كيف تؤثر عملية المعالجة الحرارية على صلابة وقوة الشد للفولاذ المستدير المطروق؟

التلدين هو عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين الفولاذ المستدير المطروق إلى درجة حرارة محددة - عادة ما تكون أقل من درجة حرارته الحرجة - ثم يتم تبريده ببطء، عادة في الفرن. الغرض الأساسي من التلدين هو تليين الفولاذ، مما يجعله أكثر قابلية للاستخدام في عمليات التصنيع أو التشكيل اللاحقة. أثناء التلدين، يتم تخفيف الضغوط الداخلية الناتجة أثناء الحدادة، ويتم تحسين البنية الحبيبية للفولاذ. تؤدي هذه العملية إلى تقليل الصلابة وزيادة الليونة، مما يعزز قدرة الفولاذ على الخضوع للتشوه البلاستيكي دون أن ينكسر. بالإضافة إلى ذلك، يعمل التلدين على تحسين تجانس البنية المجهرية للفولاذ، مما يساهم في تحقيق أداء أكثر ثباتًا وقابلية للتنبؤ به في تطبيقه النهائي.

التسقية هي عملية معالجة حرارية حرجة تتضمن تسخين الفولاذ المستدير المطروق إلى درجة حرارة عالية، عادةً ما تكون أعلى من درجة حرارته الحرجة، ثم تبريده بسرعة في وسط التبريد مثل الماء أو الزيت أو محاليل البوليمر. يؤدي التبريد السريع إلى تحويل البنية المجهرية للفولاذ، عادةً إلى مارتنسيت، وهي مرحلة صلبة وهشة تتميز ببنية تشبه الإبرة. يزيد هذا التحول بشكل كبير من صلابة الفولاذ وقوة الشد. ومع ذلك، فإن التبريد يؤدي أيضًا إلى ضغوط داخلية كبيرة بسبب معدلات التبريد التفاضلية داخل الفولاذ، والتي يمكن أن تؤدي إلى الالتواء أو التشقق إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح. يعد اختيار وسط التبريد ومعدل التبريد من العوامل الحاسمة في تحقيق التوازن المطلوب بين الصلابة والمتانة.

يتم إجراء عملية التقسية بعد التبريد للتخفيف من الهشاشة الناتجة عن التحول المارتنسيتي. في هذه العملية، يتم إعادة تسخين الفولاذ المروي إلى درجة حرارة أقل من درجة الحرارة الحرجة ويتم الاحتفاظ به عند درجة الحرارة هذه لفترة محددة قبل تبريده إلى درجة حرارة الغرفة. يتم التحكم في درجة حرارة ومدة التقسية بعناية لتحقيق الخواص الميكانيكية المطلوبة. تعمل التقسية على تقليل صلابة الفولاذ قليلاً مع تحسين صلابته بشكل كبير، مما يجعل الفولاذ أقل عرضة للتشقق تحت التأثير أو الضغط. تعمل هذه العملية أيضًا على تخفيف بعض الضغوط الداخلية الناتجة أثناء التبريد، وبالتالي تثبيت البنية الدقيقة للفولاذ وتحسين ثبات أبعاده.

تتضمن عملية التطبيع تسخين الفولاذ المستدير المطروق إلى درجة حرارة أعلى قليلاً من درجة حرارته الحرجة (عادةً 850 درجة مئوية إلى 950 درجة مئوية) ثم السماح له بالتبريد في الهواء. تهدف هذه العملية إلى تحسين البنية الحبيبية للفولاذ، وتعزيز تجانسها، وتحسين الخواص الميكانيكية مثل القوة والمتانة. على عكس التبريد، لا تنتج عملية التطبيع صلابة شديدة ولكنها توفر بنية مجهرية أكثر اتساقًا وتوازنًا، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مزيجًا من القوة والليونة.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سطحًا صلبًا ومقاومًا للاهتراء مع الحفاظ على قلب صلب، يتم استخدام تقنيات تصلب العلبة مثل الكربنة أو النيترة أو نيترة الكربون. تتضمن هذه العمليات نشر الكربون أو النيتروجين في الطبقة السطحية للفولاذ المستدير المطروق لزيادة صلابة السطح. الكربنة، على سبيل المثال، تنطوي على تسخين الفولاذ في بيئة غنية بالكربون، في حين أن النتيرة تقدم النيتروجين. تعمل تقوية السطح على تعزيز مقاومة التآكل وقوة التعب، في حين يظل القلب أكثر ليونة نسبيًا وأكثر ليونة، مما يوفر مزيجًا جيدًا من خصائص الأداء.

سبائك الصلب مزورة رمح