الصلب هو عملية المعالجة الحرارية. أنها تنطوي على تسخين وتبريد المعدن بعناية لتغيير خصائصه. الدافع هو بناء الخصائص الإيجابية وتقليل السمات السلبية, معًا. فضلاً عن ذلك, تساعد عملية التلدين على تحسين الخصائص الميكانيكية لبعض المعادن, ويتم تعديل السبائك لتصبح أكثر ملاءمة للاستخدامات المطلوبة.
ما هو التلدين?
الصلب كما أ عملية المعالجة الحرارية يقلل من صلابة المادة. كما أنه يحسن الليونة والمتانة في مختلف الفولاذ, الحديد الزهر, وغيرها سبائك. يتضمن التلدين تسخين قطعة العمل إلى أعلى من درجة حرارة إعادة البلورة. وهذا يسهل تكوين الحبوب الجديدة ويعيد ترتيب الحبوب الموجودة في وقت واحد.
تؤدي إعادة ترتيب الحبوب إلى إطلاق الضغوط الداخلية وتحسين الهياكل البلورية. هذه التحسينات مفيدة في العديد من التطبيقات. عادة ما يُنظر إلى التطبيع على أنه نشاط منفصل. لكنه نوع نموذجي من التلدين. في التطبيع, يتم تسخين المعادن ثم يُسمح لها بالتبريد في الهواء عند درجة حرارة الغرفة بدلاً من الفرن المُدار.
متى يتم استخدام التلدين?
التلدين يجعل الفولاذ أكثر ليونة مما هو عليه عندما يتم تلطيفه. هذه الخاصية تجعلها مناسبة للمنتجات التي من المحتمل أن تخضع لضغوط قليلة جدًا. وتشمل التطبيقات المختلفة للتليين:
- عكس تصلب العمل: ويحدث ذلك بعد العمليات الميكانيكية التي تنتج الصلابة مثل الثني أو الطحن. على سبيل المثال, عندما يتم سحب السلك من المعدن, كما ترتفع صلابة المادة والتوتر الداخلي. عملية التلدين يمكن أن تعيد المعدن إلى حالة عملية, وزيادة الليونة والقدرة على الماكينات.
- تليين تصلب اللحام: يؤدي اللحام عند درجات حرارة عالية إلى مناطق متأثرة بالحرارة (المخاطر). عادة ما تكون هذه المناطق ذات صلابة وهشاشة أعلى, بالمقارنة مع المادة الأساسية. يتم إرجاع بعض هذه المناطق إلى خصائصها الميكانيكية الأصلية عن طريق عملية التلدين.
- تطوير الموصلية الكهربائية: يمكن لهذه العملية تعزيز الخواص الكهربائية للمعدن, على وجه التحديد الموصلية.
- إزالة الضغوط المتبقية: يؤدي العمل البارد إلى تكوين ضغوط جديدة قد تؤدي إلى تكوين شقوق أو تشويه. يتم تخفيف هذه الضغوط عن طريق التلدين مما يجعل خصائص المادة أكثر تجانسًا وقدرة على الخدمة لفترة أطول. عندما يتم تقليل هذه الضغوط الداخلية عن طريق التلدين, تم تحسين الأداء بالإضافة إلى الوظائف التشغيلية.
عملية التلدين
تتضمن عملية التلدين ثلاث مراحل رئيسية:
- مرحلة التعافي: خلال المرحلة الأولية, يتم تسخين المعدن إلى حوالي 200-400 درجة مئوية, اعتمادا على المواد. التسخين يسهل إعادة ترتيب الاضطرابات في البنية البلورية. وهذا يخفف من الضغط الداخلي دون تغيير لا لزوم له في حجم الحبوب. ونتيجة لذلك، يمكن تعزيز الموصلية الكهربائية والليونة.
- مرحلة إعادة البلورة: في هذه المرحلة, هناك تنبت الحبوب الجديدة. يتم الحفاظ على المعدن عند درجة حرارة معينة لمدة تؤدي إلى نمو حبيبات جديدة بدلاً من الحبوب المشوهة. تعمل هذه العملية على تحسين الليونة العامة وكذلك قوة المادة.
- مرحلة نمو الحبوب: أثناء إعادة البلورة، إذا تعرض المعدن لدرجات حرارة عالية لفترات أطول، فحتى الحبيبات الجديدة تبدأ في النمو. يمكن أن تتسبب هذه المرحلة في تدهور القوة مع زيادة حجم الحبوب لأن المادة يمكن أن تتشوه بسهولة. يجب التحكم بشكل صارم في نظام درجة الحرارة والوقت للتأثير على حجم الحبوب والخواص الميكانيكية.
إيجابيات وسلبيات التلدين
تتمتع المكونات المعدنية الملدنة ببعض الفوائد مقارنة بالمكونات المعدنية غير الملدنة. وتشمل الفوائد المشتركة لعملية الصلب:
- استعادة الخصائص الفيزيائية: التسخين مفيد للمعادن لأنه يعيد خصائصها بما في ذلك الليونة. حركة الجزيئات في البنية المجهرية تقلل من تصلب العمل وهشاشته.
