سبيكة ⁦625⁩ بين ⁦Grade 1⁩ و⁦Grade 2⁩: حالة معالجة حرارية وليست مستوى جودة

في كثير من مواصفات المواد يعني رقم Grade الأعلى مقاومةً أكبر أو جودةً أفضل. أما سبيكة ⁦625 (UNS N06625)⁩ فلا تسير على هذا النحو. من يطلب ⁦Grade 2⁩ ظنًّا أنها درجة أعلى من ⁦Grade 1⁩ يتسلّم مادة حدُّ خضوعها أقل بمقدار الثلث.

الـ Grade هو المعالجة الحرارية الأخيرة

تقسم ASTM سبيكة ⁦625⁩ إلى درجتين، والفرق الوحيد بينهما هو درجة حرارة المعالجة الحرارية الأخيرة قبل التوريد.

قيم المقاومة الواردة خاصة بالأنابيب غير الملحومة (⁦ASTM B444⁩). وأشكال المنتجات الأخرى في القسم التالي.

درجة التلدين بالمحلول الأعلى تُنتج حبيبات أخشن. والحبيبات الخشنة تفقد شيئًا من المقاومة عند درجة حرارة الغرفة، لكنها تقاوم الزحف أفضل تحت الحمل الطويل عند درجات الحرارة المرتفعة. لذلك تخدم الدرجتان نوعين من الاستخدام:

• المنشآت المقاومة للتآكل من درجة حرارة الغرفة حتى ⁦1100 °F⁩، مثل مياه البحر والعمليات الكيميائية والخدمة داخل البئر: اختر ⁦Grade 1⁩ لمقاومتها.
• الأجزاء التي تحمل أحمالًا طويلة فوق ⁦1100 °F⁩، مثل أجزاء الأفران وأنظمة العادم: اختر ⁦Grade 2⁩.

بعد التلدين بالمحلول يجوز أيضًا إخضاع ⁦Grade 2⁩ لتلدين تثبيت عند ⁦1800 °F (982 °C)⁩ حدًّا أدنى لتحسين مقاومة التحسّس. والمواصفات تقبلها بهذه الخطوة ومن دونها، فاذكرها في أمر الشراء إن احتجت إليها.

القيم الدنيا تتوقف على شكل المنتج

المادة الموسومة ⁦Grade 1⁩ لا تحمل الحد الأدنى نفسه من المقاومة بوصفها صفيحة رقيقة وصفيحة سميكة وقضيبًا كبيرًا. وقد رُوجع الجدول التالي مقابل كل مواصفة منتج. تُعطي كل خلية مقاومة الشد بوحدة ksi، وحد الخضوع بوحدة ksi، والاستطالة بالنسبة المئوية، وكلها قيم دنيا.

بوحدات SI كما طُبعت في المواصفات: ⁦120 ksi⁩ تساوي ⁦827 MPa⁩، و⁦110⁩ تساوي ⁦758⁩، و⁦100⁩ تساوي ⁦690⁩، و⁦60⁩ تساوي ⁦414⁩، و⁦55⁩ تساوي ⁦379⁩، و⁦50⁩ تساوي ⁦345⁩، و⁦40⁩ تساوي ⁦276⁩. ووحدها ⁦B705⁩ تطبع ⁦825⁩ و⁦415⁩ و⁦275⁩ لقيم ⁦120⁩ و⁦60⁩ و⁦40 ksi⁩.

ثلاثة أمور تستحق الانتباه:

• لـ ⁦Grade 1⁩ مستوى أدنى. الصفائح المدرفلة على الساخن والقضبان الكبيرة والمطروقات ذات المقطع الكبير حدّها الأدنى لمقاومة الشد ⁦110 ksi⁩ لا ⁦120⁩.
• ⁦Grade 2⁩ واحدة في كل أشكال المنتج: ⁦100 ksi⁩ لمقاومة الشد و⁦40 ksi⁩ لحد الخضوع.
• للقضبان ⁦Grade 3⁩. ملدّنة بالمحلول ثم مشغّلة على البارد، حتى ⁦2.5 in. (63 mm)⁩، بحدود دنيا ⁦135 ksi (930 MPa)⁩ لمقاومة الشد و⁦100 ksi (690 MPa)⁩ لحد الخضوع و⁦25%⁩ للاستطالة. وهي موجودة في مواصفة القضبان ⁦B446⁩ وحدها، ولا نظير لها في الصفائح والأنابيب والمطروقات.

مواصفات AMS للطيران تضع متطلباتها الخاصة. والمقارنة الكاملة حسب شكل المنتج موجودة في صفحة سبيكة ⁦625⁩.

غياب الـ Grade في أمر الشراء يعني ⁦Grade 1⁩

تتضمن بنود الطلب في المواصفات السبع الجملة نفسها: إذا لم يُحدَّد أي Grade، تُورَّد ⁦Grade 1⁩.

فإذا احتاجت خدمة عالية الحرارة إلى ⁦Grade 2⁩ ولم يذكر أمر الشراء إلا «⁦N06625, ASTM B444⁩»، فإن المورّد الذي يشحن ⁦Grade 1⁩ يكون قد نفّذ الطلب كاملًا. والعكس مهم أيضًا: إذا كُتب ⁦Grade 2⁩ لخدمة تآكل عند درجة حرارة الغرفة، تصل المادة بالحد الأدنى الأقل للمقاومة، ولا تعود قيم التصميم المأخوذة من ⁦Grade 1⁩ صالحة.

