تغير المعالجات الحرارية خصائص المعادن والسبائك من خلال تطبيق الحرارة والتبريد بعناية. هذه تحسن الصلابة, قوة, والمرونة, مع تعزيز القدرة على تحمل تأثيرات المقاومة. لذا, إن لعب دورهم أمر بالغ الأهمية في قطاعات التصنيع, لأنها تؤثر بشكل مباشر على كفاءة المكونات المعدنية. في هذه المقالة, سوف نستكشف القمة 11 الأنواع الشائعة من المعالجات الحرارية, اعتمدت لفوائد متنوعة.
1. عملية معالجة الكربنة
تستخدم الكربنة عادة للصلب المعالج بالحرارة. يتم تنفيذه في نطاق درجة حرارة 850-950 درجة مئوية. وهو موجود في جو يحتوي على الكربون على شكل ميثان أو بروبان في فرن غاز. يخترق الكربون سطح الفولاذ ويشكل عمق العلبة منه 0.5 مم ل 2.5 مم, والذي يعتمد على وقت العلاج. لقد وجد أن صلابة السطح المنتجة تتراوح بين 55 و 65 HRC بينما تظل الصلابة الأساسية دون علاج. تعتبر معالجة الكربنة فعالة للفولاذ منخفض الكربون. لديهم نسبة كربون أقل من 0.25%. يعزز قوة الكلال بالإضافة إلى خصائص التآكل للأجزاء مثل التروس وأعمدة الكرنك.
2. عملية المعالجة بالنيتريد
تتم معالجة النيتروجين في درجات حرارة منخفضة نسبيًا تتراوح من 500 درجة مئوية إلى 590 درجة مئوية (932درجة فهرنهايت-1094 درجة فهرنهايت). في البيئات الحاملة للنيتروجين, الشائع هو غاز الأمونيا. ويدخل النيتروجين أيضًا على شكل نيتريد في سبائك الفولاذ. وتنتج صلابة السطح تصل إلى 1000 VHN (رقم صلابة فيكرز), مع عمق الحالة بين 0.2 مم ل 0.7 مم. بالمقارنة مع الكربنة, لا تنطوي النيترة على التبريد. لذلك, فهو يشكل طبقة سطحية صلبة دون تشويه. يتم تقليل خشونة سطح الأسطح المنتردة عمومًا إلى Ra 0.1 - 0.4 ميكرومتر. كما, إنه مثالي لإنتاج الأجزاء المقاومة للتآكل, أعمدة الكامات والصمامات.
3. عملية المعالجة بالتصلب والتلطيف
في تصلب المعالجة الحرارية, ال فُولاَذ يتم تسخينه إلى درجة حرارة الأوستنيتي (الذي يتراوح من 800 درجة مئوية إلى 950 درجة مئوية لمعظم السبائك). ثم يتم تبريده تحت ظروف خاضعة للرقابة في الماء, زيت, أو الهواء. تساعد هذه العملية على تحويل البنية المجهرية إلى مارتنسيت وبالتالي تحقيق صلابة تصل إلى 65 لجنة حقوق الإنسان. لكن, مارتنسيت صعب للغاية ولكنه هش للغاية. ولذلك يأتي هدأ بعد ذلك. في هدأ, يتم تسخين الفولاذ مرة أخرى إلى 150 درجة مئوية -600 درجة مئوية لجعل الفولاذ أقل هشاشة. نتيجة ل, يتم تقليل صلابته إلى حوالي 40-55 HRC حسب الاستخدام النهائي. يعمل التقسية أيضًا على تحسين خصائص صلابة سبائك الفولاذ. لذلك, تستخدم على نطاق واسع في تصنيع الأدوات الصناعية وقطع غيار السيارات.
