عمليات المعالجة الحرارية الشائعة للمواد المعدنية

تعتبر المعالجة الحرارية خطوة مهمة جدًا في معالجة المواد المعدنية.يمكن للمعالجة الحرارية تغيير الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمواد المعدنية، وتحسين صلابتها وقوتها وصلابتها وغيرها من الخصائص.

من أجل التأكد من أن هيكل تصميم المنتج آمن وموثوق واقتصادي وفعال، يحتاج المهندسون الإنشائيون عمومًا إلى فهم الخواص الميكانيكية للمواد، واختيار عمليات المعالجة الحرارية المناسبة بناءً على متطلبات التصميم وخصائص المواد، وتحسين أدائها و عمر.وفيما يلي 13 عملية معالجة حرارية تتعلق بالمواد المعدنية، على أمل أن تكون مفيدة للجميع.

1. التلدين

عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين المواد المعدنية إلى درجة حرارة مناسبة، والحفاظ عليها لفترة زمنية معينة، ثم تبريدها ببطء.الغرض من التلدين بشكل أساسي هو تقليل صلابة المواد المعدنية، أو تحسين اللدونة، أو تسهيل القطع أو معالجة الضغط، أو تقليل الإجهاد المتبقي، أو تحسين تجانس البنية المجهرية والتركيب، أو إعداد البنية المجهرية للمعالجة الحرارية اللاحقة.تشمل عمليات التلدين الشائعة التلدين بإعادة البلورة، والتليين الكامل، والتليين الكروي، والتليين بتخفيف الضغط.

التلدين الكامل: تحسين حجم الحبوب، والهيكل الموحد، وتقليل الصلابة، والقضاء التام على الإجهاد الداخلي.التلدين الكامل مناسب للمطروقات أو المسبوكات الفولاذية ذات محتوى الكربون (الجزء الكتلي) أقل من 0.8%.

التلدين الكروي: يقلل من صلابة الفولاذ، ويحسن أداء القطع، ويستعد للتبريد المستقبلي لتقليل التشوه والتشقق بعد التبريد.التلدين الكروي مناسب للفولاذ الكربوني وسبائك الفولاذ التي تحتوي على محتوى كربون (جزء كتلة) أكبر من 0.8%.

التلدين بتخفيف الضغط: يزيل الضغط الداخلي الناتج أثناء اللحام والتقويم البارد للأجزاء الفولاذية، ويزيل الضغط الداخلي الناتج أثناء المعالجة الدقيقة للأجزاء، ويمنع التشوه أثناء المعالجة والاستخدام اللاحقين.التلدين لتخفيف الضغط مناسب لمختلف المسبوكات، المطروقات، الأجزاء الملحومة، والأجزاء المبثوقة على البارد.

2. تطبيع

يشير إلى عملية المعالجة الحرارية لتسخين الفولاذ أو مكونات الفولاذ إلى درجة حرارة 30-50 درجة مئوية فوق Ac3 أو Acm (درجة حرارة النقطة الحرجة العليا للصلب)، واحتجازها لفترة مناسبة، وتبريدها في الهواء الساكن.الغرض من التطبيع هو بشكل أساسي تحسين الخواص الميكانيكية للفولاذ منخفض الكربون، وتحسين قابلية التشغيل الآلي، وتحسين حجم الحبوب، وإزالة العيوب الهيكلية، وإعداد الهيكل للمعالجة الحرارية اللاحقة.

3. التبريد

يشير إلى عملية المعالجة الحرارية لتسخين مكون فولاذي إلى درجة حرارة أعلى من Ac3 أو Ac1 (درجة حرارة النقطة الحرجة الدنيا للصلب)، والاحتفاظ به لفترة معينة من الزمن، ثم الحصول على هيكل مارتنسيت (أو بينيت) عند درجة حرارة أعلى. معدل التبريد المناسب .الغرض من التبريد هو الحصول على الهيكل المارتنسيتي المطلوب للأجزاء الفولاذية، وتحسين صلابة قطعة العمل وقوتها ومقاومة التآكل، وإعداد الهيكل للمعالجة الحرارية اللاحقة.