- تخفيف الضغوط الداخلية: إن تقليل الضغط الداخلي في المكونات هو عملية يتم تحقيقها من خلال التلدين. وهذا يقلل بشكل كبير من احتمالية حدوث تشققات أثناء العمليات اللاحقة.
- تحسين القدرة على الماكينات: تؤدي الدرجة العالية من انتظام البنية المجهرية والمستوى المنخفض من الضغوط الداخلية إلى تحسين القدرة على التشغيل. هذه الجودة تجعل من السهل تشغيل بعض الأجزاء.
- تصحيح الاضطرابات: بعض العيوب في الشبكة البلورية قابلة للتحرر. يمكن لهذا التحسين تحسين الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للمعدن بنفس القدر.
- السيطرة على بنية الحبوب: يمكن استخدام بعض عمليات التلدين للتحكم في هياكل الحبوب. يمكن أن يؤدي اختيار درجة الحرارة لمعدلات التدفئة والتبريد أيضًا إلى تغيير مرحلة الحبوب والخصائص الفيزيائية للمادة.
لكن, ويجب النظر في العديد من العيوب إلى جانب هذه الفوائد:
- عملية تستغرق وقتًا طويلاً: قد تستغرق عملية التلدين الكثير من الوقت. في بعض الحالات, خاصة إذا كانت المواد والطرق المختارة تتطلب معدلات تبريد أبطأ، فقد يستغرق المعالجة أكثر من ذلك 24 ساعات.
- زيادة التكاليف: وتشمل التكاليف الأخرى تكاليف المعدات والعمالة. يؤدي أيضًا غلاف المكونات إلى زيادة التكاليف الإجمالية بسبب تكلفة تسخين المكونات وتبريدها.
أمثلة على التلدين: المكونات الصلبة المشتركة
تخضع العديد من المكونات في كثير من الأحيان لعمليات التلدين, مشتمل:
- الصفائح المعدنية: في بعض الأحيان يتم تلدين الصفائح المعدنية المدرفلة على البارد لتقليل تصلب العمل. وهذا يعيد الليونة التي تسمح بمزيد من العمليات مثل الانحناء, اللكم, أو القطع.
- المكونات المصنعة: ربيع, غسالات, وشفرات المنشار هي بعض المنتجات التي تخضع للتليين بعد التصنيع. وهذا يعيد خصائصها الفيزيائية ويقلل من الهشاشة.
- الألومنيوم المسحوب: أجزاء من الألومنيوم, تشكلت عن طريق الرسم العميق, مفيدة عندما صلب. توفر هذه العملية الحماية ضد التمزق أو التشقق خاصة أثناء عمليات التشكيل القصوى.
الصلب مقابل التطبيع: الاختلافات الرئيسية
وفيما يلي الفروق الرئيسية بين الصلب والتطبيع:
| التلدين | التطبيع |
| تبرد المعادن ببطء داخل الفرن. | تبرد المعادن بسرعة في الهواء المحيط. |
| معدل التبريد بطيء نسبيا. | معدل التبريد سريع نسبيا. |
| النتائج في ليونة أعلى. | تنتج ليونة أقل. |
| يؤدي إلى انخفاض صلابة, قوة, والمتانة. | يعزز الصلابة, قوة, والمتانة. |
| ينتج بنية حبوب خشنة وأقل تجانسًا. | ينتج بنية حبوب دقيقة وأكثر اتساقًا. |
| الضغوط الداخلية تكون في حدها الأدنى بعد العملية. | الضغوط الداخلية أعلى قليلاً بعد التطبيع. |
| عموما أكثر تكلفة. | عادة ما تكون أقل تكلفة. |
| تنطبق على المعادن مثل الصلب, الألومنيوم, نحاس, والنحاس. | تطبق بشكل رئيسي على الفولاذ المقاوم للصدأ, الألومنيوم, نحاس, والنحاس. |
| تستخدم عادة للمكونات الميكانيكية والكهربائية, وكذلك الأدوات المنزلية. | كثيرا ما تستخدم في السيارات, النووية, وصناعات البناء. |
خاتمة
ختاماً, يعد التلدين من أهم عمليات المعالجة الحرارية التي يمكن أن تحسن العمل, قوة, والقدرات الخدمية للمعادن. كما أنه يساعد على تحرير الضغوط الداخلية, زيادة ليونة, وإعداد المواد لمزيد من العلاج. لذلك, يستخدم الصلب في معظم الصناعات بسبب أهميته. التأكد من الحصول على خواص المواد بالطريقة الصحيحة, يحتاج المصنعون إلى فهم مراحل وأنواع التلدين المختلفة. مع تقدم الصناعات, إن تطبيق المعالجات الحرارية بما في ذلك التلدين سيشهد زيادة في الطلب مما يؤدي إلى إنتاج فعال.