4. التلدين وعلاج تخفيف التوتر
تتم المعالجة الحرارية للتليين عن طريق تسخين المعدن إلى 500 درجة مئوية - 800 درجة مئوية حسب نوع السبيكة ثم تبريده في الفرن لجعل المعدن أكثر ليونة. العملية تزيل أي صلابة, عادة إلى مستوى 150 - 200 الجهد العالي. علاوة على ذلك, فهو يزيل الضغوط الداخلية التي نشأت أثناء التصنيع. يتم إجراء عملية التلدين بالكربنة عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا في حدود 400 درجة مئوية إلى 650 درجة مئوية لتخفيف الضغوط المتبقية دون تغيير الخواص الميكانيكية بشكل ملحوظ. تعمل معالجات التلدين على تعزيز القدرة على التشغيل الآلي, والمرونة في العمليات اللاحقة في التشكيل.
5. عملية المعالجة بالتبريد
تتطلب المعالجة المبردة دائمًا تعريض المواد لدرجات حرارة تتراوح من -196 درجة مئوية (-321 درجة فهرنهايت) باستخدام النيتروجين السائل. تتغير العملية إلى الاحتفاظ بالأوستينيت إلى مارتنسيت مما يجعل البنية المجهرية أكثر استقرارًا. تعمل المعالجة المبردة على تحسين مقاومة التآكل عن طريق زيادة الصلابة والمتانة. وعادة ما يتم تحسينها من خلال 10-20% من تلك التي تم الحصول عليها في المعالجات الحرارية التقليدية. لذا, هذه العملية مفيدة, خاصة بالنسبة للأجزاء مثل أدوات القطع حيث يكون من المرغوب فيه تقليل الهشاشة وتحسين استقرار الأبعاد.
6. تطبيع عملية العلاج
يتم إجراء التطبيع عن طريق تسخين الفولاذ إلى 50-100 درجات فوق درجة الحرارة الحرجة العليا (تقريبًا 850-950 درجات اعتمادا على درجات الصلب) ثم تبريده بالهواء. تساعد هذه العملية في تحسين بنية الحبوب وجعل البنية المجهرية الناتجة أكثر تجانسًا. عادة ما يكون الفولاذ الطبيعي أكثر قابلية للتشكيل من الفولاذ الملدن الكروي وقد يُظهر أيضًا خصائص ميكانيكية محسنة بصلابة تتراوح بين 150-250 غ.ب (صلابة برينل). الاستخدام الأكثر شيوعًا لعملية المعالجة الحرارية هذه هو في المطروقات والمسبوكات للحصول على مكون أكثر تجانسًا وأقل إجهادًا قبل مواصلة العمل.
7. عملية المعالجة بالسيانيد
عملية المعالجة الحرارية بالسيانيد هي معالجة تصلب السطح. عادة, يتم إجراؤها في حمام السيانيد المنصهر عند درجة حرارة تتراوح بين 850 درجة مئوية إلى 950 درجة مئوية. يخترق الكربون والنيتروجين الناتج عن أملاح السيانيد الفولاذ لينتج طبقة خارجية صلبة يبلغ سمكها 0.25 مم ل 0.75 مم. بعد السيانيد, يتم تقسية الأجزاء بالماء أو الزيت للحصول على صلابة السطح في نطاق 55 ل 62 لجنة حقوق الإنسان. يتم تطبيق Cyaniding في الغالب على أجزاء صغيرة مثل السحابات, مسامير, والتروس التي يلزم فيها سطح صلب ومقاوم للتآكل دون تشويه الجزء.
8. عملية معالجة تصلب الحالة
تستخدم المعالجة الحرارية لتصلب العلبة الكربون والنيتروجين للحصول على سطح صلب ونواة ناعمة. تتراوح درجة الحرارة العامة للعملية من 900 درجة مئوية – 950 درجة مئوية. هذا العلاج يجعل صلابة السطح 58-65 HRC في حين أن الجزء الداخلي لديه صلابة أقل بكثير 20-35 لجنة حقوق الإنسان. يمكن أن يتراوح عمق الحالة من 0 ل 4, مع 4 كونها أعمق مستوى تصلب القضية. يتراوح العمق عادة بين 2 مم و 3 مم, اعتمادا على وقت العلاج. عادة ما يتم استخدام تصلب الغلاف على التروس, مهاوي, والأجزاء الأخرى التي يجب أن يكون السطح فيها صلبًا ومقاومًا للتآكل بينما يجب أن يكون القلب قاسيًا وقويًا لامتصاص الصدمات.
