السيليكون (سي): 0.60%
الفوسفور (ف): 0.035%
الكبريت (S): 0.035%
السبائك الصغيرة-:تتم إضافة النيوبيوم (Nb)، أو الفاناديوم (V)، أو التيتانيوم (Ti) بكميات صغيرة لتنقية الحبوب وتعزيز هطول الأمطار.
5. المقارنة مع الدرجات الرئيسية ذات الصلة
| ملكية | S420N | S355N | S460N | S420M (AR/التقنية الحرارية) |
|---|---|---|---|---|
| معيار | إن 10025-3 | إن 10025-3 | إن 10025-3 | إن 10025-4 |
| دقيقة. العائد (ميغاباسكال) | 420 | 355 | 460 | 420 |
| الشد (ميغاباسكال) | 500-660 | 470-630 | 550-720 | 500-660 |
| اختبار التأثير | -20 درجة / 40 جول | -20 درجة / 40 جول | -20 درجة / 40 جول | -20 درجة / 40 جول |
| حالة | تطبيع | تطبيع | تطبيع | الميكانيكية الحرارية |
| الميزة الرئيسية | التوازن الأمثل:قوة أعلى + صلابة جيدة | درجة الصلابة القياسية | القوة القصوى في سلسلة تطبيع | قوة مماثلة لـ S420N، ولكن بدون معالجة حرارية (غالبًا ما تكون أرخص) |
6. التطبيقات الأولية
يستخدم S420N فيالهياكل-الشديدة الأهمية، والسلامة-المهمةحيث يبرر توفير الوزن أو سعة التحميل الأعلى التكلفة الإضافية.
الهندسة المدنية الثقيلة والجسور:بالنسبة للجسور-الطويلة، خاصة عندما يكون تقليل الوزن أمرًا بالغ الأهمية، أو لعناصر الضغط/الشد الحرجة.
المباني الشاهقة والمباني الخاصة:بالنسبة إلى عوارض النقل، والأعمدة الضخمة-، وأنظمة الشبكات القطرية في ناطحات السحاب، مما يسمح بمساحة مفتوحة أكبر وكتلة أقل.
الرافعات ومعدات الرفع:أذرع الرافعة، والأذرع، وهياكل الدعم الرئيسية للرافعات المتحركة والرافعات البرجية للخدمة الشاقة-، حيث تعمل القوة العالية على تقليل الوزن الساكن وتحسين قدرة الرفع.
أبراج توربينات الرياح:خاصة بالنسبة لأقسام البرج السفلية أو في التوربينات البرية حيث تشكل حدود وزن النقل عائقًا. تسمح القوة الأعلى بأبراج أطول بنفس وزن الفولاذ أو أقل.
التعدين والآلات الثقيلة:الإطارات والهياكل الداعمة للحفارات وخطوط السحب وأجهزة الحفر التي يجب أن تتحمل الأحمال الديناميكية الشديدة.
آلات القسم الثقيل الملحومة-:عندما يتم لحام الألواح السميكة في مجموعات معقدة (على سبيل المثال، إطارات الضغط والدعامات الهيدروليكية)، فإن الحالة الطبيعية تمنع حدوث مشكلات مثل تمزق الصفائح.
7. ملاحظات هامة حول التصميم والتصنيع
اللحام:يتطلب مواصفات الإجراء الدقيقة (WPS) نظرًا لارتفاع قيمة CEV مقارنةً بـ S355N. غالبًا ما يكون التسخين المسبق- ضروريًا للأجزاء الأكثر سمكًا. يعد استخدام أقطاب الهيدروجين المنخفضة- أمرًا ضروريًا.
التشكيل والقطع:قد تتطلب قوة أكبر من درجات S355. سوف يكون نصف قطر الانحناء البارد أكبر.
يكلف:أكثر تكلفة من S355N بسبب ارتفاع محتوى السبائك وعملية التطبيع.
ملخص
S420N عبارة عن فولاذ هيكلي عالي القوة-(إنتاجية 420 ميجا باسكال)، مع صلابة مضمونة عند درجة -20 درجة . إنها المادة المفضلة للمهندسين عندما يتطلب التصميم زيادة كبيرة في قدرة تحمل الحمل-من درجات S355، ولكنها لا تزال تتطلب قابلية لحام موثوقة، وتجانسًا، ومتانة درجة حرارة منخفضة- توفرها حالة "N" المقيسة. إنها تمثل النقطة المتوسطة{10}}المثالية في نطاق الفولاذ الهيكلي عالي القوة (بين S355 وS460/500)، مما يوفر توازنًا ممتازًا بين الأداء للتصميم الهيكلي المتقدم.