أولاً: المفهوم الأساسي للمعالجة الحرارية.
أ. المفهوم الأساسي للمعالجة الحرارية.
العناصر والوظائف الأساسية لـالمعالجة الحرارية:
1. التسخين
الهدف هو الحصول على بنية أوستنيتية موحدة ودقيقة.
2. الاحتجاز
الهدف هو ضمان تسخين قطعة العمل بشكل كامل ومنع إزالة الكربون والأكسدة.
3. التبريد
الهدف هو تحويل الأوستنيت إلى بنى مجهرية مختلفة.
البنية المجهرية بعد المعالجة الحرارية
أثناء عملية التبريد بعد التسخين والتثبيت، يتحول الأوستنيت إلى بنى مجهرية مختلفة تبعاً لمعدل التبريد. وتُظهر هذه البنى المجهرية المختلفة خصائص مختلفة.
ب. المفهوم الأساسي للمعالجة الحرارية.
التصنيف بناءً على طرق التسخين والتبريد، بالإضافة إلى البنية المجهرية وخصائص الفولاذ
1. المعالجة الحرارية التقليدية (المعالجة الحرارية الشاملة): التطبيع، التلدين، التطبيع، التبريد السريع
2. المعالجة الحرارية السطحية: التبريد السطحي، التبريد السطحي بالتسخين الحثي، التبريد السطحي بالتسخين باللهب، التبريد السطحي بالتسخين بالتلامس الكهربائي.
3. المعالجة الحرارية الكيميائية: الكربنة، النتردة، الكربنة النيتروجينية.
4. المعالجات الحرارية الأخرى: المعالجة الحرارية في جو متحكم به، المعالجة الحرارية بالتفريغ، المعالجة الحرارية بالتشكيل.
ج- درجة الحرارة الحرجة للفولاذ
تُعدّ درجة حرارة التحول الحرجة للفولاذ أساسًا هامًا لتحديد عمليات التسخين والتثبيت والتبريد أثناء المعالجة الحرارية. ويتم تحديدها من خلال مخطط طور الحديد والكربون.
الخلاصة الرئيسية:تتأخر درجة حرارة التحول الحرجة الفعلية للفولاذ دائمًا عن درجة حرارة التحول الحرجة النظرية. وهذا يعني أن التسخين الزائد ضروري أثناء التسخين، والتبريد الناقص ضروري أثناء التبريد.
ثانياً: تلدين وتطبيع الفولاذ
1. تعريف التلدين
تتضمن عملية التلدين تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى أو أقل من النقطة الحرجة Ac₁ مع تثبيته عند درجة الحرارة تلك، ثم تبريده ببطء، عادة داخل الفرن، لتحقيق بنية قريبة من حالة التوازن.
2. الغرض من التلدين
① ضبط الصلابة للتشغيل الآلي: تحقيق صلابة قابلة للتشغيل الآلي في نطاق HB170~230.
② تخفيف الإجهاد المتبقي: يمنع التشوه أو التصدع أثناء العمليات اللاحقة.
③ تحسين بنية الحبيبات: تحسين البنية المجهرية.
④ التحضير للمعالجة الحرارية النهائية: الحصول على بيرلايت حبيبي (كروي) للتبريد والتلطيف اللاحقين.
3. التلدين الكروي
مواصفات العملية: درجة حرارة التسخين قريبة من النقطة Ac₁.
الغرض: تحويل السمنتيت أو الكربيدات الموجودة في الفولاذ إلى شكل كروي، مما ينتج عنه بيرلايت حبيبي (كروي).
النطاق القابل للتطبيق: يستخدم للفولاذ ذي التركيبات اليوتكتويدية والهايبريوتكتويدي.
4. التلدين الانتشارى (التلدين المتجانس)
مواصفات العملية: درجة حرارة التسخين أقل بقليل من خط الذوبان على مخطط الطور.
الهدف: القضاء على الفصل العنصري.
①للمنخفض-الفولاذ الكربونيعندما يكون محتوى الكربون أقل من 0.25٪، فإن التطبيع يفضل على التلدين كمعالجة حرارية تحضيرية.