تشمل عمليات التبريد الشائعة التبريد بحمام الملح، والتبريد المارتنسيتي المتدرج، والتبريد متساوي الحرارة للبينيت، والتبريد السطحي، والتبريد الموضعي.

التبريد السائل الفردي: التبريد السائل الفردي ينطبق فقط على أجزاء الفولاذ الكربوني وسبائك الفولاذ ذات الأشكال البسيطة نسبيًا والمتطلبات الفنية المنخفضة.أثناء التبريد، بالنسبة لأجزاء الفولاذ الكربوني التي يبلغ قطرها أو سمكها أكبر من 5-8 مم، يجب استخدام الماء المالح أو تبريد الماء؛يتم تبريد الأجزاء المصنوعة من سبائك الصلب بالزيت.

التبريد السائل المزدوج: قم بتسخين الأجزاء الفولاذية إلى درجة حرارة التبريد، وبعد العزل، قم بتبريدها بسرعة في الماء إلى 300-400 درجة مئوية، ثم انقلها إلى الزيت للتبريد.

إخماد سطح اللهب: إخماد سطح اللهب مناسب للأجزاء الكبيرة من الفولاذ الكربوني المتوسط ​​وأجزاء الفولاذ من سبائك الكربون المتوسطة، مثل أعمدة الكرنك، والتروس، وقضبان التوجيه، التي تتطلب أسطحًا صلبة ومقاومة للتآكل ويمكنها تحمل أحمال الصدمات في إنتاج دفعة واحدة أو صغيرة .

تصلب السطح بالحث: الأجزاء التي خضعت للتصلب بالحث السطحي لها سطح صلب ومقاوم للتآكل، مع الحفاظ على القوة والمتانة الجيدة في القلب.إن التصلب بالحث السطحي مناسب للأجزاء الفولاذية متوسطة الكربون وسبائك الفولاذ ذات المحتوى المعتدل من الكربون.

4. هدأ

يشير إلى عملية المعالجة الحرارية حيث يتم تبريد الأجزاء الفولاذية ثم تسخينها إلى درجة حرارة أقل من Ac1، ويتم الاحتفاظ بها لفترة معينة من الوقت، ثم يتم تبريدها إلى درجة حرارة الغرفة.الغرض من التقسية هو بشكل أساسي إزالة الضغط الناتج عن الأجزاء الفولاذية أثناء التبريد، بحيث تتمتع الأجزاء الفولاذية بصلابة عالية ومقاومة للتآكل، فضلاً عن اللدونة والمتانة المطلوبة.تشتمل عمليات التقسية الشائعة على تقسية درجة الحرارة المنخفضة، وتلطيف درجة الحرارة المتوسطة، وتلطيف درجة الحرارة العالية، وما إلى ذلك.

التقسية بدرجة حرارة منخفضة: تعمل التقسية بدرجة حرارة منخفضة على التخلص من الضغط الداخلي الناتج عن التبريد في الأجزاء الفولاذية، وتستخدم بشكل شائع لأدوات القطع وأدوات القياس والقوالب والمحامل الدوارة والأجزاء المكربنة.

التقسية بدرجة حرارة متوسطة: تتيح التقسية بدرجة حرارة متوسطة للأجزاء الفولاذية تحقيق مرونة عالية وصلابة وصلابة معينة، وتستخدم بشكل عام لأنواع مختلفة من النوابض وقوالب الختم الساخن وأجزاء أخرى.

التقسية بدرجة الحرارة العالية: التقسية بدرجة الحرارة العالية تمكن الأجزاء الفولاذية من تحقيق خصائص ميكانيكية شاملة جيدة، وهي القوة العالية والمتانة والصلابة الكافية، مما يزيل الضغط الداخلي الناتج عن التبريد.يتم استخدامه بشكل أساسي للأجزاء الهيكلية المهمة التي تتطلب قوة وصلابة عالية، مثل المغازل، وأعمدة الكرنك، والحدبات، والتروس، وقضبان التوصيل.