9. عملية المعالجة الحرارية للألمنيوم
يتم تطبيق هذه العملية على عناصر صناعة السبائك في 2xxx, 6xxx, وسلسلة 7xxx. في حالة سبائك الألومنيوم, تتم المعالجة الحرارية للحل في نطاق درجة حرارة 450 إلى 550 درجة مئوية. ثم, يتم إخماد المادة في الماء. بعد ذلك, شيخوخة, سواء طبيعية أو صناعية, ويتم ذلك لتعزيز قوة وصلابة المواد. تتم عملية التعمير الاصطناعي عند نطاق درجة حرارة يتراوح بين 120 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية اعتمادًا على نوع السبيكة لتوفير أفضل صلابة وقوة شد.. تتميز معالجات أجزاء الألومنيوم بخصائص ميكانيكية محسنة بقوة إنتاجية تصل إلى 450 ميجا باسكال.
10. عملية المعالجة بالنحاس
تستخدم عملية اللحام معادن حشو ذات درجات حرارة انصهار أعلى من 450 درجة مئوية ولكنها أقل من درجات حرارة انصهار المعادن الأساسية, وتشمل الفضة, نحاس, والألومنيوم. عادة, يتم إجراؤه في حالة أكسجين خاضعة للرقابة أو تحت فراغ لتجنب أكسدة المادة. يمكن أن تصل قوة المفصل إلى 200 ميجا باسكال ل 300 ميغاباسكال اعتمادا على المواد المستخدمة في هذه العملية. في حالة خشونة السطح بعد اللحام, تم العثور على القيم لتكون في نطاق Ra 0.4 ل 0.8 ميكرومتر, مما يشكل واجهة موحدة وقوية. يعتبر اللحام بالنحاس صالحًا لمكونات أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)., السباكة, والتطبيقات الفضائية.
11. عملية المعالجة الحرارية التعريفي
يعمل التسخين التحريضي على تسخين المعادن إلى درجة الحرارة المطلوبة عن طريق تطبيق مجالات مغناطيسية مختلفة. عادة, إنه قابل للتطبيق على ترددات تتراوح من 10 كيلو هرتز إلى 500 كيلوهرتز ويرفع درجة حرارة الطبقة السطحية إلى 800 درجة مئوية - 1000 درجة مئوية, تليها التبريد السريع. تصلب الحث قادر على تحقيق صلابة السطح تصل إلى 58 - 65 HRC وعمق الحالة يتراوح بين 0.5 ميكرومتر إلى 3 ميكرومتر. تصل خشونة السطح إلى Ra 0.4-0.8 ميكرومتر, والتي من المعروف أنها تحتوي على مزيج من مقاومة التآكل العالية وقوة التعب العالية في التروس, مهاوي, وغيرها من الأجزاء الدقيقة.
ملخص
هدفنا الأساسي من كتابة هذا المقال هو تعريف القارئ بأنواع المعالجة الحرارية المختلفة وجوانبها الفنية. الغرض الأساسي من المعالجات الحرارية هو تعديل وتحسين الخواص الميكانيكية للسبائك, والمعادن. يتم اعتماد كل عملية لتطبيقات وخصائص سطحية محددة مثل القوة والمتانة. وقد وجدت هذه المعالجات استخدامها على نطاق واسع في صناعات مثل الطيران, السيارات, والتصنيع, لتحسين أداء المواد لمختلف البيئات الصعبة. اتصل بنا للحصول على خدمات معالجة حرارية مخصصة من خبراء المعادن لدينا!