② بالنسبة للفولاذ متوسط الكربون الذي يحتوي على نسبة كربون تتراوح بين 0.25٪ و 0.50٪، يمكن استخدام التلدين أو التطبيع كمعالجة حرارية تحضيرية.
③ بالنسبة للفولاذ متوسط إلى عالي الكربون الذي يحتوي على نسبة كربون تتراوح بين 0.50٪ و 0.75٪، يوصى بالتلدين الكامل.
④للمرتفعات-الفولاذ الكربونيعندما يكون محتوى الكربون أكبر من 0.75٪، يتم استخدام التطبيع أولاً لإزالة شبكة Fe₃C، متبوعًا بالتلدين الكروي.
3. تبريد وتطبيع الفولاذ
أ. التبريد
1. تعريف التبريد: يتضمن التبريد تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة معينة أعلى من نقطة Ac₃ أو Ac₁، وإبقائه عند درجة الحرارة تلك، ثم تبريده بمعدل أكبر من معدل التبريد الحرج لتشكيل المارتنسيت.
٢. الغرض من التبريد السريع: الهدف الأساسي هو الحصول على المارتنسيت (أو أحيانًا البينيت الأدنى) لزيادة صلابة الفولاذ ومقاومته للتآكل. يُعد التبريد السريع من أهم عمليات المعالجة الحرارية للفولاذ.
3. تحديد درجات حرارة التبريد لأنواع مختلفة من الفولاذ
الفولاذ تحت اليوتكتويد: Ac₃ + 30°C إلى 50°C
الفولاذ اليوتكتويدي والفولاذ فوق اليوتكتويدي: Ac₁ + 30°C إلى 50°C
الفولاذ السبائكي: من 50 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية فوق درجة الحرارة الحرجة
4. خصائص التبريد لوسيط التبريد المثالي:
التبريد البطيء قبل الوصول إلى درجة حرارة "الأنف": لتقليل الإجهاد الحراري بشكل كافٍ.
قدرة تبريد عالية بالقرب من درجة حرارة "الأنف": لتجنب تكوين هياكل غير مارتنسيتية.
التبريد البطيء بالقرب من النقطة M₅: لتقليل الإجهاد الناتج عن التحول المارتنسيتي.
5. طرق التبريد وخصائصها:
① التبريد البسيط: سهل التشغيل ومناسب لقطع العمل الصغيرة ذات الشكل البسيط. البنية المجهرية الناتجة هي المارتنسيت (M).
٢- التبريد المزدوج: أكثر تعقيداً وصعوبة في التحكم، ويستخدم مع قطع العمل المصنوعة من الفولاذ عالي الكربون ذات الأشكال المعقدة وقطع العمل المصنوعة من سبائك الفولاذ الكبيرة. البنية المجهرية الناتجة هي المارتنسيت (M).
③ التبريد المكسور: عملية أكثر تعقيدًا، تُستخدم لقطع العمل الكبيرة ذات الأشكال المعقدة المصنوعة من سبائك الصلب. البنية المجهرية الناتجة هي المارتنسيت (M).
④ التبريد المتساوي الحرارة: يستخدم لقطع العمل الصغيرة ذات الأشكال المعقدة والتي تتطلب متطلبات عالية. البنية المجهرية الناتجة هي البينيت السفلي (B).
6. العوامل المؤثرة على قابلية التصلب
تعتمد درجة قابلية التصليد على استقرار الأوستنيت فائق التبريد في الفولاذ. فكلما زاد استقرار الأوستنيت فائق التبريد، تحسنت قابلية التصليد، والعكس صحيح.
العوامل المؤثرة على استقرار الأوستنيت فائق التبريد:
موضع منحنى C: إذا تحول منحنى C إلى اليمين، فإن معدل التبريد الحرج للتبريد السريع ينخفض، مما يحسن قابلية التصلب.
الخلاصة الرئيسية:
أي عامل يؤدي إلى تحريك منحنى C إلى اليمين يزيد من قابلية الفولاذ للتصلب.
العامل الرئيسي:
التركيب الكيميائي: باستثناء الكوبالت (Co)، فإن جميع عناصر السبائك المذابة في الأوستنيت تزيد من قابلية التصلب.
كلما اقترب محتوى الكربون من التركيب اليوتكتويدي في الفولاذ الكربوني، كلما انزاح منحنى C إلى اليمين، وزادت قابلية التصلب.