5. التبريد والتلطيف

يشير إلى عملية المعالجة الحرارية المركبة لتبريد وتلطيف مكونات الفولاذ أو الفولاذ.يسمى الفولاذ المستخدم في معالجة التبريد والتلطيف بالفولاذ المروي والمقسى.يشير بشكل عام إلى الفولاذ الهيكلي متوسط ​​الكربون والفولاذ الهيكلي من سبائك الكربون المتوسطة.

6. المعالجة الحرارية الكيميائية

عملية معالجة حرارية يتم فيها وضع قطعة عمل معدنية أو سبيكة في وسط نشط عند درجة حرارة معينة للعزل، مما يسمح لعنصر أو أكثر باختراق سطحها لتغيير تركيبها الكيميائي وبنيتها وأدائها.الغرض من المعالجة الحرارية الكيميائية هو بشكل أساسي تحسين صلابة السطح، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، وقوة التعب، ومقاومة الأكسدة للأجزاء الفولاذية.تشمل عمليات المعالجة الحرارية الكيميائية الشائعة الكربنة، والنيترة، والنيترة الكربونية، وما إلى ذلك.

الكربنة: لتحقيق صلابة عالية (HRC60-65) ومقاومة التآكل على السطح، مع الحفاظ على صلابة عالية في المركز.يتم استخدامه بشكل شائع للأجزاء المقاومة للتآكل والمقاومة للصدمات مثل العجلات والتروس والأعمدة ودبابيس المكبس وما إلى ذلك.

Nitriding: تحسين الصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل للطبقة السطحية للأجزاء الفولاذية، والتي تستخدم عادة في الأجزاء المهمة مثل البراغي والصواميل والدبابيس.

نيترة الكربون: تعمل على تحسين صلابة ومقاومة التآكل للطبقة السطحية للأجزاء الفولاذية، وهي مناسبة للفولاذ منخفض الكربون أو الفولاذ متوسط ​​الكربون أو الأجزاء الفولاذية المصنوعة من سبائك الصلب، ويمكن استخدامها أيضًا لأدوات قطع الفولاذ عالية السرعة.

7. معالجة المحلول الصلب

يشير إلى عملية المعالجة الحرارية لتسخين سبيكة إلى منطقة أحادية الطور ذات درجة حرارة عالية والحفاظ على درجة حرارة ثابتة، مما يسمح للطور الزائد بالذوبان بالكامل في المحلول الصلب ثم التبريد بسرعة للحصول على محلول صلب مفرط التشبع.الغرض الرئيسي من معالجة المحاليل هو تحسين مرونة وصلابة الفولاذ والسبائك، والتحضير لمعالجة تصلب الترسيب.

8. تصلب الهطول (تقوية الهطول)

عملية معالجة حرارية يتعرض فيها المعدن للتصلب نتيجة لفصل الذرات المذابة في محلول صلب مفرط التشبع و/أو تشتت الجزيئات الذائبة في المادة الأساسية.إذا تعرض الفولاذ المقاوم للصدأ بالترسيب الأوستنيتي إلى معالجة تصلب بالترسيب عند 400-500 درجة مئوية أو 700-800 درجة مئوية بعد معالجة المحلول الصلب أو العمل البارد، فيمكنه تحقيق قوة عالية.

9. العلاج في الوقت المناسب

يشير إلى عملية المعالجة الحرارية التي تخضع فيها قطع عمل السبائك للمعالجة بالمحلول الصلب أو تشوه البلاستيك البارد أو صبها، ثم يتم تزويرها أو وضعها في درجة حرارة أعلى أو الحفاظ عليها في درجة حرارة الغرفة، وتتغير خصائصها وشكلها وحجمها بمرور الوقت.

إذا تم اعتماد عملية معالجة الشيخوخة لتسخين قطعة العمل إلى درجة حرارة أعلى وإجراء معالجة الشيخوخة لفترة أطول، فإنها تسمى معالجة الشيخوخة الاصطناعية؛تسمى ظاهرة الشيخوخة التي تحدث عند تخزين قطعة العمل في درجة حرارة الغرفة أو الظروف الطبيعية لفترة طويلة بمعالجة الشيخوخة الطبيعية.الغرض من معالجة الشيخوخة هو القضاء على الإجهاد الداخلي في قطعة العمل، وتحقيق الاستقرار في الهيكل والحجم، وتحسين الخواص الميكانيكية.