خمس تفاصيل يسهل إغفالها

أرقام SI ليست قيم المواصفة. تنص مواصفات الصفائح والأنابيب والقضبان والمطروقات والأنابيب الملحومة على أن وحدات البوصة والرطل هي المعيارية، وأن قيم SI بين الأقواس تحويلات للعلم فقط. فالـ ⁦120 ksi⁩ نفسها مطبوعة ⁦827 MPa⁩ في ⁦B704⁩ و⁦825 MPa⁩ في ⁦B705⁩. وإذا جرى نقاش القبول على تقرير اختبار متري ووقعت النتيجة في هذه الفجوة، فالحكم لقيمة البوصة والرطل.

قطعة التوصيل تأخذ الـ Grade من معالجتها الحرارية الخاصة. وفق ⁦ASTM B366⁩ يجوز صنع قطع التوصيل ⁦Grade 1⁩ و⁦Grade 2⁩ كلتيهما من مادة أولية من أي Grade. والفرق في الاختبار: قطع ⁦Grade 1⁩ يلزمها اختبار شد لكل دفعة. أما قطع ⁦Grade 2⁩ فتُعفى فقط إذا ذكر تقرير اختبار المادة الأولية ⁦Grade 2⁩ وكانت المعالجة الحرارية النهائية للقطعة تستوفي متطلب التلدين بالمحلول. فالـ Grade المذكور في شهادة المادة الأولية ليس Grade قطعة التوصيل.

إجهاد الاختبار الهيدروستاتيكي مختلف. في الأنابيب غير الملحومة ⁦B444⁩ يُحسب ضغط الاختبار من إجهاد مسموح قدره ⁦30 000 psi (207 MPa)⁩ لـ ⁦Grade 1⁩ و⁦25 000 psi (172 MPa)⁩ لـ ⁦Grade 2⁩.

بعض المواد بلا ضمان ميكانيكي. الأنابيب من «جودة التشكيل على الساخن» والقضبان من «جودة الطرق» تُورَّد بالتركيب الكيميائي والفحص السطحي فقط، من دون اختبار شد. وتُعفى أيضًا الصفائح والشرائط الرقيقة جدًّا: لا يُطبَّق حد الخضوع تحت ⁦0.020 in. (0.508 mm)⁩، ولا تُطبَّق الاستطالة تحت ⁦0.010 in. (0.254 mm)⁩.

إعادة التسخين تغيّر الحالة. في المواصفات ملاحظة بأن التشغيل على الساخن أو إعادة التلدين قد يغيّران الخواص كثيرًا حسب تاريخ التشغيل ودرجات الحرارة. فإذا اشتريت ⁦Grade 2⁩ وشكّلتها على الساخن بنفسك، فعليك استعادة الحالة بعد التشكيل.

في التيتانيوم، الـ Grade سبيكة أخرى

مواصفات ASTM للتيتانيوم تستخدم الكلمة أيضًا، لكن كل Grade هناك سبيكة مستقلة لها رقم UNS وتركيب كيميائي خاصان. هذه الأكثر شيوعًا في مواصفة الصفائح ⁦ASTM B265⁩. المقاومة بوحدة ksi وبين القوسين MPa.

• في الدرجات غير السبائكية ⁦1⁩ إلى ⁦4⁩ يكون الرقم الأعلى أقوى، لأنه يسمح بمزيد من الأكسجين والحديد. والثمن انخفاض الاستطالة من ⁦24%⁩ إلى ⁦15%⁩ وتشكيل أصعب. ومع ذلك فالرقم الأعلى ليس مستوى جودة أعلى.
• ⁦Grade 23⁩ أضعف من ⁦Grade 5⁩. إنها نسخة ⁦Ti-6Al-4V⁩ منخفضة العناصر البينية جدًّا، مع خفض الأكسجين من ⁦0.20%⁩ إلى ⁦0.13%⁩، وتُستخدم حيث تلزم متانة أكبر.
• درجات H (⁦2H⁩ و⁦7H⁩ وغيرهما) تحتفظ بالتركيب نفسه وترفع فقط الحد الأدنى لمقاومة الشد إلى ⁦58 ksi (400 MPa)⁩، وذلك أساسًا لأوعية الضغط.

معنى ثالث: مستوى المقاومة

في فولاذ الماراجينغ ⁦18Ni⁩ تعني الكلمة شيئًا آخر أيضًا. وفق ⁦MIL-S-46850D⁩ فإن الدرجات ⁦200⁩ و⁦250⁩ و⁦300⁩ و⁦350⁩ هي مقاومة الشد الاسمية بوحدة ksi. وهذا هو الرقم في الأسماء ⁦18Ni250⁩ و⁦18Ni300⁩ و⁦18Ni350⁩. والمواصفة نفسها فيها أيضًا الأنواع I إلى IV، وهي طريقة الصهر. ويجب أن يذكر أمر الشراء الأمرين معًا.

كلمة واحدة وثلاثة معانٍ. حين ترى «Grade» تحقّق أولًا من أي مواصفة جاءت.