7. تحديد وتمثيل قابلية التصلب
① اختبار قابلية التصلب بالتبريد النهائي: يتم قياس قابلية التصلب باستخدام طريقة اختبار التبريد النهائي.
② طريقة قطر التبريد الحرج: يمثل قطر التبريد الحرج (D₀) أقصى قطر للصلب الذي يمكن تقويته بالكامل في وسط تبريد محدد.
ب- التطبيع
1. تعريف التهدئة
التطبيع هو عملية معالجة حرارية يتم فيها إعادة تسخين الفولاذ المروي إلى درجة حرارة أقل من النقطة A₁، ويتم الاحتفاظ به عند درجة الحرارة تلك، ثم يتم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة.
2. الغرض من عملية التقسية
تقليل أو إزالة الإجهاد المتبقي: يمنع تشوه أو تشقق قطعة العمل.
تقليل أو إزالة الأوستنيت المتبقي: يعمل على تثبيت أبعاد قطعة العمل.
التخلص من هشاشة الفولاذ المقوى: تعديل البنية المجهرية والخصائص لتلبية متطلبات قطعة العمل.
ملاحظة هامة: يجب تلطيف الفولاذ فورًا بعد التبريد السريع.
3. عمليات التصليد
1. التصليد المنخفض
الغرض: تقليل إجهاد التبريد، وتحسين متانة قطعة العمل، وتحقيق صلابة عالية ومقاومة للتآكل.
درجة الحرارة: 150 درجة مئوية ~ 250 درجة مئوية.
الأداء: الصلابة: HRC 58 ~ 64. صلابة عالية ومقاومة للتآكل.
التطبيقات: الأدوات، والقوالب، والمحامل، والأجزاء المكربنة، والمكونات ذات السطح المقوى.
2. التصليد بدرجة حرارة عالية
الهدف: تحقيق متانة عالية إلى جانب قوة وصلابة كافية.
درجة الحرارة: 500 درجة مئوية ~ 600 درجة مئوية.
الأداء: الصلابة: HRC 25 ~ 35. خصائص ميكانيكية جيدة بشكل عام.
التطبيقات: الأعمدة، التروس، قضبان التوصيل، إلخ.
التكرير الحراري
التعريف: يُطلق على عملية التبريد السريع متبوعةً بالتطبيع بدرجة حرارة عالية اسم التكرير الحراري، أو ببساطة التطبيع. يتميز الفولاذ المعالج بهذه العملية بأداء عام ممتاز ويُستخدم على نطاق واسع.
رابعاً: المعالجة الحرارية السطحية للفولاذ
أ. التبريد السطحي للفولاذ
1. تعريف التصلب السطحي
التصليد السطحي هو عملية معالجة حرارية تهدف إلى تقوية الطبقة السطحية لقطعة العمل عن طريق تسخينها بسرعة لتحويلها إلى أوستنيت، ثم تبريدها بسرعة. تتم هذه العملية دون تغيير التركيب الكيميائي للفولاذ أو بنيته الأساسية.
2. المواد المستخدمة في تقوية السطح والهيكل بعد التقوية
المواد المستخدمة في تقوية الأسطح
المواد النموذجية: الفولاذ متوسط الكربون والفولاذ السبائكي متوسط الكربون.
المعالجة المسبقة: العملية النموذجية: التصليد. إذا لم تكن الخصائص الأساسية حرجة، فيمكن استخدام التطبيع بدلاً من ذلك.
هيكل ما بعد التصلب
بنية السطح: تشكل الطبقة السطحية عادةً بنية صلبة مثل المارتنسيت أو البينيت، مما يوفر صلابة عالية ومقاومة للتآكل.
البنية الأساسية: يحتفظ قلب الفولاذ عمومًا ببنيته الأصلية، مثل البيرلايت أو الحالة المُقسّاة، وذلك تبعًا لعملية المعالجة المسبقة وخصائص المادة الأساسية. وهذا يضمن احتفاظ القلب بمتانة وقوة عاليتين.
ب- خصائص التصليد السطحي بالحث
1. درجة حرارة تسخين عالية وارتفاع سريع في درجة الحرارة: تتضمن عملية التصليد السطحي بالحث عادةً درجات حرارة تسخين عالية ومعدلات تسخين سريعة، مما يسمح بالتسخين السريع في غضون فترة قصيرة.