10. الصلابة

يشير إلى الخصائص التي تحدد عمق التبريد وتوزيع صلابة الفولاذ في ظل ظروف محددة.غالبًا ما يتم تمثيل صلابة الفولاذ الجيدة أو الضعيفة بعمق الطبقة المتصلبة.كلما زاد عمق طبقة التصلب، كلما كانت صلابة الفولاذ أفضل.تعتمد صلابة الفولاذ بشكل أساسي على تركيبته الكيميائية، وخاصة عناصر السبائك وحجم الحبيبات التي تزيد من الصلابة ودرجة حرارة التسخين وزمن الثبات.يمكن للصلب ذو الصلابة الجيدة أن يحقق خواص ميكانيكية موحدة ومتسقة في جميع أنحاء القسم بأكمله من الفولاذ، ويمكن اختيار عوامل التبريد ذات ضغط التبريد المنخفض لتقليل التشوه والتشقق.

11. القطر الحرج (قطر التبريد الحرج)

يشير القطر الحرج إلى الحد الأقصى لقطر الفولاذ عندما يتم الحصول على كل هيكل المارتنسيت أو 50% من مارتنسيت في المركز بعد التبريد في وسط معين.يمكن عمومًا الحصول على القطر الحرج لبعض أنواع الفولاذ من خلال اختبارات قابلية الصلابة في الزيت أو الماء.

12. التصلب الثانوي

تتطلب بعض سبائك الحديد والكربون (مثل الفولاذ عالي السرعة) دورات تقسية متعددة لزيادة صلابتها.تحدث ظاهرة التصلب هذه، والمعروفة بالتصلب الثانوي، بسبب ترسيب كربيدات خاصة و/أو تحول الأوستينيت إلى مارتنزيت أو بينيت.

13. هدأ الهشاشة

يشير إلى ظاهرة التقصف للفولاذ المسقى المقسى في نطاقات معينة من درجات الحرارة أو المبرد ببطء من درجة حرارة التقسية خلال نطاق درجات الحرارة هذا.يمكن تقسيم هشاشة المزاج إلى النوع الأول من هشاشة المزاج والنوع الثاني من هشاشة المزاج.

النوع الأول من هشاشة المزاج، المعروف أيضًا باسم هشاشة المزاج التي لا رجعة فيها، يحدث بشكل رئيسي عند درجة حرارة تصل إلى 250-400 درجة مئوية.بعد اختفاء الهشاشة بعد إعادة التسخين، تتكرر الهشاشة في هذا النطاق ولم تعد تحدث؛

النوع الثاني من هشاشة المزاج، المعروف أيضًا باسم هشاشة المزاج العكسية، يحدث عند درجات حرارة تتراوح من 400 إلى 650 درجة مئوية.عندما تختفي الهشاشة بعد إعادة التسخين، يجب تبريدها بسرعة وعدم البقاء لفترة طويلة أو تبريدها ببطء في نطاق 400 إلى 650 درجة مئوية، وإلا ستحدث الظواهر التحفيزية مرة أخرى.

يرتبط حدوث هشاشة المزاج بعناصر السبائك الموجودة في الفولاذ، مثل المنغنيز والكروم والسيليكون والنيكل، والتي تميل إلى تطوير هشاشة المزاج، بينما يميل الموليبدينوم والتنغستن إلى إضعاف هشاشة المزاج.

معدن جاباور الجديدهو منتج فولاذي احترافي أكثر مرونة.تشمل درجات الأنابيب الفولاذية والملفات والقضبان الفولاذية ST35 ST37 ST44 ST52 42CRMO4 وS45C CK45 SAE4130 SAE4140 SCM440 وما إلى ذلك. نرحب بالعملاء للاستفسار وزيارة المصنع.