2. بنية حبيبات الأوستنيت الدقيقة في الطبقة السطحية: أثناء التسخين السريع وعملية التبريد اللاحقة، تتشكل حبيبات أوستنيت دقيقة في الطبقة السطحية. بعد التبريد، يتكون السطح بشكل أساسي من مارتنسيت دقيق، وتكون صلابته أعلى بمقدار 2-3 HRC من التبريد التقليدي.
3. جودة سطح جيدة: نظرًا لقصر وقت التسخين، فإن سطح قطعة العمل أقل عرضة للأكسدة وإزالة الكربون، ويتم تقليل التشوه الناتج عن التبريد، مما يضمن جودة سطح جيدة.
4. قوة عالية للإجهاد: يؤدي التحول الطوري المارتنسيتي في الطبقة السطحية إلى توليد إجهاد ضغط، مما يزيد من قوة الإجهاد لقطعة العمل.
5. كفاءة إنتاج عالية: إن التصليد السطحي بالحث مناسب للإنتاج الضخم، مما يوفر كفاءة تشغيلية عالية.
ج. تصنيف المعالجة الحرارية الكيميائية
الكربنة، الكربنة، الكربنة، الكرومة، السيليكونة، السيليكونة، السيليكونة، الكربنة النيتروجينية، البوروكربونة
د. الكربنة
الكربنة الغازية هي عملية يتم فيها وضع قطعة العمل في فرن كربنة غازية مغلق وتسخينها إلى درجة حرارة تحول الفولاذ إلى أوستنيت. بعد ذلك، يُضاف عامل الكربنة إلى الفرن بالتنقيط، أو يُضخ جو الكربنة مباشرةً، مما يسمح لذرات الكربون بالانتشار في الطبقة السطحية لقطعة العمل. تزيد هذه العملية من نسبة الكربون (wc%) على سطح قطعة العمل.
√ عوامل الكربنة:
•الغازات الغنية بالكربون: مثل غاز الفحم، وغاز البترول المسال (LPG)، وما إلى ذلك.
•السوائل العضوية: مثل الكيروسين والميثانول والبنزين وما إلى ذلك.
√ معايير عملية الكربنة:
• درجة حرارة الكربنة: 920~950 درجة مئوية.
• وقت الكربنة: يعتمد على العمق المطلوب لطبقة الكربنة ودرجة حرارة الكربنة.
هـ. المعالجة الحرارية بعد الكربنة
يجب أن يخضع الفولاذ للمعالجة الحرارية بعد عملية الكربنة.
عملية المعالجة الحرارية بعد الكربنة:
√التبريد السريع + التقسية بدرجة حرارة منخفضة
1. التبريد المباشر بعد التبريد المسبق + التقسية بدرجة حرارة منخفضة: يتم تبريد قطعة العمل مسبقًا من درجة حرارة الكربنة إلى ما فوق درجة حرارة Ar₁ الأساسية ثم يتم تبريدها على الفور، متبوعة بالتقسية بدرجة حرارة منخفضة عند 160 ~ 180 درجة مئوية.
2. التبريد السريع بعد التبريد المسبق + التقسية بدرجة حرارة منخفضة: بعد الكربنة، يتم تبريد قطعة العمل ببطء إلى درجة حرارة الغرفة، ثم يتم إعادة تسخينها للتبريد السريع والتقسية بدرجة حرارة منخفضة.
3. التبريد المزدوج بعد التبريد المسبق + التطبيع بدرجة حرارة منخفضة: بعد الكربنة والتبريد البطيء، تخضع قطعة العمل لمرحلتين من التسخين والتبريد، متبوعة بالتطبيع بدرجة حرارة منخفضة.
خامساً: المعالجة الحرارية الكيميائية للفولاذ
1. تعريف المعالجة الحرارية الكيميائية
المعالجة الحرارية الكيميائية هي عملية معالجة حرارية يتم فيها وضع قطعة عمل فولاذية في وسط نشط محدد، وتسخينها، والحفاظ على درجة حرارتها، مما يسمح للذرات النشطة في الوسط بالانتشار إلى سطح قطعة العمل. يؤدي ذلك إلى تغيير التركيب الكيميائي والبنية المجهرية لسطح قطعة العمل، وبالتالي تغيير خصائصها.
2. العملية الأساسية للمعالجة الحرارية الكيميائية
التحلل: أثناء التسخين، يتحلل الوسط النشط، مطلقا الذرات النشطة.
الامتصاص: يتم امتصاص الذرات النشطة بواسطة سطح الفولاذ وتذوب في المحلول الصلب للفولاذ.
الانتشار: تنتقل الذرات النشطة التي تم امتصاصها وإذابتها على سطح الفولاذ إلى الداخل.
أنواع التصليد السطحي بالحث
أ. التسخين بالحث عالي التردد
التردد الحالي: 250~300 كيلو هرتز.
عمق الطبقة المتصلبة: 0.5~2.0 مم.
التطبيقات: تروس متوسطة وصغيرة الحجم وأعمدة صغيرة إلى متوسطة الحجم.
ب. التسخين بالحث متوسط التردد
التردد الحالي: 2500~8000 كيلو هرتز.
عمق الطبقة المتصلبة: 2-10 مم.
التطبيقات: أعمدة أكبر وتروس ذات وحدات كبيرة إلى متوسطة.
ج- التسخين بالحث بتردد الطاقة
التردد الحالي: 50 هرتز.
عمق الطبقة المتصلبة: 10-15 مم.
التطبيقات: قطع العمل التي تتطلب طبقة صلبة عميقة للغاية.
3. التصليد السطحي بالحث
المبدأ الأساسي لتقوية الأسطح بالحث
تأثير على الجلد:
عندما يُحدث التيار المتردد في ملف الحث تيارًا على سطح قطعة العمل، يتركز معظم التيار المستحث بالقرب من السطح، بينما لا يمر أي تيار تقريبًا عبر باطن قطعة العمل. تُعرف هذه الظاهرة بتأثير الجلد.
مبدأ التصليد السطحي بالحث:
استنادًا إلى تأثير الطبقة السطحية، يتم تسخين سطح قطعة العمل بسرعة إلى درجة حرارة الأوستنة (حيث ترتفع إلى 800-1000 درجة مئوية في غضون ثوانٍ معدودة)، بينما يبقى باطن قطعة العمل باردًا تقريبًا. ثم يتم تبريد قطعة العمل برش الماء، مما يؤدي إلى تصلب السطح.
4. الهشاشة عند درجات الحرارة العالية
تلطيف الهشاشة في الفولاذ المروي
يشير مصطلح "هشاشة التصليد" إلى الظاهرة التي تنخفض فيها مقاومة الصدمات للفولاذ المروي بشكل كبير عند تصليده في درجات حرارة معينة.
النوع الأول من هشاشة التصليد
نطاق درجة الحرارة: من 250 درجة مئوية إلى 350 درجة مئوية.
الخصائص: إذا تم تلطيف الفولاذ المروي ضمن نطاق درجة الحرارة هذا، فمن المرجح جدًا أن يتطور هذا النوع من الهشاشة الناتجة عن التلطيف، والتي لا يمكن التخلص منها.
الحل: تجنب تلطيف الفولاذ المروي ضمن نطاق درجة الحرارة هذا.
يُعرف النوع الأول من هشاشة التصليد أيضًا باسم هشاشة التصليد في درجات الحرارة المنخفضة أو هشاشة التصليد غير القابلة للعكس.
← التصليد
1. التطبيع هو عملية معالجة حرارية نهائية تلي عملية التبريد السريع.
لماذا تحتاج الفولاذات المقوّاة إلى عملية تلطيف؟
البنية المجهرية بعد التبريد السريع: بعد التبريد السريع، تتكون البنية المجهرية للفولاذ عادةً من المارتنسيت والأوستنيت المتبقي. وكلاهما طوران غير مستقرين وسيتحولان في ظل ظروف معينة.
خصائص المارتنسيت: يتميز المارتنسيت بصلابة عالية ولكنه يتميز أيضًا بهشاشة عالية (خاصة في المارتنسيت عالي الكربون الشبيه بالإبرة)، وهو ما لا يفي بمتطلبات الأداء للعديد من التطبيقات.
خصائص التحول المارتنسيتي: يحدث التحول إلى المارتنسيت بسرعة كبيرة. بعد التبريد السريع، تحتوي قطعة العمل على إجهادات داخلية متبقية يمكن أن تؤدي إلى التشوه أو التصدع.
الخلاصة: لا يمكن استخدام قطعة العمل مباشرة بعد التبريد السريع! التصليد ضروري لتقليل الإجهادات الداخلية وتحسين متانة قطعة العمل، مما يجعلها مناسبة للاستخدام.
2. الفرق بين قابلية التصلب وقدرة التصلب:
قابلية التصلب:
تشير قابلية التصليد إلى قدرة الفولاذ على الوصول إلى عمق معين من التصليد (عمق الطبقة المتصلدة) بعد التبريد السريع. وتعتمد هذه القابلية على تركيب الفولاذ وبنيته، وخاصةً عناصر السبائك ونوع الفولاذ. وتُعد قابلية التصليد مقياسًا لمدى قدرة الفولاذ على التصليد في جميع أنحاء سمكه أثناء عملية التبريد السريع.
الصلابة (قدرة التصلب):
تشير الصلابة، أو قدرة التصليد، إلى أقصى صلابة يمكن تحقيقها في الفولاذ بعد التبريد السريع. وتتأثر هذه الصلابة بشكل كبير بمحتوى الكربون في الفولاذ. فارتفاع محتوى الكربون يؤدي عمومًا إلى زيادة الصلابة المحتملة، ولكن هذه الزيادة قد تكون محدودة بعناصر السبائك في الفولاذ وفعالية عملية التبريد السريع.
3. قابلية تصلب الفولاذ
√ مفهوم قابلية التصلب
تشير قابلية التصليد إلى قدرة الفولاذ على الوصول إلى عمق معين من التصليد المارتنسيتي بعد التبريد السريع من درجة حرارة الأوستنة. بعبارة أبسط، هي قدرة الفولاذ على تكوين المارتنسيت أثناء التبريد السريع.
قياس قابلية التصلب
يتم تحديد حجم قابلية التصلب من خلال عمق الطبقة المتصلبة التي يتم الحصول عليها في ظل ظروف محددة بعد التبريد السريع.
عمق الطبقة المتصلبة: هذا هو العمق من سطح قطعة العمل إلى المنطقة التي يكون فيها الهيكل نصف مارتنسيت.
وسائط التبريد الشائعة:
•ماء
الخصائص: اقتصادي مع قدرة تبريد قوية، ولكنه يتميز بمعدل تبريد عالٍ بالقرب من نقطة الغليان، مما قد يؤدي إلى تبريد مفرط.
الاستخدام: يستخدم عادة مع الفولاذ الكربوني.
الماء المالح: محلول من الملح أو القلوي في الماء، والذي يتمتع بقدرة تبريد أعلى في درجات الحرارة العالية مقارنة بالماء، مما يجعله مناسبًا للفولاذ الكربوني.
•زيت
الخصائص: يوفر معدل تبريد أبطأ عند درجات الحرارة المنخفضة (بالقرب من نقطة الغليان)، مما يقلل بشكل فعال من ميل التشوه والتشقق، ولكنه يتمتع بقدرة تبريد أقل عند درجات الحرارة العالية.
الاستخدام: مناسب للفولاذ السبائكي.
الأنواع: تشمل زيت التبريد، وزيت التشحيم، ووقود الديزل.
وقت التسخين
يتكون وقت التسخين من كل من معدل التسخين (الوقت المستغرق للوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة) ووقت التثبيت (الوقت الذي يتم فيه الحفاظ على درجة الحرارة المستهدفة).
مبادئ تحديد وقت التسخين: ضمان توزيع متساوٍ لدرجة الحرارة في جميع أنحاء قطعة العمل، من الداخل والخارج.
تأكد من اكتمال عملية الأوستنة وأن الأوستنيت المتكون يكون متجانساً وناعماً.
أساس تحديد وقت التسخين: عادة ما يتم تقديره باستخدام الصيغ التجريبية أو تحديده من خلال التجربة.
إخماد الوسائط
جانبان رئيسيان:
أ. معدل التبريد: معدل التبريد الأعلى يعزز تكوين المارتنسيت.
ب. الإجهاد المتبقي: يؤدي معدل التبريد الأعلى إلى زيادة الإجهاد المتبقي، مما قد يؤدي إلى ميل أكبر للتشوه والتشقق في قطعة العمل.
Ⅶ. التطبيع
1. تعريف التطبيع
التطبيع هو عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة Ac3 بمقدار 30 إلى 50 درجة مئوية، ثم تثبيته عند هذه الدرجة، وبعد ذلك تبريده بالهواء للحصول على بنية مجهرية قريبة من حالة التوازن. بالمقارنة مع التلدين، يتميز التطبيع بمعدل تبريد أسرع، مما ينتج عنه بنية بيرلايت أدق (P) وقوة وصلابة أعلى.
2. الغرض من التطبيع
إن الغرض من التطبيع مشابه للغرض من التلدين.
3. تطبيقات التطبيع
•التخلص من السمنتيت الثانوي المتشابك.
• تُستخدم كمعالجة حرارية نهائية للأجزاء ذات المتطلبات الأقل.
• يعمل كمعالجة حرارية تحضيرية للفولاذ الإنشائي منخفض ومتوسط الكربون لتحسين قابلية التشغيل الآلي.
4. أنواع التلدين
النوع الأول من التلدين:
الغرض والوظيفة: الهدف ليس إحداث تحول طوري ولكن تحويل الفولاذ من حالة غير متوازنة إلى حالة متوازنة.
الأنواع:
•التلدين بالانتشار: يهدف إلى تجانس التركيب عن طريق القضاء على الانفصال.
•التلدين لإعادة التبلور: يعيد الليونة عن طريق إزالة آثار التصلب بالتشكيل.
•التلدين لتخفيف الإجهاد: يقلل من الإجهادات الداخلية دون تغيير البنية المجهرية.
النوع الثاني من التلدين:
الغرض والوظيفة: يهدف هذا النوع إلى تغيير البنية المجهرية والخواص، وصولاً إلى بنية مجهرية يهيمن عليها البيرلايت. كما يضمن هذا النوع أن توزيع وشكل البيرلايت والفريت والكربيدات يفي بمتطلبات محددة.
الأنواع:
•التلدين الكامل: تسخين الفولاذ فوق درجة حرارة Ac3 ثم تبريده ببطء لإنتاج بنية بيرليت موحدة.
•التلدين غير الكامل: تسخين الفولاذ بين درجتي حرارة Ac1 و Ac3 لتحويل البنية جزئيًا.
•التلدين متساوي الحرارة: يتم تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى من Ac3، يليه تبريد سريع إلى درجة حرارة متساوية الحرارة مع تثبيتها لتحقيق البنية المطلوبة.
•التلدين الكروي: ينتج عنه بنية كربيد كروية الشكل، مما يحسن قابلية التشغيل والمتانة.
Ⅷ.1. تعريف المعالجة الحرارية
تشير المعالجة الحرارية إلى عملية يتم فيها تسخين المعدن، والحفاظ عليه عند درجة حرارة معينة، ثم تبريده وهو في حالة صلبة لتغيير بنيته الداخلية وبنيته المجهرية، وبالتالي تحقيق الخصائص المطلوبة.
2. خصائص المعالجة الحرارية
لا تعمل المعالجة الحرارية على تغيير شكل قطعة العمل؛ بل إنها تغير البنية الداخلية والبنية المجهرية للفولاذ، مما يؤدي بدوره إلى تغيير خصائص الفولاذ.
3. الغرض من المعالجة الحرارية
إن الغرض من المعالجة الحرارية هو تحسين الخصائص الميكانيكية أو خصائص معالجة الفولاذ (أو قطع العمل)، والاستفادة الكاملة من إمكانات الفولاذ، وتحسين جودة قطعة العمل، وإطالة عمرها الافتراضي.
4. الاستنتاج الرئيسي
يعتمد تحسين خصائص المادة من خلال المعالجة الحرارية بشكل حاسم على ما إذا كانت هناك تغييرات في بنيتها المجهرية وبنيتها أثناء عملية التسخين والتبريد.
تاريخ النشر: 19 أغسطس 2024